СПОСОБ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ Российский патент 2006 года по МПК C21D6/00 C21D6/04 C21D8/00 

Описание патента на изобретение RU2287592C1

Изобретение относится к способам повышения механических свойств изделий из нержавеющих аустенитных сталей с мартенситным превращением при низких температурах путем механико-термической обработки и может быть использовано, например, для изготовления крепежных материалов в котлостроении.

К настоящему времени известны способы повышения прочности сталей путем сочетания закалки, отжига, обработки холодом с последующим отпуском (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).

Основным недостатком указанных способов является использование относительно больших степеней деформации, высоких температур старения, приближающихся к температуре рекристаллизации, больших скоростей нагрева.

Прототипом заявленного изобретения по технической сущности является способ обработки аустенитных нержавеющих сталей, включающий закалку, охлаждение до 77 К, деформацию при этой температуре со степенями деформации более 20% и отпуске при температурах 640-730 К (7).

Однако отпуск в указанных температурных пределах не снимает полностью микронапряжений в объеме изделий, что может привести к образованию трещин или разрывов в изделии или заготовке. А большие деформации не позволяют использовать описанную технологию для обработки готовых изделий, так как для осуществления таких деформаций требуются значительные усилия и мощное оборудование.

Задачей предлагаемого изобретения является более полное снятие микронапряжений за счет получения мелкодисперсного структурного состояния аустенита с высокими прочностными и релаксационными характеристиками, а следовательно - увеличение процента выхода годных к эксплуатации изделий.

Поставленная задача достигается за счет того, что, в отличие от прототипа, изделия из аустенитной стали после отпуска при температуре 1020 К деформируют при температуре жидкого азота методом прокатки или одноосного растяжения не более, чем на 10%, нагревают в воздушной среде со скоростью 0,175°С/с до температуры интенсивного превращения мартенсита в аустенит, равной 730-770 К, затем при этой же температуре производят нагружение и отпуск в течение часа. Причем нагружение производят до величины, равной 0,5-0,9 от предела текучести данной стали:

σн=(0,5÷0,9)σ0,2,

где σн - нагружение, σ0,2 - предел текучести.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

- деформация упрочняемых изделий 10%, что позволяет повысить процент выхода годных к эксплуатации изделий, а также снизить усилия и мощность дефомационного оборудования;

- температурный интервал превращения мартенсита в аустенит, равный 730-770 К, в котором, согласно проведенным исследованиям, при нагрузках до σн=(0,5÷0,9)σ0,2 с последующим отпуском в упруго-напряженном состоянии, наряду с максимальным увеличением твердости, отмечается повышение механических характеристик стали.

Эти отличительные признаки в совокупности с оптимальной скоростью нагрева (0,175°С/с) до температуры интенсивного превращения мартенсита в аустенит (730-773 К), затем при этой же температуре нагружением изделия до σн=(0,5÷0,9)σ0,2 и отпуском в упруго-напряженном состоянии в течение часа, позволяют получить мелкодисперсное структурное состояние аустенита с высокими прочностными и релаксационными характеристиками за счет более полного снятия микронапряжений в объеме изделия.

Изобретение характеризуется на следующих таблицах и чертеже.

Таблица 1 - значения механических параметров обработанных изделий из стали 08Х18Н10Т по предлагаемому методу и по прототипу, при отпуске под напряжением σн=0,7σ0,2 в течение 1 ч.

Таблица 2 - значения механических параметров образцов, подвергнутых деформации при 77 К до одинаковой величины остаточной деформации (ε≈10%) по прототипу и по методике предлагаемого изобретения.

Чертеж - Зависимость твердости от температуры отпуска без нагрузки (1) и под нагрузкой (2) при σН=0,5·σ0,2.

Возможность осуществления деформации, равной не более 10%, установлена экспериментально и подтверждается таблицей 1, в которой представлены данные, подтверждающие, что предел прочности, полученный по предлагаемому способу, при деформации 10% приближается к пределу прочности, который получен по прототипу при 30% деформации. При этом относительное удлинение образца, упрочненного по предлагаемому способу, практически в два раза превышает относительное удлинение прототипа, а предел текучести выше на 5%.

В таблице 2 приведены данные, подтверждающие, что изделия, обработанные предлагаемым способом, обладают более равновесной структурой, т.к. значения степени релаксации k при равных условиях отпуска в упруго-напряженном состоянии практически в два раза меньше, чем по прототипу.

Выбор температурного интервала 730-770 К для осуществления нагружения изделия до σн=(0,5÷0,9)σ0,2, подтверждается приведенным на чертеже графиком.

Пример осуществления способа.

Образцы устенитной стали 08Х18Н10Т (изготовленные в соответствии с ГОСТ-1497-73) с неустойчивой структурой после термической обработки закаляют от 1323 К на воздухе с последующим отпуском при температуре 1020 К (ГОСТ 5582-75), деформируют методом прокатки или одноосным растяжением при температуре жидкого азота 77 К до ε≈10%, нагревают в электропечи в воздушной среде с оптимальной скоростью, равной 0,175°С/с, до температуры 730÷770 К, при которой наиболее интенсивен процесс превращения мартенсита в аустенит, с нагружением до σн(0,5÷0,9)σ0,2 и отпуском при данной температуре в напряженном состоянии в течение 1 ч.

Полученные результаты (табл.1 и 2) свидетельствуют о том, что обработка аустенитной стали по предлагаемому способу при одинаковых значениях величины остаточной деформации (˜10%) в сравнении с прототипом позволяет улучшить некоторые прочностные характеристики обрабатываемых изделий или заготовок для них, т.е. повысить качество и надежность деталей, обработанных по предлагаемому способу.

