Изобретение относится к изготовлению стальных изделий, обладающих высоким комплексом механических свойств, и может быть использовано в машиностроении.
Наилучшим сочетанием прочности, пластичности и сопротивления хрупкому разрушению в настоящее время обладают мартенситностареющие стали. После закалки они состоят в основном из высоколегированного безуглеродистого мартенсита и некоторого количества остаточного аустенита, имеют сравнительно невысокую твердость и хорошую обрабатываемость резанием. Упрочняющая обработка этих сталей состоит в старении, в процессе которого происходит распад твердых растворов мартенсита и аустенита с выделением высокопрочных интерметаллидов. Наиболее высокими прочностными и пластическими характеристиками обладает высоколегированная сталь ЭП 836 [1].
Известны способы обработки мартенситностареющих сталей, включающие холодную пластическую деформацию в закаленном состоянии и старение [2]. Однако уровень достигаемый механических свойств при этом зависит от химсостава сталей и режимов пластической деформации и старения. Для стали ЭП 836 режимы холодной пластической деформации и старения не разработаны.
Известен способ термомеханической обработки стали ЭП 836, включающий холодную пластическую деформацию в закаленном состоянии, старение, повторную пластическую деформацию и старение [3].
Недостатками способа являются техническая сложность осуществления холодной пластической деформации стали в твердом состаренном состоянии и достижение высокой прочности в полуфабрикате, что затрудняет изготовление изделия нужной формы из упрочненного полуфабриката.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления изделий из стали ЭП 836, включающий обработку резанием горячекатаного прутка для получения изделий заданной формы и размеров и старение при 500±10оС в течение 3 ч [1]. Способ обеспечивает следующий комплекс механических свойств: σb=2200 МПа, σ0,2=2100 МПа, δ =6%, Ψ =45%, КСU= 300 кДж/м2.
Недостаток способа заключается в том, что он не обеспечивает достижения уровня прочности, соответствующего требованиям современной техники.
Цель изобретения - повышение прочностных характеристик при сохранении пластичности и ударной вязкости на регламентированном уровне Ψ ≥ 45%, КСU ≥ 300 кДж/м2.
Цель достигается тем, что перед обработкой резанием осуществляют холодную пластическую деформацию со степенью 30-40%, а старение проводят двухкратно: сначала при 530-550оС с выдержкой 1,0 - 1,5 ч, затем при 450 ± 10оС с выдержкой 4,0-4,5 ч с охлаждением на воздухе.
Холодная пластическая деформация горячекатаной стали ЭП836, структура которой представляет собой мартенсит с большой плотностью дислокаций и сильным твердорастворным упрочнением, осуществляется за счет ротационных перестроек в ансамблях сильно взаимодействующих дислокаций. Это приводит к образованию субструктуры с аномально высокой кривизной кристаллической решетки, проявляющейся в образовании мощных петлеобразных экстанкционных контуров, плотность которых растет с увеличением степени деформации. В результате происходит фрагментирование на взаимно разориентированные области размером 1-3 мкм. Увеличение твердости на КRC 4 после деформации на 40% не создает больших трудностей при обработке резанием.
Упрочняющее старение стали ЭП 836 протекает в две стадии: при 400-450оС с выделением интерметаллидов типа Ni3Me, при 500-550oС - интерметаллидов типа Fe2Me. Температурный интервал старения граничит с интервалом обратного мартенситного превращения, начало которого (Ан) по данным рентгеновских исследований имеет место при 550 ± 10оС. Пластическая деформация смещает Ан в сторону низких температур (например, при степени деформации смещает Ан в сторону низких температур (например, при степени деформации 40% Ан=530 ± 10оС). Старение деформированной стали ЭП 836 при температуре несколько большей Ан (первая ступень предлагаемого режима старения) приводит к образованию особой псевдоячеистой структуры, границы ячеек которой оторочены выделением тонких прослоек стабильного остаточного аустенита, и выделению в деформированном мартенсите дисперсных интерметаллидов. На второй ступени старения происходит довыделения интерметаллидов и частичная релаксация напряжений. В результате двухступенчатого старения деформированной стали ЭП 836 по предлагаемой схеме образуется псевдоячеистая структура с повышенным количеством тонких прослоек остаточного аустенита и наличием дисперсных равномерно распределенных интерметаллидов, обеспечивающих повышение прочности с достаточным запасом пластичности.
