Способ обработки изделий из аустенитных сталей

 

) Изобретение относится к термомеханической обработке и может быть использовано для получения сплошных цилиндрических изделий с мелкозернистой однородной структурой. Цель - повышение эксплуатационных свойств путем получения однородной мелко- . зернистой структуры при повьш1ении производительности процесса. Заготовку нагревают до температуры в пределах 0,7-0,8 температуры плавления стали и многоциклично деформируют кручением в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси, чередуя деформацию с последующей остановкой. 1 ил., 2 табл. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) О6 А I (51) 4 C 21 1) b/00, 8/00

OllNCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3816725/22-02 (22) 23. 11.84 (46) 15;03.87, Вюл. Ф 10 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промьппленности (72) В.П.Сокуренко, А.И.Ризоль, Е.SI.JIåçèíñêàÿ, Г.С.Никитин, Л.Г.Ковалева, И.Г.Зуев и А.В.Губинский (53) 621 785.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 223125, кл. С 21 D 8/00, 1967. (54) CII0C0b ObPAb0TKH ИЗДЕЛИЙ ИЗ

АУСХЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к термомеханической обработке и может быть использовано для получения сплошных цилиндрических изделий с мелкозернистой однородной структурой. Цельповышение эксплуатационных свойств путем получения однородной мелко-, зернистой структуры при повьнпении производительности процесса. Заготовку нагревают до температуры в пределах О,/-0,8 температуры плавления стали и многоциклично деформирую-. кручением в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси, чередуя деформацию с последующей остановкой.

1 ил., 2 табл.

1296606

Изобретение относится к термомеханической обработке и может быть использовано для получения сплошных цилиндрических изделий ." мелкозернистой однородной структурой. 5

Цель изобретенкя — повышение эксплуатационных свойств изделий путем получения однородной мелкозернистой структуры при повышении производительности процесса.

1О

На чертеже представлена схема установки для осуществления предлагаеI мого способа.

Установка включает сTàíèèó 1, на которой установлен вращающий загатов- 15 ку 2 патрон 3 через привод Й, нагреватель 4, патрон задней бабки 6 имеет возможность фиксации от вращения и возможность осевого перемещения, Привод позволяет производить закручк- 20

Вание на заданный угoJI, На переоборудованном по приведенной схеме токарном ст анке 161(ГО з акрепляли трубную заготовку дкамегром

50 мм, длиной 200 мм из с али

08Х18Н10Т с величиной зерна 1-0 намеров и отдельными зернамк диаметром

5 мм.

Заготовку па всей длине нагревалк З1

О тОками ВысОХОЙ частоты да 1 1«0 C.

Поддерживая температуру постоянной проводили закручивание заготовки на угол 1,2 рад, что соответствовало степени сдвиговой деформации 15%, в течение 1 с. После этого следовала остановка на 1 с, затем вновь производилось закручивание на тот же угол.

Цикл деформации с выдержкой повторялся 10 раз. 11осле десятой выдержки щ0 нагрев отключался и осуществлялось воздушное охлаждение заготовки вентилятором. Время всего процесса 20 с.

После указанных операций проводклк металлографические исследования, ко.торые показали однородную мелкозернистую структуру 8-10 номеров.

Получение регламентированной структуры указанной заготовки известным способом практически невозможно, так как это требует значительного изменения геометрических размеров и не позволяет в дальнейшем ее использовать.

Для широкого класса коррозконнастойких к жаростойких аустенитных сталей, не претерпевающих фазовых превращений (например, 08Х18Н10Т, ХН45Н, 15Х257 и др.), при температурах, превышающих 0,7 от температуры плавления, рост новых зерен после горячей деформации происходит намного интенсивнее, чем при температурах порядка конца рекристаллизации, 11ри повышении температуры рост зерен ускоряется, при этом естественной физи— ческой границей повышения температуры является оплавленке границ зерен.

Таким образом, повышение температуры позволяет значительно ускорить процесс рекрксталлизации (првыскть производительность),, но при этом значительное повышение температуры является экономически нецелесообразным из-за большой энергоемкости процесса, что,кроме того., !oiKpT привести к оплавленкю границ зерен и разрушению.

Поэтому верхняя граница температуры нагрева ограничивается величиной

0,8 от температуры плавления.

Для повышения эк плуатационных свойств иэделий к управления процессом рекристаллкзации в предлагаемом способе конкретизируется вкд деформации (кручение) и характер ее при— ложения (дискретный). Процесс осуществляется цикламк: деформация при высокой температуре + кратковременная выдержка. После образования ". процессе деформации центров рекристаллизации в металле начинается рост новых зерен, который прерывается на определенной стадии следующей "дозой" деформации. Высокая температура реформации обеспечивает интенсивный рост зерна, поэтому для получения мелкозернистой структуры, как показали эксперименты, время выжержки не должно превышать 1 с (см. табл. 1). При увеличении времени выдержки зерно вырастает до более крупных размеров„, чем " àä,àííîå — 810 номеров (опыт 8), Деформация кручением очень эффективна с точки зрения внесения в структуру заготовки искажений, способствующих возникновению большого количества центров рекристаллизации одновременно, что создает однородную структуру металла. При этом кручение практич-ски не изменяет геометрические размеры заготовки (не более, чем на О, 1% на каждь е 10% деформации), что позволяет выбирать требуемое количество циклов без ущерба для формы изделия.

