Способ термической обработки изделий из метастабильных аустенитных сталей с интерметаллидным упрочнением Советский патент 1981 года по МПК C21D1/78 

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАСТАБИЛЬНЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ С ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ Изобретение относится к металлургии, в частности .к способам получени стабильных аустенитных сталей и может быть использовано для стабилизации размеров изделий. В точном приборостроении широко и пользуются метастабильныё аустенитные стали на железоникелевой основе, в которых при отрицательных температурах появляется опасность протекания . превращения, приводящего к недопустимым изменениям размеров и свойств изделий ГИ. Известные способы упрочнения изделий из этих сталей не позволяют ос ществить полной стабилизации аустени та, т.е. полного подавления мартенситного превращения во всем диапазоне отрицательных температур. Известен способ термической обработки, включакиций нормализацию и дли тельное старение аустенита в течение 50. ч при 4()0°С . Этот способ позволяет осуществить полную стабилизацию аустенита сплавов, содержащих ат.% Ni 27,4 и 27,8; А1 11,8 и 12,1; С 0,06 и 0,1 23Однако такая обработка требует значительных временных и энергетических затрат и практически не приводит к повышению прочностных характеристик . 6 02, соответственно до и после ста- рения 22 и 23 кг/мм% -1 15 и 117 кг/нм. Известен также способ термической обработки изделий из метастабильных аустенитных сталей, с интерметаллидным упрочнением, включающий обработку холодом и старение D3. Однако и этот способ термообработки требует значительных временных и энергетических затрат (общее время выдержки при 1-2 ч) и не обеспечивает получения конечной аустенитной структуры. Цель изобретения,- уменьшение временных и энергетических затрат и получение конечной аустенитной структуры при стабилизации размеров изделий. Указанная цель достигается тем, что в известном способе термообработки, предусматривающем проведение обработки холодом и старением ниже точки АН (Т 550С, f 1-2 ч), операцию старения проводят при iu-прерывном нагреве до температуры А ,- 15°. Операции обработки холодом и последующег9 нагрева до А - А ( + 15 проводят циклически до полной стабилизации аустенита. . При охлаждении изделия ниже Мi В нем происходит ..Л, мартенситное превращение, а при последующем нагреве до А + 15 мартенсит полностью переходит в аустенит. В момен обратного превращения резко ускоряют ся процессы старения и выделяющиеся высокодисперсные интерметаллидные частицы стабилизируют аустенит, непо редственно интерметаллидные частицы стабилизируют аустенит, а непосредст венно фазовый наклеп (измельчение бл ков и увеличение плотности дислокаций) приводит к его упрочнению. Предлагаемый способ термообработки применяется для стабилизации и упрочнения сплава Н31Ю4-, характеристики которого приведены в таблице. После нормализации от 1100 С ( мин образцы сплава Н31 Ю4 охлаждают в жидком азоте до минимально возможной в данных условиях температуры -19бС с целью наиболее полной реализации прямого атермического - «1 мартенситного превращения. При этом образуется 20% мартенсита. Затем образцы нагревают до (К„+10)с целью реализации обратного oL 3 превращения . При STOM образовавшийся при обработке холодом мартенсит полностью переходил в аустенит. Затем проводится повторная обработка холодом в жидком азоте. При этом полнота мартенситного превращения, снижается до 8%. Еще один цикл такой обработкой (нагрев до 60°С + охлаждение до -19бс) приводит к уменьщению до 4% полноты мартенситного превращения. ,

Исходное состояние1 цикл Как видно из таблицы, четыре цикла гакой обработки приводят к уменьшению до нуля полноты мартенситного превращения. Полное подавление мартенситного превращения происходит, несмотря на заметное повышение Мн. Вьщержка при при -196°С в течение 7 сут не приводит к появлению мартенсита и изменению , размеров изделий . Наблюдаемая стабилизация существенно отличается от стабилизации аустенита в известных способах, когда уменьшение количества мар

20 8 4 2

650 0,08 -150 515 -130 -120 -117 Не обнаружена при охлаждении до тенсита происходило в результата снижения Мн. Применение предлагаемого способа обработки наряду с достижением эффекта стабилизации приводит к увеличению прочности аустенита в 1,5-2 раза (6 0,2, соответственно до и после старения 23 и 52 кг/мм v, Ну - 130 « 190 кг/мм при сохранении достаточно высокой пластичности V 45%. Общее время .нагрева составляет 5 мин при печном нагреве изделия со скоростью 10°/с и одну секунду при 5 его электронагреве ( 3000 граду Аналогичные результаты (полная ст билизация аустёнита сплава Н31 Ю4 при его одновременном упрочнении полу чаем и в тех случаях, когда после нор мализации Т ПООС,.€ 5 мин и обработки холодом в жидком азоте (Т конца охлаждения сплав нагревают до (Ап)или (А +1 Л). Циклическая обработка образцов сплава Н31 04 по другому режиму: нор мализация (. С; С 5 мин и охлаждение до + нагрев до темпе ратуры (Aj+ZO C) не приводит к подавлению мартенсйтного превращения при охлаждении. Отсутствие ста билизации после нагрева сплава Н31 Ю до температур превьшающих () , обусловлено коагуляцией интерметаллидов и их обратным растворением. Предлагаемый способ стабилизации размеров изделий стал возможен благо даря обнаруженному явлению уменьшени полноты мартенсйтного Превращения, происходящим несмотря на одновременное повышение мартенситуой точки в сплавах с интёрметаллидным упрочнением,после JT-. cL f переходов. Использование предлагаемого способа термообработки изделий из метастабильных аустенитных сталей с интёрметаллидным упрочнением обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества: тре Л бует в 10 10 (в зависимости от вида нагрейа меньщих временных и энергетических затрат для стабилизации размеров изделий; обеспечивает полу46чение стабильной аустенитной струк туры изделий; обеспечивает надежное хранение свойстн и размеров изделий практически при любых температурах эксплуатации, не превышающих А,+ 15. Формула изобретения 1. Способ термической обработки изделий из метастабильных аустенитных сталей х: интёрметаллидным упрочнением,- включающий обработку холодом и старение, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергетических и временных затрат и получения конечной аустенитной структуры при стабилизации размеров изделий, старение проводят при непрерывном нагреве до уемпературыAj - А) + 15. 2. Способ иоп. 1, отличающ и и с я тем, что обработку холодом и непрерывный нагрев до температуры А( 15 повторяют циклически. Источники информации, принятые во внимание при .экспертизе 1.Мальш1ев К. А. и Василевская М.М. Влияние старения в -состоянии-на упрочнение сплавов Fe-Ni.-Ti при фазовом наклепе,-«ФММ 1964,, 18,5. 2.Hornlogen Е., Meyer W.A. Gefuge und mechantsche Eigenschaften von . Legirungen auf Eisen-Nickel-Basis mJt 12 at i Al .nach verschidener Warmebechandlung. - Zeitschrlft Metal Ihunde, 1967, 58,6 372. . 3. РЖ Металлургия № 7, реф. 7И1033 1979.