СПОСОБ ТЕРМОДЕФОРМАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОПРОЧНОЙ БЕСКОБАЛЬТОВОЙ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩЕЙ СТАЛИ Российский патент 2024 года по МПК C21D8/00 C21D1/02 C21D1/22 C21D6/02 

Изобретение относится к обработке поковок из высокопрочной бескобальтовой мартенситностареющей стали.

Известен способ [Бирман С.Р., «Экономнолегированные мартенситностареющие стали», М., Металлургия, 1974, с. 142-146] обработки мартенситностареющей стали, состоящий из нагрева, пластической деформации и закалки с неконтролируемым охлаждением. Однако, он не позволяет стабильно получить требуемые высокие прочность и текучесть. Недостатком этого способа является то, что пластическая деформация аустенита заканчивается замедленным, неконтролируемым охлаждением. В этих условиях металлоемкие поковки длительное время находятся в интервале температур выпадения второй фазы и обеднения твердого раствора аустенита. Мартенсит последующей закалки наследует это обеднение и на завершающем старении не реализует требуемые прочность и текучесть (например, вместо требуемых 190 кгс/мм² и 180 кгс/мм² реализуются 177-184 кгс/мм² и 173-180 кгс/мм² соответственно)

Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечить стабильно реализацию прочностных требований, а также пластичности и вязкости в производстве изделий из бескобальтовой мартенситностареющей стали типа ЧС5У(015Н18М4ТЮ).

Предлагаемый способ термодеформационного изготовления поковки из высокопрочной бескобальтовой мартенситностареющей стали ЧС5У включает нагрев кованной заготовки, горячую деформацию с последующей закалкой в воду и термообработку с закалкой и старением, причем горячую деформацию осуществляют раскаткой нагретую до 1100°С кованную заготовку с завершением раскатки в размер в области температур 950-850°С с обеспечением степени деформации стали 22-25% и последующей закалкой в воду, при этом общее время от завершения раскатки и до погружения в воду составляет не более 5 минут, что создает фазонаклепанный аустенит с повышенной плотностью дислокаций, которые наследуются при закалке мартенситом, а термообработку осуществляют в две стадии: первую термообработку заготовки осуществляют при температуре 940-960°С в течение 1-1,5 часа с последующей закалкой в воду, а вторую термообработку заготовки осуществляют при температуре 810-830°С в течение 1-1,5 часа с последующей закалкой в воду и старением 490-510°С в течение 3-х часов.

Технический результат достигается в два этапа:

- первый обеспечивает высокие требования по прочности и текучести;

- второй, реализует требования по пластичности и вязкости. На первом этапе создается фазонаклепанный аустенит с повышенной плотностью дислокаций, которые наследуются при закалке мартенситом. Гольдштейн М.И. и др. показали [2], что если растворенный атом больше атома растворителя (в нашем случае атом Ti), то он легко будет сегрегировать в уже растянутой решетке, предпочтение этому имеет область под экстраплоскостью краевой дислокации, которая создает условия для образования при старении в наклепанном (дислокационном) мартенсите мелкодисперсной упрочняющей фазы Ni₃Ti[3]. Старение (500°С, 3 часа) подготовленного таким образом наклепанного дислокационного мартенсита надежно и стабильно позволяет реализовать требования по прочности и текучести (198 кгс/мм² - 201 кгс/мм² и 193 кгс/мм² - 194 кгс/мм² соответственно), но пластичность и вязкость при этом оказываются ниже требований (вместо 40% и 4,0 кгс м/см составляют 16% -28% и 2,1 кгс*м/см²-3,6 кгс*м/см² соответственно). Реализация этих требований осуществляется во втором этапе этого способа с помощью двойной закалки в воду последовательно от 950°С и 820°С с выдержкой 1-1,5 часа. Старение подготовленного таким образом мартенсита(500°С, выдержка 3 часа) надежно обеспечивает весь комплекс предписываемых требований по прочности, текучести, пластичности и вязкости.

