Способ термической обработки сталей аустенитного и аустенитно-ферритного классов

 

Союз Советских

Сециълистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (и) 88530,0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6f ) Дополнительное и авт. саид-ву(22) Заявлено 2506.79 (21) 2788600/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано З0,1181 Бюллетень Н9 44

Дата опубликованмя описания 30.11,81 (53)М. Кл.з

С 21 0 1/74

Государственный комитет

СССР ио деаам изобретений и открытий (5З) УДК 621. 785. . 79 (088. 8) t

Л.И. Шведов

1, l

Физико-технический институт AR .Белорусской ССР (72) Авторизобретения (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ АУСТЕНИТНОГО

И АУСТЕНИТНО-ФЕРРИТНОГО КЛАССОВ

Изобретение относится к поверхностной обработке металлических сплавов, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении агрегатов, работающих на воздухе и в агрессивных средах; при обычных и высоких температурах.

Известны способы химико-термической обработки для повышения корроэи10 онной стойкости стали: алитирование, хромирование, силицирование, аэотирование и др. При этих способах обработки поверхность насыщается алюмини-. ем, хромом, кремнием, азотом и другими элементами, повышающими сопротивление коррозии (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ вакуумйого алюминирования ста- 20 ли, включающий нагрев, выдержку в вакууме, испарение алюминия и осаждение его на сталь.. ббрфзуювР йоя на поверхности стали слой алюминия защищает ее от окисления. Жаростойкость защищенной таким образом стали при

800 С повышается в 2-10 раз по сравнению с йеэащищенной (2).

Недостат (ом этого способа является сложность" осуществления, так как З0 он требует предварительной тщательной очистки или специальной обработки поверхности, на которую наносится защитный слой; создания сложного нспарительного устройства, обеспечивающего непрерывное и быстрое испарение больших количеств металла (алюминия). поддержания глубокого вакуума (10 мм рт.ст.), высокой температуры (около 1650 С) испаряемого металла и строго определенной температуры подложки (сталн). Наиболее существенным недостатком является то, что образующийся защитный слой обладает отличными от основного металла свойствами, что приводит к отслаиванию

его во время работы.при высоких температурах и охрупчиванию основного металла при взаимодействии с ним.

Цель изобретения — повышение коррозионной стойкости сталей аустенитноно-ферритного классов, содержащих марганец.

Поставленная цель достигается . тем,что в способе термической обработки, включающем нагрев и выдержку в вакууме, выдержку производят при температуре сублимации марганца.

885300

Хромомарганцевые стали выдерживают в вакууме 10 4 в 10 мм рт.ст. при 1000-1100 С в течение 2-15 ч. о

Хромоникельмарганцевые стали выдерживают в вакууме 10 — 10 мм рт. ст. при 880-980 С в течение 2-24 ч.

Марганцевоалюминиевые стали выдер5 живают в вакууме 10 - 10 мм рт.ст. при 1100-1200 С в течение 1-12 ч.

Во время выдержки в вакууме в первую очередь воэгоняются с поверхности сплава компоненты, температура сублимации которых более низкая; в приведенных сталях это марганец.

Указанные выше интервалы температур и давлений обеспечивают интенсивную возгонку марганца при полном сохра- 15 ненни в сплаве элементов, повышающих коррозионную стойкость: в первом случае -хрома, во втором — алюминия и в третьем — хрома и никеля. В пределах укаэанного времени выдержки Щ образуется защитный слой требуемой толщины в зависимости от агрессивности и температуры рабочей среды.

Получаемый поверхностный слой по сравнению с основным сплавом обеднен марганцем, который, как известно, снижает сопротивление коррозии. Одновременно происходит обогащение поверхности хромом, алюминием, кремнием и другими компонентами, повышающими коррозионную стойкость. Особенно эффективно это проявляется на высоколегированных сталях аустенитного и аустенито-ферритного классов.

Так как содержание аустенитообраэую щего элемента — марганца уменьшается на поверхности этих сталей, а ферритообразующих — хрома, алюминия; ° кремния увеличивается, поверхностный слой может приобрести ферритную структуру. Окисление аустенитных и аусте- 0 нито-ферритовых сталей, имеющих ферритный поверхностный слой, приближается по скорости к окислению хромистых ферритных сталей, которые, как известно, обладают высокой стойкостью.

Приведенные результаты сравнительных испытаний показывают, что коррозионная стойкость хромомарганцевой стали Ю 1 после обработки в вакууме по предлагаемому способу повысилась, при 800 С в 18, 6 раза, при 700 С в 3, 3 раз а, хромоникельмарганцевой

Ю 4 при 800 С вЂ” в 2, 7 раза, марганцевоалюминиевой (типа ферманал ) пРи 800 С вЂ” .в 6,7 раза, при 700 С в 2,4 раза.