Следовательно, этот вид деформации наиболее эффективен для широкого класса осесимметричных изделкй: труб, стержней, валов и т.д.

1296

Эксперименты показали, что для проработки всего объема заготовки необходимо осуществить несколько циклов деформации кручения с кратковременными остановками (выдержками), поскольку при однофазовой деформации порядка критической (10-20Х) вносимые ею искажения распределяются не по всему объему, а локально.

При деформации кручением сплошной 10 цилиндрической заготовки центральные слои металла деформированы с гораздо меньшими степенями деформации, чем наружные. Глубина проработки структуры зависит от количества цик- 15 лов деформации: чем больше циклов, тем на большей глубине проработана структура, так как при горячей деформации с каждым циклом наклепанные в предыдущем цикле деформации участки Zp заготовки деформируются менее интенсивно, чем ненаклепанные.

Структура металла реальной заготовки характеризуется значительной разнозернистостью поверхностных сло- 25 ев: зерна крупнее 1 номера окружены мелкими б-8 номерами. При этом более глубокие слои заготовки имеют однородную мелкозернистую структуру, которую следует сохранить в процессе 30 обработки кручением.

Предлагаемый способ позволяет устранить разнозернистость заготовки за сравнительно небольшое число циклов деформации (10) в результате замедления процессов рекристаллизации изза. цикличности прерывистого скручивания.

В табл. 2 приведены сравнительные исследования образцов из сталей аустенитного класса известным (горячую о деформацию проводили при 1170 С) и предлагаемым способами.

Известным способом не была получена мелкозернистая однородная структура ни на одной из исследованных марок сталей. В микроструктуре аустенитных сталей наблюдаются крупные зерна и значительная разнозернистость, что вызвано неоднородностью протекания процессов рекристаллизации при малой степени высокотемпературной деформации. Известный способ пригоден для обработки лишь дисперсионнотвер55 деющих сталей, в которых вторичная рекристаллизация тормозится выделениями дисперсной фазы. Пластическая деформация в известном способе осуbOb 4 ществляется осадкой, что сбуславливает значительную неравномерность деформации по объему детали, а следовательно, неравномерность рекристаллизации и раэнозернистость. Та— ким образом, не обеспечивается, особенно для крупногабаритных деталей, однородная мелкозернистая структура, что ухудшает эксплуатационные свойства изделий, Степень деформации

20/ в указанном способе является предельной и однократной, так как дальнейшая осадка приводит к значительному формоизменению изделия.

Величина зерна определяет механические и коррозионные свойства металла, а также его эксплуатационные характеристики. Она регламентирована в технической документации на поставку труб для атомной энергетики, химической промышленности, машиностроения. Трубы, применяемые ° например, для котельных установок, должны иметь величину зерна 8 номера и мельче. Указанная структура имеет лучший комплекс механических свойств при температурах эксплуатации, чем крупнозернистая сталь того же химсостава. Такую структуру (3-10 номеров) позволяет получить в изделиипредлагаемый способ. Обрабатываемые сплошные цилиндры из аустенистой стали являются трубной заготовкой для производства труб, характеризуются тем, что одинаково деформируются по сечению и длине, т.е. обеспечивается однородность физико-механических свойств.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления изделий из аустенитных сталей обеспечивает получение изделий с повышенными эксплуатационными свойствами за счет получения мелкозернистой структуры, Формула изобретения

Спос об обр аб отки изделий иэ аустенитных сталей, преимущественно сплошных цилиндрических заготовок, включающий нагрев и деформацию, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств изделий путем получения однородной мелкозернистой структуры при повышении производительности процесса, нагрев осуществляют до температуры

0,7-0,8 температуры плавления стали, л леформацию проводят многоциклично, 1296606 6 ной оси заготовки, с последующей остановкой. чередуя в каждом цикле кручение в плоскости, перпендикулярной продольТаблица 1 зерна, номер

Т 5639-82) 0,5

Частичная рекристаллизация

То же

0,5

0,5

0,5

7-9

0 5

7-10

1,0

Частичная рекристаллизация

8-10

1,0

15

2 0

Таблица 2

6,10

15 1,0

36НХТ10

08Х18Н10Т 15 - 5 700 800

12Х18Н10Т 15 5 660 760

06Х18Н 10Т 15 5 700 800

09Х16Н15МЗБ 15 5 670 770

03Х16Н15М3 15 5 600 700

15 5 700 800

3 10 15 1 0

4 10 15 1 0

2,9 15 1,0

2 11 15 1 0

49 15 10

10 1150 8-10

10 1175 10

10 1125 8

10 1000 8 10

10 1000 8

10 1175 10

1 c 36606

Составитель В. Китайский

Техред А.Кравчук Корректор М.Демчик

Редактор К.Волощук

Тираж 550 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений-и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 720/30

Ироизводственно-полиграфическое предприятие,- г. Ужгород, ул. Ироектная, 4