Способ термической обработки деталей Советский патент 1982 года по МПК C21D1/00 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно энергетическому и может быть использовано при термической обработке деталей из низколегированных перлитных сталей, работающих при температуре 550STS C.

Известен способ термической обработки деталей из низколегированных сталей перлитного класса, который заключается в том, что для обеспечеыия жаропрочности производят закалку с температуры 10500, |а затем отпускают в течение 6-8 ч при

630°С из.

Н|&достаток этого способа заключается) в том, что высокая температура под закалку вызывает рост аустенитиого зерна и приводит к сн1|жемию характеристик пластичности и {кратковременной прсэчности.

Известен способ термической обработки иизколегированных сталей перлитного класса,, заключающийся в , что с целые повышения характеристик кратковременной прочности, проиэводят нормгшизацию с температуры , а затем дают высокий отпуск t21.

Недостаток этого способа заключается в том, что после такой обработки металл обладает минимальной жаропрочностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обработки низколегированных перлитных сталей, заключающийся в том, что закалку производят с тем10пературы 980-1000С, после чего отпускают в интервале температур 640-7600С D3.

г

Однако этот способ терглической обработки не позволяет получить

15 стабильные свойства сташй при длительном воздействии температурносиловых факторов, а обеспечивает только номинальное сочетание характеристик кратковременной прочнос20ти и пластичности. Стабилизировать значения прочности и пластичности, изменяя тетотературу закалки и отпуска в указанных интервалах невозможно. Это обусловлено тем, что уже

25 при закалке стали образуется пластинчатый перлит, цементит которого претерпевает превращения в промежуточные карбиды в процессе отпуска и дальнейшей длительной зксплуа30 при повышенных температурах.

особенно под нагрузкой. Формирующиеся из цементита промежуточные карбиды довольно крупные, так как они наследуют размер и характер распределения частиц цементита. Процесс распада цементита сопровождается понижением предела прочности, условного предела текучести и времени до разрушения. Например, время разрушения хромомолибденованадиевой стали при температуре испытания и напряжении 11 кг/мм после 105 тыс.ч эксплуатации уменьшилось более, чем в 20 раз. Предел длительной прочности при этом уменьшился с 10,5 до 5,8 кг/гФл. Приведенные лабораторные испытанияхромомолибденованадиевой стали, прошедшей терю1ческую .обработку известным способе, показывают, что в связи с интенсификацией фазовых превращений при температуре 5 50С наблюдается резкое уменьшение длительной прочности, составляющее 48% на базе 1000 ч. Предел прочности и условный предел текучести после 1000-часовой выдержки при температуре 550°С под напряжением 15 кг/м1л при этом понижаются соответственно на 8% и 15% при комнатной температуре и на 30,40% при температуре .

Цель изобретения - повышение жаропрочности и долговечности низколегированной стали перлитного класса путем термической обработки,

Поставленная цель достигается тем, что согласно известног у способу термической обработки сталей, включающему операции закалки в масло и высокий отпуск, операцию закалки проводят до температуры образования непосредственно из феррита специальных карбидов с последующей изотермической выдержкой при этой температуре.

В результате охлаждения с температура закалки до температуры образования специальных карбидов, выделение мелкодисперсных, равномернораспределенных по телу ферритного зерна карбидов на основе хрома, молибдена и ванадия происходит по мханизко раздельного зарождения , т.е. непосредственно из d твердого раЬтвора. Изотермическая выдержка при этой температуре обеспечивает полное связывание оставшегося в твердом растворе углерода в спеЦиальные карбиды. Сталь хим. соста а 0,17% С, 2,9% Сг, 0,6% Мо, 0,3%.V охлаждают с температуры 1000 до 680°С, выдерживают при этой температуре 10 ч, в результате чего получают структуру феррита с мелкодисперсными карбидами VC, расположенными на дислокациях в объеме ферритового зерна.

Получение термодинамически устойчивых карбидов, вместо метастабильного цемента, ослабляет интенсивность фазовых превращений, приводя цих к понижению жаропрочности в процессе

эксплуатации. Таким образом, повышенной стойкостью таких дисперсных карбидов против коагуляции можно объяснить полученное повышение жаропрочности и долговечности исследуемой

0 стали. Кроме того, предлагаемый споho6 термической обработки позвчэляет получить в этой стали феррито-карбидную структуру в отличие от пластинчатого перлита, получаемого при

5 известном способе термической обработки.

На чертеже показаны кривые изменения жаропрочности при 550°С образцов из низколегированной сталиперлитного

класса обработанной по известному и предлагаемому способам (кривая 1 и 2 соответственно).

Термическую обработку образцов в низколегированной стали перлитного

5 класса проводят известным способом: закалка с 1000°С в масло с последующим отпуском 680°С в течение 10 ч (кривая 1).

Для получения сравнительных данных параллельно проводят термическую обработку однотипных образцов из такой же стали предлагаемым способом: закалка с 1000°С до 680°С с изотермической выдержкой при этой температуре 10 ч, после чего исследуют изменение жаропрочности стали при 550°С (кривая 2).

Применение предлагаемого способа термической обработки позволяет повысить жаропрочность исследуемой стали примерно на 60% на базе 1000 ч. Время до разрушения увеличивается при этом в ,25 раз (с 40 ч до 1000 ч) при нагрузке 30 кгДо.

Использование предлагаемого crtoсоба термической обработки деталей из низколегированных перлитных стгшей обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: повышение жаропрочности и долговечности стали и прод-пение таким образом срока службы деталей и конструкций энергооборудования; сохранение полученных уровней прочностных свойств при повышенных температурах и напряжениях в течение длительного времени; повышение рабочей температуры деталей из низколегированных перлитных сталей без дополнительного легирования.

Формула изобретения

Способ термической обработки деталей преимущественно из низколегирюванных сталей перлнтного класса, включающий эаксшку и высокий отпуск, отличающийся тем, что, с целью повшиения жаропро.чности и долговечности деталей, охлаждение с температуры закалки проводят до температуры дисперсионного твердения с изотермической выдержкой при этой температуре.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приданцев М.В., Ланская К.А. Стали для котлостроения. Металлургиздат, 1959, с, 168. , 2. Гуляев А.П, Метапловедеиив, Металлургия, 1977, с. 646.

3. Березина Т.Г., Лев Ф.С., Кендми В.П. Изменение структуры и фазового состава стгши 15Х1М1ФЛ при длительном старении,- Метгшловедение и термическая обработка метгшлов, 1972 1 4, с. 33-36.