Способ термической обработки нержавеющих мартенситностареющих сталей Советский патент 1983 года по МПК C21D6/00 C21D1/20 C21D6/02 

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке крупных деталей из нержавеющих мартенситностареющих сталей.

Для обеспечения в изделиях оптимального комплекса механических свойств на ряде сталей проводят термическую обработку, предусматриваюцую изотермическую выдержку в процессе закалки для выделения ин1 рметал- лидных (либо других) частиц в аустените, что способствует повышению прочности.

Известен способ термической обработки крррозионностойких сталей, включающий нагрев до температуры закалки, охлаждение и изотермическую выдержку в процессе охлаждения при температуре выделения частиц медьсодержащей фазы 6оО- 50С 1 .

Однако термообработка по такому способу не позволяет получить оптимальное сочетание прочности и пластичности. При обработке, например стали 03X11 HIОМ2Т, по такому способу прочность всего лишь (5g 110,5 кг/мм так как нет окончательного старения после закалки; ударная вязкость хотя и высокая в таком состоянии кгм/см -, но выделившаяся фаза залегает в основном по границам зерен.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки мартенситностареющих сталей, заключающийся в нагреве под закалку, охлаждении на воздухе до , изотермической выдержке при 600 С, дальнейшем охлаждении на воздухе и окончательном старении L 2.

Однако при обработке по такому способу не обеспечивается требуемой вязкости при достаточной прочности.

При охлаждении с нерегламентигрованной (малой) скоростью до температуры изотермической выдержки по указанным способам происходит выделе ние избыточных фаз по границам зерен. Это явление в мартенситностаре ющих сталях, известное в литературе под названием тепловое охрупчивание, приводит к значительной потере ударной вязкости. Такое же явление - выделение по границам зерен избыточных фаз, и, как следствие, охрупчивание возникает при закалке с изотермической выдержкой, напри мер сталей марок 03X11 HIОМ2Т и 03X11Н10М2Т1, если изотермическая выдержка проходит при температуре 600- 50С. Цель изобретения-- повышение удар ной вязкости при сохранении высокой прочности. Поставленная цель достигается тем что согласно способу термической обработки, включающему закалку с изотермической выдержкой в процессе ох .лаждения и старение,охлаждение от температуры закалки до температуры изотермической выдержки, ведут со скоростью бО-ЗОО град/мин, а изотер мическую выдержку проводят при темпе ратуре Мн+(200-150С) . Охлаждение со скоростью, меньшей 60 град/мин, приводит к выделению избыточных фаз по границам зерен. Охлаждение со скоростью, большей 300 град/мин, практически труднодостижимо для крупных поковок в произ водстВенных условиях, В процессе изотермимеской выдержки при закалке происходит выделение частиц, способствующих упрочнению стали, Так:-как в предлагаемом способе температура, при которой назначается изотермическая выдержка, достаточно низкая и критический размер зародыша выделяющейся фазы невелик, то выделение происходит во всем объ еме зерна (без преимущественного выделения на границах зерен). I Если температура изотермической выдержки выше предлагаемой, то происходит преимущественное выделение по градицам зерен; если ниже - процесс выделения идет вяло и требуются длительные выдержки. Кроме тоГо, если температура выдержки ниже указанной, из-за перепада температур по сечению в приповерхностных участках крупных деталей может начаться мартенситное превращение. Проводят термообработку по режимам, указанным в примерах. Во всех случаях используют одинаковые крупные темплеты, нарезанные из одной и той же поковки кольца сечением мм стали ОЗХ11Н10М2Т (Мн ), Температура нагрева при окончательной закалке , Закалку проводят на воздухе либо для достижения требуемой скорости на -плитах воздушной струей от вентиляторов, режим окончательного старения 530°С 3 ч. Результаты испытаний механических свойств приведены в табл, 1, Как видно из табл, 1, обработка по предлагаемому способу с регламентированной скоростью охлаждения до температуры изотермической выдержки бО-ЗОО град/мин и выдержкой при Мн+(200-150С) позволяет повысить ударную вязкость более, чем в 1,5 раза при сохранении прочности, Термически обрабатывают заготовки типа колец с наружным диаметром . 1б90 мм, внутренним - 1б05 мм и высотой 190 мм. Одну партию заготовок обрабатывают по известному способу, т.е, закаливают на воздухе от 930 до бОО С (скорость охлаждения 20 град/мин), затем выдерживают в печи при и охлаждают на воздухе, старение по режиму 3 ч. Вторую партию заготовок обрабатывают по предлагаемому способу, т.е, закаливают на плитах воздуш- ной струей от вентиляторов с 930 до (скорость охлаждения 60 град/мин), затем выдерживают в пс.чи 3 ч при 350с, охлаждают на воздухе, старение по режиму: 530°С 3ч, Из заготовок обеих партий изготавливают образцы с продольным направлением волокна для механичесКИХ испытаний, В табл. 2 отражены механические характеристики. Таким образом, предлагаемый способ может быть использован при термической обработке крупных заготовок из нержавеющих мартенситностареющйх сталей, например раскатных колец.

|а6ли|ца 1

Известный

20 (не регла1

блица 2.

Формула изобретениякой выдержки ведут со скоростью 60Способ термической обработки Дёржку проводят при температуре нержавеющих мар ёнситностареющих Мн+(200-150с). сталей, включающий закалку с изотерми-$ Источники информации, ческой выдержкой в процессе охлажде- принятые во внимание при экспертизе НИН и старение, отличающий- 1. Авторское свидетельство СССР с я тем, что, с целью повышения удар- (Г , кл. С 21 D 6/00, 1978. ной вязкости при сохранении проч- 2. Бирман С.Р. Экономнолегироности, охлаждение от температуры 10 ванные мартенситностареющие стали, закалки до температуры изотермичес- М., Металлургия., 197, с. 1б2.

300 град/мин, а изотермическую вы-,