Способ термической обработки среднеуглеродистой умереннолегированной стали Советский патент 1987 года по МПК C21D1/78 

1 . 131

Изобретение относится к термической обработке среднеуглеродистых сталей и может быть использовано, например, при изготовлении утяжеленных бурильных труб с повышенными эксплуа- тахщонными свойствами.

Цель - улучшение механических и эксплуатационных характеристик путем образования неоднородной полосчатой структуры мелоуглеродистого и высокоуглеродистого мартенсита и уменьше- ние энергозатрат на термообработку.

На фиг.1 представлен график кор- розионно-усталостной прочности замковых резьбовых соединений утяжеленных бурильных труб (по известному способу 1, по предлагаемому 2); на фиг.2 - графики зависимости глубины обезугле- роженной зоны (1), структуЕ)Ной неоднородности (2) и обратной вапичины стоимости процесса термообработки (3) от времени выдержки стали при температуре нагрева выше Ас,.

Способ осуществляют следующим образом.

Из заготовки диаметром 240 мм (сталь 40ХН2МА), прошедшей низкотемпературную прокатку и охла:гвдение на воздухе, изготовляют утяжеленную бурильную трубу (УБТ) диаметром - 203x90 мм, длиной 6500 мм. Концы зтой трубы по 1.500 мм подвергают термообработке, используя HarpjeB в индукционных установках тока)ми промышленной частоты до с выдержкой 10 мин. Скорость нагрева при этом составляет 1 град/с. Затем охлаждают до 660°С, после чего проводят два цикла нагрева до 760°С и охлаждения до 660°С и окончательный нагрев до 7Ьй°С и закалку. Отпуск проводят при 200, 400, 500 и 600°С.

Механические свойства стали, тер- мообработанной по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице.

При нагреве вьш1е Ас нагрев ниже 800 С или вьшзе 830 С не приводит к образованию полосчатой структуры, а образуются равновесные зерна феррита и перлита. Для стали 40хН2МА это выявлено экспериментально с помощью ме

2

таллографического анализа. Выдержка 5-10 мин в этом диапазоне достаточна д/1я того, чтобы успела пройти восходящая диффузия углерода и образовались полосы, обогащенные и обедненные углеродом. Большие вьщержки нежелательны с экономической стороны и, кроме того, сталь интенсивно окисляется и выгорает углерод с поверхностных слоев ().

Минимальные цифры обеспечивают проявление структурной неоднородное-. , а максимальные - минимальную глубину обезуглероженной зоны 50-150 мкм.

При большом количестве циклов ТЦО (5-6) неоднородность структуры исчезает .

Прочностные характеристики стали после предлагаемой термообработки

остаются на уровне стандартной обра25

ботки, удлинение несколько ниже, а ударная вязкость в 2-2,5 раза выше.

Время термообработки и затраты электроэнергии на термообработку УБТС 203 по известному способу составляют 115 мин и 270 кВт, по пред- . лагаемому 70 ;мин и 170 кВт.

30

Ф о рмула изобретения

Способ тер:мической обработки сред- еуглеродистой умеренно легированной стсши, преимущественно катаной на структуру перлит-фосфористьй феррит,

включающий нагревание выше Ас, выержку, охлая цение, нагрев до температуры в межкритическом интервале, закалку с этой температуры и отпуск, отличающийся тем, что, с целью улучшения механических и эксплуатационных характеристик путем образования неоднородной полосчатой структуры малоуглеродистого и высокоуглеродистого мартенсита и уменьшения энергозатрат на термообработку, нагрев выше Ас ведут до температуры 800-830 С, Бьщерживают при этой температуре 5-10 мин, охлаждают на 20- 30 С ниже Аг, и проводят 2-3 цикла

термоциклической обработки с нагревом до температуры в интервале на 20 С выше Ас, и на 10°С ниже Acj и окпажцением на 20-30 С ниже Аг., .

Отпуск,

Изобретение касается термической обработки среднеуглеродистых сталей и может быть использовано, например, при изготовлении утяжеленных бурильных труб с повьппенными эксплуатационными свойствами. Цель - улучшение механических и эксплуатационных характеристик. Сталь после низкотемпературной прокатки и охлаждения на воздухе нагревают до температуры 800- 830 с, выдерживают 5-10 мин, охлаждают на 20-30°С ниже Аг и проводят 2-3 цикла термоциклической обработки с нагревом в интервале температур на 20 С выше Ас и на 10°С ниже Acj, затем осуществляют закалку в межкритическом интервале температур и отпуске. 2 ил., 1 табл. i (/)

Itw

г

120

т во

60 40

W

0,г 0,5 Ю Z 5 Ю 20

М или. циклов Фиг.

fue.2

Редактор Н.Гунько

Составитель В.Китайский

Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 1936/24 Тираж 550Подписное

ВНИЖШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4