Предлагаемый способ в отличие от способов химико-термической обработки и, в частности вакуумной металлизации, .значительно более простой, так как не требует предварительной подготовки покрываемой поверхности (трудоемкой и сложной операции), устройства сложных испарительных систем

Пример 1. Обработка образцов хромомарганцевой (стали Ю 1 заключается в нагреве до 1050 С и выдержке у0 в вакууме 5 10-4 мм рт.ст. в течение . 8 ч. Возможно производить нагрев до

1100 С при более глубоком вакууме

l0 4 мм рт.ст. или до 1000 С при.давлении 10 > мм рт.ст. При укаэанных предельных значениях воэгоняется марганец и сохраняется в стали железо, хром, углерод и кремний. Толщина образующегося при этих условиях защитного слоя оиределяется временем выдержки (чем длительнее выдержка, 60 тем толще слой и сильнее его защитные свойства) . При указанных режимах значения сопротивления коррозии, близкие к полученным, обеспечиваются выдержкой 2 ч при 1100 С и вакууме . 65

10 4 мм рт. ст. или выдержкой 15 ч при о

1000 С и вакууме 10 5 мм рт.ст. . Пример 2. Обработка образцов марганцевоалюминиевой стали (типа ферманал ) заключается в нагреве о до 1150 С и выдержке в вакууме

5 ° 10 мм рт.ст. в течение 6,5 ч.

Возможно производить нагрев до о

1200 С при более глубоком вакууме—

l0 мм рт,ст. или до 1100 С при давлении 10""мм рт.ст.При этих предельных значениях еще воэгоняется марганец при сохранении алюминия и других компонентов стали. Сопротивление коррозии, близкое к полученному, обеспечивается выдержкой 1 ч при

1200 С и вакууме 10 мм рт.ст. или выдержкой 12 ч при 1100 С и давлении

10 мм рт.ст.

Пример 3. Обработка образцов хромоникельмарганцевой стали Ю 4 заключается в нагреве до 930 С и выдержке в вакууме 5 ° 10 мм рт.ст ° в течение 13 ч. Возможно производить нагрев до 980 С при вакууме о

10 мм pr.ñò.èëè до 880 С при давлени и 10 мм рт. ст. При укаэанных предельных значениях воэгоняется марганец при сохранении в стали хрома, никеля и других компонентов.Сопротивление коррозии, близкое к полученному, обеспечивается выдержкой 2 ч при

980 С и вакууме 10 мм рт.ст.или выдержкой 24 ч при 880 С и давлении

10 мм рт.ст.

Испытания на корроэионную.стой-. кость проводятся при высоких температурах в соответствии с ГОСТом 6230-71 по методу увеличения массы на цилиндрических образцах К-10 диаметром

10 мм и длиной 20 мм в воздушной среде в течение 200 ч.

Результаты испытаний образцов раз-. личных сталей аустенитного класса на коррозионную стойкость в воздушной среде при 700 и 800 С (жаростойкость) после указанной выше термообработки в вакууме и без нее представлены в таблице.

885 300

Увеличение массы, г

2 м ч

После обработки в вакууме

Не обработанные

1. ХромомарганцеваяЮ 1 800

0,15 0,1 11

1 1, 8872 О, 1015

0,1070 0,0321

700

2. Хромоникельмарганцевая Ю 4 800

8 3,5 1, 1557 0,4323

0,4 0.,2 11 12

3. Марганцевоалюминиевая типа ферманал 800

28 9 0,2340 010350

0,0363 0,0152

0,9 0,1

700

Формула изобретения

Составитель A.Секей

Редактор В.Петраш Техред T.Маточка Корректор Г.Назарова

Заказ 10451/35 Тираж Тираж 621 Поцпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 с глубиной вакуума не ниже

10 в мм рт. ст,расхода материала для покрытия. Образующийся защитный слой прочно связан с основным металлом, 1. Способ термической обработки сталей аустенитного и аустенитноферритного классов, преимущественно содержащих марганец, включающий наг-. рев и выдержку в вакууме, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости, выдержку производят при температуре сублимации марганца.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю-, шийся тем, что хромомарганцевые стали выдерживают в вакууме 10 4-10 мм рт .ст. при 1000-1100 С в течение 2-15 ч.

3. Способ п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что хромоникельмартак как он создается из его матрицы и обеспечивает примерно такую же коррозионную стойкость, как и при химико-термической обработке. ганцевые стали выдерживают в вакууме

10 3 — 10" мм рт. ст. при 880-980 С

З5: в течение 2-24 ч.

4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем., что марганцевоалюминиевые,стали выдерживают в,вакууме

10 + — 10 имм рт.ст . при 1100-1200 С

40 в течение 1-12 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Минкевич A.Н. Химико-термичес45 кая обработка металлов и сплавов. Машиностроение, 1965, с. 267.

2. Ройх И.Л., Колтунова Л.Н. Защитные вакуумные покрытия на стали. Машиностроение, 1971, с.176