Способ термической обработки аустенитных матестабильных сталей и сплавов Советский патент 1974 года по МПК C21D6/00 C21D6/04 

1

Изобретение относится к термической обработке материалов и может быть использовано в машиностроении, где требуются высокопрочные и высокопластичные поверхностно упрочняемые аустенитные стали.

Известен способ термической обработки этих сталей, по которому для упрочнения поверхностного слоя при сохранении аустенитной сердцевины проводят химико-термическую обработку, например азотирование, позволяющую получать упрочненный слой глубиной не более 0,2-0,3 мм. Однако азотирование у-железа менее эффективно, чем а-фазы, из-за меньшей скорости диффузии азота в аустените при 550-650°С. Кроме того, указанная обработка более трудоемка и не позволяет в достаточно широких пределах изменять глубину упрочняемого слоя.

Для получения заданной глубины упрочняемого слоя предлагается предварительно проводить объемную закалку и старение для стабилизации аустенита, затем поверхностную закалку на заданную глубину для дестабилизации аустенита в поверхностном слое и последующую обработку холодом слоя для получения в нем мартенсита при температуре, превышающей температуру начала мартенситного превращения стабилизированной сердцевины. Затем можно проводить старение поверхности.

Пример. Исходный материал - стали Н21ТЗМ2 и Н21ТЗМЗ, выплавленные в открытой индукционной печи. Упрочняющую обработку сталей проводили в несколько этапов.

Па первом этапе осуществляли стабилизацию аустенита (закалка от 1100°С в воде + старение аустенита при 475°С - 3 ч (сталь П21ТЗМ2) и 6 ч (сталь П21ТЗМЗ). Мартенситная точка стали Н21ТЗМ2 снизилась с минус 70 до минус 160°С, сталь Н21ТЗМЗ стала аустенитной вплоть до температуры кипения жидкого азота. Затем следовала дестабилизация поверхностного слоя с помощью закалки токами высокой частоты. После этого - проведение мартенситного превращения в дестабилизированном поверхностном слое - охлаждение стали П21ТЗМЗ в жидком азоте + отогрев на воздухе; изотермическое мартенситное превращение при минус 120°С (выдержка

3 ч) стали П21ТЗМ2. При этом в поверхностном слое образовалось 40-50% мартенсита, и сердцевина образцов осталась в стабилизированном аустенитном состоянии. И, наконец, старение мартенсита (выдержка 1 ч при

450°С). Твердость мартенситного слоя после старения достигает 45-53 ед HRC. Толщина мартенситного (упрочненного) слоя 4 мм.

Описываемый способ дает возможность получать высокопрочный поверхностный слой на

аустенитных сталях с помощью только терми - 3 ческой обработки, регз-лировать толщину упрочняемого слоя в широких пределах (от 1 до 4 мм) за счет изменения частоты и выдержки при нагреве т.в.ч., допускает окончательную механическую обработку (точение, шлифовка), после дестабилизации или мартенситного превращения. Предмет изобретения 1. Способ термической обработки аустенитных метастабильных сталей и сплавов, включающий поверхностную обработку, отли4чающийся тем, что, с целью обеспечения заданной глубины упрочняемого слоя, проводят предварительно объемную закалку и старение для стабилизации аустенита, затем по5верхностную закалку на заданную глубину для дестабилизации аустеннта в поверхностном слое и последующую обработку холодом для получения в нем мартенсита при температуре выше начала мартенситного превраще0ния стабилизированной сердцевины. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют старение поверхностного слоя.