Способ термической обработки изделий криогенной техники из мартенситностареющих сталей
Изобретение относится к металлургии , конкретнее к способам термической обработки изделий из мартенситностареющих сталей, предназначенных для работы при криогенных температурах в условиях сложного напряженного состояния. Целью изобретения является существенное повьшение пластичности и обеспечение высоких прочностных характеристик. Способ включает трехкратную закалку и старение, причем вторую закалку осуществляют из межкритического интервала температур, а третью - от температуры Ас С40- °С. Использование предлагаемого способа позволяет существенно повысить пластичность и эксплуатационную надежность высоконапряженных конструкций из мартенситностареющих: сталей . 2 табл. Id (Л
СОЮЗ СОЯЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (!9) (ll) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPGMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2l) 4195932!31-02 (22) 17,02.87 (46) !5.09,88 Бюл. И 34 (71) Институт механики AH УССР и Институт проблем прочности АН УССР (72) С.b.Нижник, Б.И,Ковальчук, В.П.Островская, В.Н.Руденко и С.П.Дорошенко (53) 669.14.018.2.620.18(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
9 990835, кл. С 21 D 6/00, 1983.
Бирман С.Р. Экономнолегированные мартенситностареющие стали. М.: Металлургия, 1974, с.155, (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ИЗДЕЛИЙ КРИОГЕН11ОЙ ТЕХНИКИ ИЗ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к металлургии, конкре1нее к способам термической обработки изделий из мартенситностареющих сталей, предназначенных для работы при криогенных температурах в условиях сложного напряженного состояния. Целью изобретения является существенное повышение пластичности и обеспечение высоких прочностных характеристик . Способ включает трехкратную закалку и старение, причем вторую закалку осуществляют из межкритического интервала температур, а третью — от температуры Ас + (40о э
100) С. Использование предлагаемого способа позволяет существенно повысить пластичность и эксплуатационную надежность высоконапряженных конструкций из мартенситностареющих; сталей. 2 табл.
1423609
Изобретение относится к металлургии, а именно к способам термической обработки изделий из мартенситнастареющих сталей, предназначенных для работы при криогенных температурах в условиях сложного напряженного состояния.
Пель изобретения — существенное па. вышение пластичности H обеспечение высоких прочнастнь»х характеристик.
Способ включает трехкратную закалку и старение, причем вторую закалку осуществляют иэ межкритическаго интервала температур, а третью — or тем-15 пературы Ас + (40-100) С.
Пример. Термаобрабатке подвергали тонкостенные трубчатые иэделия из стали XIIH10M2T.
Термаабработку проводили по сле0 дующим режимам: 1-й нагрев да 950 С, выдержка 0,6 ч, охлаждение в воде, 2-й нагрев да 600-650 С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе, 3-й нагрев до
740-800 С, выдержка 2 ч, охлаждение в воде и старение при 500-525 С в течение 2 ч.
B табл. 1 приведены режимы термической обработки и данные r;o количеству обратного аустенита f»» пределу текучести »» прочности и ве.-.ичине максимальной равномерной пласт:»ческой деформации р при температуре испытания — 19» С стали Х11810112Т, термаобработаннай по предлагаемому (режим 1 — 5) и известному (режим 6-8, трехкратная
35 закалка и старение) способам. Термаобработка па :»звестнаму способу одновременна является режимами, выход»вЂ” щими эа граничные условия предлагаемого способа.
Как зидно иэ приведенных в т.".бл.1 данных, структурно обоснованная (по количеству аустенита f») конкретизация температурных пределов второй эа45 калки и верхнего предела температуры нагрева третьей закалки режимы 1-5 позволила выявить качестненн;» новые для мартенситностареющих стапей сочетания характеристик прочности и пластичности при криогенных температ рах испытания, свяэа»»нь»х с гавышением более чем в 20 раз дефармативнай способности, приГ>лижающейся по уровню к аустенит»»ьм сталям при адновреме»»но»» превышении их предела текучести н
4 раза.