Пример. Откованная с нагревом от 1150°С кольцевая заготовка из мартенситностареющей стали, содержащая 18,2% Ni, 4,05 Mo, l,44Ti остальное Fe раскатывается с нагревом до 1100°С и завершением раскатки в размер в области температур 950°С-850°С с обжатием ~ 25% и в течение до 5 минут правится и загружается на охлаждение в воду. Далее двойная закалка в воду последовательно от 950°С и 820°С с выдержкой 1 час снимает избыточный наклеп и старением (500°С, выдержка 3 часа) надежно обеспечивает весь комплекс свойств по прочности, текучести, пластичности и вязкости (прочность - 196 кг/мм², текучесть- 191 кг/мм², сужение 58%, ударная вязкость 5,7 кгс м/см²). Способ применим для упрочнения старением сталей и сплавов аустенитной и мартенситной природы, титановые, алюминиевые, на медной основе и другие сплавы с предельной растворимостью.

Аналоги

1. Бирман С.Р. Экономнолегированные мартенситностареющие стали. М. «Металлургия», 1974, с. 142-146.

2. Гольдштейн М.И. и др. Металлофизика высокопрочных сплавов М., «Металлургия», 1986, с. 63,64.

3. Едренал А.Ф., Кардонский В.М., Перкас М.Д. Несовершенства кристаллического строения и мартенситные превращения. М., «Наука», 1972, с. 63-79.

Изобретение относится к способу термодеформационного изготовления поковок из высокопрочной экономно-легированной бескобальтовой мартенситностареющей стали ЧС5У. Способ термодеформационного изготовления поковки из высокопрочной бескобальтовой мартенситностареющей стали ЧС5У включает нагрев кованой заготовки, горячую деформацию с последующей закалкой в воду и термообработку с закалкой и старением, причем горячую деформацию осуществляют раскаткой нагретой до 1100°С кованой заготовки с завершением раскатки в размер в области температур 950-850°С с обеспечением степени деформации стали 22-25% и последующей закалкой в воду, при этом общее время от завершения раскатки и до погружения в воду составляет не более 5 минут, что создает фазонаклепанный аустенит с повышенной плотностью дислокаций, которые наследуются при закалке мартенситом, а термообработку осуществляют в две стадии: первую термообработку заготовки осуществляют при температуре 940-960°С в течение 1-1,5 часа с последующей закалкой в воду, а вторую термообработку заготовки осуществляют при температуре 810-830°С в течение 1-1,5 часа с последующей закалкой в воду и старением 490-510°С в течение 3-х часов. Технический результат заключается в обеспечении стабильной реализации прочностных требований, а также пластичности и вязкости в производстве раскатных колец из бескобальтовой мартенситностареющей стали ЧС5У(015Н18М4ТЮ). 1 пр.

Способ термодеформационного изготовления поковки из высокопрочной бескобальтовой мартенситностареющей стали ЧС5У, включающий нагрев кованой заготовки, горячую деформацию с последующей закалкой в воду и термообработку с закалкой и старением, отличающийся тем, что горячую деформацию осуществляют раскаткой нагретой до 1100°С кованой заготовки с завершением раскатки в размер в области температур 950-850°С с обеспечением степени деформации стали 22-25% и последующей закалкой в воду, при этом общее время от завершения раскатки и до погружения в воду составляет не более 5 минут, что создает фазонаклепанный аустенит с повышенной плотностью дислокаций, которые наследуются при закалке мартенситом, а термообработку осуществляют в две стадии: первую термообработку заготовки осуществляют при температуре 940-960°С в течение 1-1,5 часа с последующей закалкой в воду, а вторую термообработку заготовки осуществляют при температуре 810-830°С в течение 1-1,5 часа с последующей закалкой в воду и старением 490-510°С в течение 3-х часов.