Способ термической обработки сталей мартенситного класса Советский патент 1984 года по МПК C21D1/78 

1 Изобретение относится к термической обработке сталей,преимущественно к термической обработке отливок из сталей мартенситного класса,напри мер ,из высокохромистой нержавеющей стали 20Х13Л, Известен способ отжига стальных отливок с нагревом до 700-800 С и выдержкой, применяемый для сталей ма тенситного класса С 3Однако зтот способ отжига имеет большую длительность, а также не обеспечивает структурную однородност и высокую ударную вязкость. Известен способ термоцикпической обработки углеродистых сталей,включающий нагрев выше 30-50°С, охлаждение на 50-80с ниже Aj,охлаждение ОТ последнего нагрева на воздухе до комнатной температуры 23. Однако такой способ обработки при меним для сталей с невысокой устойчивостью аустенита в перлитной области (перлитный класс) и не примени для сталей мартенситного класса. Охлалодение сталей мартенситного класса со скоростью выше критической (превышающей скорость охлаждения с печью) не приведет к распаду аустенита в перлитной области. Осуществление охлалодения при термоциклировании с печью требует значительного времени и не обеспечивает существенного повышения вязкости, так как не исключает образования кар бидной сетки и не приводит к требуе мому выравниванию и диспергированию структуры. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки сталей мартенситного класса, включанщий на рев до 900-1000°С, охлаждение до 80200 С со скоростью выше критической Способ направлен на измельчение стру туры грубозернистой стали и, как следствие, повышение ударной вязкое гиЬ Однако обработка по известному способу не обеспечивает высокого уровня ударной вязкости, так как фо мирует в стали мартенситную структу ру, характеризующуюся более низкой, по сравнению с перлитной структу- рой, вязкостью, а также приводит к значительному короблению и трещинообразованию уже в первом термоцик02ле вследствие возникновения больших тер шческих и структурных напря жений в отливках. Это происходит из-за высокой, вьш1е Л , температуры нагревания при термо1щклировании, а следовательно, повьш1енной легированности твердого раствора и более полного по объему мартенситного превращения при охлаждениях, осуществления завершающего охлаждения аналогично промежуточным, т.е. по механизму мартенситного превращения. Целью изобретения является повышение ударной вязкости. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки сталей мартенситного класса, преимущественно отливок, включающему многократный нагрев выше А Q и охлаждение ниже М на 200ЗОО С, нагрев ведут в межкритической области, а охлаждение после последнего нагрева осуществляют с печью до 680-700 С, далее - на воздухе. Кроме того, нагрев ведут на 3050°С вьше Ар., 1 Нагрев стали выше , но ниже Aj.. , обеспечивает частичную фазовую перекристаллизацию первичной литой структуры и малую легированность твердого раствора углеродом и хромом вследствие низкой степени растворения карбидов при этой температуре. При охлаждении на воздухе, т.е. со скоростью выше критической для данного класса сталей, формируется структура низколегированного мартенсита, характеризующаяся повышенной пластичностью и вязкостью, что исключает трещинообразование в отливках и уменьшает их коробление вследствие ускоренной релаксации напряжений в пластичной матрице. Термоциклирование относительно Ар при нагреве и Мщ при охлаждении в достаточной степени устраняет карбидные выделения, измельчает и выравнивает структуру. Завершающее медленное охлаждение до 680-700°С, необходимое дпя формирования перлитной структуры, делает возможными карбидные выделения по границам зерен вторичной криста.ллизации. Дпя предотвращения их образования после медленного прохождения точки А. для завершеиич перлитного превращения требуется ускоренное охлаждение на воздухе.

Охлаждение с печью до температур ниже 680-700 С приводит к выделению вторичных карбидов и,следовательно охрупчиванию стали, снижению ударной вязкости.

Пример . Методом точного литья изготавливают образцы из стали марки 20X1ЗЛ и подвергают термической обработке по предлагаемому и известному способам,после чего проводят испытания ударной вязкости. Полученные результаты приведены в таблице;

Ударная вязкость, Дж/см2(средние значения по пяти плавкам)

80 16 35

Предлагаемый

Известный

Базовый

Обработка по предлагаемому спосо бу включает трехкратные нагревы до 850.С (выше Ag на ) с двумя промежуточными охлаждениями на воздухе до 50°С (на 250°С ниже М), завершающее охлаждение с печью до и цалее ускоренно (на воздухе).

Обработка по известному способу включает трехкратные нагревы до (выше Aj.Jia 25°С) с последующими охлаждениями на воздухе до 80 С.

В качестве базового объекта принят способ отжига отливок из сталей мартенситного класса, применяемый в промышленности, включающий нагрев до 740°С, выдержку 6 ч, охлаждение с печью до и далее - на воздухе.

Предлагаемый способ значительно повышает ударную вязкость отливок из сталей мартенситного класса: по сравнерию с известным способом - в 4 раза, по сравнению с базовым - более чем в 2 раза.

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГО КПАССА, преимущественно отливок,, включающий многократньй нагрев выше А ( и охлаждение ниже М на 200-300°С, о тличающийся тем,что, с целью повышения вязкости, нагрев ведут в межкритической области, а охлаждение после последнего HaroeBia осуществляют с печью до 680-700 С, далее - на воздухе, 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что нагрев ведут на 30-50 С вьппе А . 1 3