Способ термической обработки сталей Советский патент 1980 года по МПК C21D6/00 C21D1/78 

Изобретение относится к. области машиностроения и металлообработки и может быть использовано при термической обработке углерод (азот) содержащих конструкционных аустенитных. сталей. Для придания стапям и изделиям из них требуемого комплекса механических, физических, коррозионных и других свойств проводится термическая обработка, предусматривающая в ряде случаев двойную закалку с промежуточными отпусками ра личного назначения, например: способ термической обработки изделий из конструкционных сталей ,tl3, включаю щий двойную закалку со скоростным нагревом. С целью получения однородной мелкозернистой структуры в массивных изделиях перед скоростным нагревом под вторую закалку проводят подогрев всего сечения до 15О-250°С: способ термической обработки литьк аустенитных сталей 121 , включающий фазовый наклеп и рекристаллизационный отжиг. С целью повышения механических свойств стали после рекристаллизационного отжига ее вторично подвергают фазовому наклепу; способ термической обработки аустенитных сталей С З, включающий закалку, старение в гамма-состоянии, обработку ХОЛОДОМ ниже конца мартенситного превращення, промежуточное старение в гаммасостоянии при температуре на 50-10Q С ниже точки Af(, обработку холодом, старение в альфа-состоянии, аустенизацию и окончательное старение. Наиболее близким к описываемому изобретению по технологии осуществления является способ термической обработки стали, содержащей минимум 8% СР к пригодной для изготовления режущих инструментов с тонкой рабочей кромкой 4. Способ предусматривает холодную деформацию, аустенитизацию и закалку до образования мартенситной структуры с co-j держанием остаточного аустенита 2О%. После закалки сталь подвергают отжигу при 60О-85ОС для вьщеления карбидов

в ферритной основе. После указанной обработки стапъпую полосу вновь нагревают до вЗО-ИбО С и затем быстро о.хлаждакуг до комнатной (или ниже) температуры. В результате сталь обладает высокой износостойкостью и твердостью.

Известный способ применим дпя феррито-мартенситных сталей и не предусма.тривает воздействия на субструктуру другах классов, например аустенитного. Кро ме того, дпя указанных в этом способе изделий не требуется пластичность, поэтому в нем нет воздействия термической обработки на пластичность сталей.

Целью изобретения является придание углерод-азотсодержащим аустенитным сталям или изделиям из ни.х повышенной пластичности при одновременном повышении прочности.

Цель достигается тем, что после ста рения стали в области температур интенсивного вьщеления карбидов или карбонитридов проводят обработку образцов или изделий холодом при (-70) (-196) для получения мартенсита. Последующий нагрев такой двугхфазной структуры до ЮОО-ИОО С обеспечивает частичную рекристаллизацию аустейита, получение более мелкого зерна и развитой субструктуры, т.е. тех .эффектов, которые способствуют повышению свойств сталей. Дпя литых сталей предлагаемая обработка дает практически такой же эффект, что и ковка или прокатка, и используется в том случае, когда ковку или прокатку

применить нельзя, например для изделий сложной формы.

Обработка холодом, известная и широко применяемая операция, в данном случае проводится в комплексе с предварительным старением и вызывает большой объем мартенситного превращения, в то время как только старение или.обработка холодом этого превращения не вызывают.

Сущность прЬцессов, происходяшах при обработке: закалка - старение - обработка холодом - повторная окончательная закалка, состоит в том, что при старении углеродсодержащах аустенитных сталей аустенит обедняется углеродом, азотом и другими карбидо- и нитридообразующими элементами, например хромом. Это создает предпосылки для развития мартенснтного превращения при последующем охлаждении до (-70) ,(-196)°С,-что вносит существенные искажения в структуру, которые при последующей закалке вызывают рекристаллизацию обработки. Обработка холодом после старения полезна и в отсутствии мартенситного превращения. В данном сЛучае искажения накапливаютс за счет различия коэффициентов термического расширения карбидов и аустенита матрицы. Окончательная закалка раство,5яет эти карбиды и переводит мартенсит в аустенит.

Таким образом, предлагаемый способ термической обработки обеспечивает существенные изменения субструктуры аустенитных сталей за счет прямого и обратного фазовых превращений ( карбиды мартенсит).

Пример. Для метастабильной аустенитнЪй стали ЗОХ10Г10 проводят сравнение субструктуры и пластичности после стандартной закалки и после описываемого способа термической обработки (см. таблицу)..

Из таблицы видно, что предлагаемый режим термообработки особенно эффективен для литых крупнозернистых сталей. Так по сравнению с известной обработкой имеет место увеличение относительного удлинения с 18,5 до 21,5%, а ударной вязкости с 24,0 до 27,0 кгм/см для литой стали ЗОХЮГЮ за счет увеличения разориентировки по зерну и субзерну в 2 раза.

Техническая эффективность предлагаемого способа обусловлена тем, что он позволяет, в отличие от известных методов, в аустенитных сталях измельчать структуру литых, кованных, катанных сталей. При этом в отливках можно получать такой же уровень механических свойств, как и в кованном металле тех же аустенитных сталей после однократной закалки, т.е. исключить операцию горячей деформации аустенитных сталей.

Данный способ обработки эффективно применяется для гидронасосов (лопасти сложной формы), изготовленных из стали ЗОХЮГЮ на Уральском заводе гидромашин. В массовом производстве лопасти насосов изготавлившотся только литьем. Свойства литья ниже, чем свойства горячедеформнрованного металла..

Предлагаемая термообработка позволяет повысить механические свойства отливки до уровня свойств горячедеформи- рованного (катанного, кованного) металла Это обеспечивает повышение долгове1нос- ти насосов типа ОП-3-11О на 2О-80%.

гсм

ю

о

«

гн

н ю

ю

V

«

н

со

см

н

о

о ю

OD

Си

о

м

см 03

Q

ю

о

со о

77096988

Формула изобретенияИсточники информации, Способ термической обработки сталей,

преимущественно метастабильных аусте-1, Авторское свидегельство СССР

нитного класса, включающий закалку, ста- s№ 487144, кл. С 21 D 1/78, 1974. рение в температурном интервале интенсивного выделения карбидов и повторную2. Авторское свидетельство СССР

закалку, отличающийся тем,NO 177442, кл. С 21 В 1/78, 1964. что, с целью повьшения механическах3. Авторское свидетельство СССР

свойств за счет измельчения субструкту- Юjvjb 449986, кл. С 21 J) 1/78, 1973. ры, после старения проводщ- обработку4. Патент ФРГ № 1752655,

холодом при (-7О) (-196)°С.кл. С 21 D 9/18, 1973.

принятые во внимание при экспортизо