Литература

1. АС СССР №594190, С 21 D 1/78.

2. AC СССР №194131, C 21 D 1/78.

3. AC СССР №223123, C 21 D 1/74.

4. АС СССР №473752, C 21 D 1/74.

5. АС СССР №223839, C 21 D 1/78.

6. АС СССР №322376, C 21 D 1/78.

7. Патент РФ №2060282, C 21 D 8/00.

8. Патент Великобритании №981318, C 21 D 8/00.

Похожие патенты RU2287592C1

название год авторы номер документа
Способ получения упрочненных заготовок крепежных изделий из нержавеющей аустенитной стали 2020
  • Панов Дмитрий Олегович
  • Наумов Станислав Валентинович
  • Перцев Алексей Сергеевич
  • Кудрявцев Егор Алексеевич
  • Симонов Юрий Николаевич
  • Салищев Геннадий Алексеевич
RU2749815C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ГОРЯЧЕКАТАНОГО ПРОКАТА ПОД ВЫСАДКУ БОЛТОВ 2008
  • Филиппов Алексей Александрович
  • Пачурин Герман Васильевич
RU2380432C1
СПОСОБ КРИОГЕННО-ДЕФОРМАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 2008
  • Шахпазов Евгений Христофорович
  • Глезер Александр Маркович
  • Жуков Олег Петрович
  • Русаненко Виктор Васильевич
RU2365633C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОПРОЧНОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 2011
  • Шахпазов Евгений Христофорович
  • Углов Владимир Александрович
  • Глезер Александр Маркович
  • Жуков Олег Петрович
  • Русаненко Виктор Васильевич
  • Блинова Елена Николаевна
  • Клиппенштейн Алексей Дмитриевич
RU2451754C1
СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ КРИОГЕННО-ДЕФОРМАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 2010
  • Шахпазов Евгений Христофорович
  • Углов Владимир Александрович
  • Глезер Александр Маркович
  • Жуков Олег Петрович
  • Русаненко Виктор Васильевич
  • Блинова Елена Николаевна
  • Клиппенштейн Алексей Дмитриевич
RU2422541C1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПРУЖИННЫХ СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА 2003
  • Ценев В.А.
  • Стребков В.А.
RU2244757C1
СПОСОБ КРИОГЕННОЙ ОБРАБОТКИ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 2011
  • Шахпазов Евгений Христофорович
  • Углов Владимир Александрович
  • Глезер Александр Маркович
  • Жуков Олег Петрович
  • Русаненко Виктор Васильевич
  • Блинова Елена Николаевна
  • Клиппенштейн Алексей Дмитриевич
RU2464324C1
СПОСОБ КРИОГЕННО-ДЕФОРМАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 2009
  • Шахпазов Евгений Христофорович
  • Углов Владимир Александрович
  • Глезер Александр Маркович
  • Жуков Олег Петрович
  • Русаненко Виктор Васильевич
  • Клиппенштейн Алексей Дмитриевич
RU2394922C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ХРОМОМАРГАНЦЕВЫХ СТАЛЕЙ 1992
  • Чейлях Александр Петрович[Ua]
RU2048539C1
СПОСОБ ДЕФОРМАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АУСТЕНИТНЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ 2012
  • Беляков Андрей Николаевич
  • Шахова Ярослава Эдуардовна
  • Кайбышев Рустам Оскарович
RU2482197C1

Реферат патента 2006 года СПОСОБ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к области механико-термической обработки деталей из нержавеющих аустенитных сталей с мартенситным превращением при низких температурах и может быть использовано, например, для изготовления крепежных деталей в котлостроении. Способ включает закалку, отпуск, пластическую деформацию при температуре 77 К до ε≈10%, с последующим нагревом до температуры обратного превращения мартенсита в аустенит, равной 730÷770 К, затем при этой же температуре ведут нагружение до величины σн=(0,5÷0,9)σ0,2 и отпуск в упруго-напряженном состоянии в течение часа. В результате происходит более полное снятие микронапряжений за счет получения мелкодисперсного структурного состояния аустенита с высокими прочностными и релаксационными характеристиками, а следовательно, увеличение процента выхода годных к эксплуатации изделий. 2 табл., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 287 592 C1

Способ механико-термического упрочнения изделий из нержавеющих аустенитных сталей, включающий пластическую деформацию, закалку и отпуск, отличающийся тем, что пластическую деформацию изделия проводят после отпуска при температуре жидкого азота до ε=10%, осуществляют нагрев до температуры отпуска 730÷770 К и при этой температуре производят нагружение изделия до величины σн=(0,5÷0,9)σ0,2 и отпускают в упруго-напряженном состоянии в течение 1 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2287592C1

RU 2060282 C1, 0.05.1996
Способ термомеханической обработки стали 1983
  • Осецкий Александр Иванович
  • Аненко Владимир Иванович
SU1171539A1
Способ обработки аустенитных нержавеющих сталей 1989
  • Лещенко Анатолий Николаевич
  • Гуль Юрий Петрович
SU1671712A1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ 1991
  • Воейков В.П.
  • Попов В.А.
  • Давыдов Д.А.
  • Цвелев В.В.
  • Дементьев В.А.
  • Целищев А.В.
  • Шестаков В.В.
RU2034048C1
US 2003094218 A, 22.05.2003
US 5591277 A, 07.01.1997
Устройство двукратного усилителя с катодными лампами 1920
  • Шенфер К.И.
SU55A1

RU 2 287 592 C1

Авторы

Камышанченко Николай Васильевич

Неклюдов Иван Матвеевич

Роганин Михаил Николаевич

Даты

2006-11-20Публикация

2005-07-28Подача