Способ осуществляют следующим образом.
Из горячекатаного прутка стали ЭП 836 изготавливают заготовки, которые подвергают холодной пластической деформации со степенью 30-40%. Из деформированного прутка способами обработки резанием изготавливают изделия заданной формы и размеров, которые подвергают двукратному старению: сначала при 530 - 550оС с выдержкой 1,0-1,5 ч, затем при 450 ± 10оС с выдержкой 4,0 - 4,5 ч с охлаждением на воздухе.
Для получения сравнительных данных проводится обработка по известному способу: изготовление изделий из горячекатаного прутка способами обработки резанием и старение при 500оС в течение 3 ч. Кроме того осуществляют термомеханическую обработку по предлагаемой схеме, но с другими параметрами пластической деформации и старения.
Контролируют механические свойства изделий при растяжении и ударную вязкость на стандартных образцах. Результаты сведены в таблицу, из которой видно, что максимальное повышение прочности стали ЭП 836 при сохранении пластичности и ударной вязкости на регламентированном уровне Ψ ≥ 45%, КСU ≥ 300 кДж/м2 достигается при обработке по предлагаемому способу.
Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет сравнительно простыми методами увеличить прочность изделий из стали ЭП 836 на 10% при сохранении пластичности и ударной вязкости на регламентированном уровне.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВКИ ИЗ МАРТЕНСИТНО-СТАРЕЮЩЕЙ СТАЛИ | 2009 |
|
RU2391413C1 |
Способ термомеханической обработки мартенситностареющей стали | 1983 |
|
SU1129247A1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА ИЗ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИХ СТАЛЕЙ | 2010 |
|
RU2441730C2 |
НЕМАГНИТНАЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕЕ | 2014 |
|
RU2573161C1 |
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БЕТА-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 2010 |
|
RU2441096C1 |
Способ изготовления прутков и проволоки из сталей аустенитно-мартенситного класса | 1974 |
|
SU499332A1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФОЛЬГИ ИЗ КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ СТАЛИ АУСТЕНИТНОГО КЛАССА | 1990 |
|
RU2015182C1 |
Способ изготовления лопаток газотурбинных двигателей из деформированных заготовок сплава на основе орторомбического алюминида титана | 2022 |
|
RU2790711C1 |
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ | 2013 |
|
RU2532600C1 |
НЕРЖАВЕЮЩАЯ ВЫСОКОПРОЧНАЯ СТАЛЬ | 2006 |
|
RU2346074C2 |
Изобретение относится к изготовлению стальных изделий, обладающих высоким комплексом механических свойств и может быть использовано в машиностроении. Сущность: сталь ЭП 836 подвергают холодной пластической деформации со степенью 30-40%, обработке резанием для получения заданной формы и размеров изделия и двухступенчатому старению при 530-550°С 1 - 1,5 ч и 450± 10°C 4-4,5 ч. Новыми в способе являются степень холодной пластической деформации и параметры старения. 1 табл.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ преимущественно из высокопрочной мартеситностареющей стали ЭП 836, включающий обработку резанием горячекатаного прутка для получения изделий заданной формы и размеров и старение, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных характеристик при сохранении пластичности и ударной вязкости на регламентированном уровне Ψ ≥ 45% , KCU ≥ 300 кДж / м2 , перед обработкой резанием осуществляют холодную пластическую деформацию со степенью 30 - 40%, старение проводят двукратное, сначала при 530 - 550oС с выдержкой 1 - 1,5 ч, а затем при 450 ± 10oС с выдержкой 4 - 4,5 ч, с охлаждением на воздухе.
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
Способ обработки нержавеющих мартенситно-стареющих сталей | 1973 |
|
SU445705A1 |
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок | 1922 |
|
SU21A1 |
Авторы
Даты
1994-06-30—Публикация
1991-01-29—Подача