За пределами предлагаемого способа при нижнем пределе температуры второй закалки Т известного способа (режим 6) аустенит в структуре стали формируется в малом количестве, недостаточном для задержки после третьей закалки даже при температуре Т>, близкой к нижнему пределу предлагаемого способа. Связанное с присущей фаэонаклепанному мартенситу, формирующемуся при третьей закалке, некоторое сн»ление температуры начала
< g пренращения при повторном нагреве, приводит к абраэованко н структуре состаренной стали до 87 аустенита. Однако по своему структурному сос1оянию и кал»»честву он не может обеспечить реализацию цели предлагаемого способа и вместо Гр = 16-207 (режима 1-5), Г1; = 0,757.
При верхнем пределе +åìïåðàòóðb» второй закалки Т известного способа (режим 7) н структуре стали формируется небольшое количество (да 57) фазонаклепаннаго остаточного аустенита и . .артенсита. Присутствие остаточнога аустенита расширяет температурный интервал зависимости я -Т при повторном нагреве, в результате чего после третьей закалки количество -фазы повышается до 18i.Á»»ñoêoíàêëåïàíная структура образующегося остаточного аустенита, повышая степень фаза. ваго наклепа мартенсита„ стимулирует смешение температуры начала М. 2t »»pe»«ра»»ения в область температур упрачня" ющега старения. Однако его структурное :остаяние и оличество не обеспечивают пласти 1 »»цирование стали, а раэв»»т»»е процес»..» старения способствует резкому ьн»:",кению ее дефарматинпой спосабнаст:: (C = 0,57.). Верхний предел те."»пер, ту., третьей закалки
Т известнога способа (режим 3) обуславливает распад аустенита, задержанного после второй эакапки, а следовательно, приводит к резкому снижению де Ьормативной способности стали при последую»цем упрачняю»»»ем старении (Г = 0,5/).
Предпоженный в заявляемом способе
»»авый температурный показатель оценки пределов температур Т, Т(йд)„„<,„с (температура образования максимального количества стабилизированного аус" тенита), а также используемый температурный критерий Ас для оценки пределов температур Т зависят определе. ным образом от характера легирования мартенситнастареющих сталей э )42 (табл.2), что позволяет распространить предлагаемый способ на другие стали рассматриваемого класса.
Использование предлагаемого споаоба термической обработки позволяет существенно (в 20 раз) повысить ресурс ниэкотемпературной пластичности (16-207. после обработки по изР вестному способу Ep 0,5-0,75 ).
Актуальность и практическая ценность предлагаемого способа усиливаются для тонкостенных элементов конструкций, работающих при криогенных температурах, как правило, в условиях сложного напряженноГо состояния, Выявленное для таких иэделий снижение деформативной способности IIpH понижении температуры испытания и при переходе ог линейного к плоскому напряженному состоянию обуславливает необходимость существенного повышения ресурса пластичности при высоких показателях прочности. Обеспечение в результате осуществления предлагаемого способа резкого повышения ресурса пластичности до уровня аустенитных сталей при одновременном превышении их предела
3609
4 текучести более чем в 4 раза позволяет расширить область применения мартенситностареющих сталей на случай
5 высоконапряженных элементов конструк:, .й криогенной техники при существенном повышении их несущей способности, зкспл атационной надежности и долговечности, I
Фoрмул".изобретения
С. особ термическо.". обработки изделий криогенной техники из мартенситностареющих сталей, включающий многократную закалку и старение, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью повышения пластичности и обеспечения высоких прочностных характеристик, вторую закалку осуществляют иэ межкритического интервала температур в диапазоне Т(2„ )„ „ +25 С, третью от температуры Ac + (40-IOO) С, а старение проводят при температурах
25 500-525 С, обеспечивающих содержанке в стали 25"352 аустенита, где
1Т (1 ) „- температура образования максимального количества стабилизированного аустенита.
1423609
В
1 1 л л
5 «11 5 Ю
1г ! «0 Ф н" «««» 2
5е
З3
1 4! м" 2
И Ц
«««ф Э
g а
Ж Ц н" и н" 3 а
И
I ч
C) «ч сч
О
«/1 л /т
В Ф о о
Ф ч о о
«4
I ММ ! !
I !
8у, о
«п
««\
1 л
/« л
О
СО
ln
« о
«Ъ б0
О
1 °
ОЪ
«о т
«/1
О
«,0
«Л
О
CV
Ф ф
i ll
1 ь и а -а ф В/10
1 К 4
W л
C 4 о
« 1
u «/ сч м
1 «« !
«о О ф uD аа о о о
З
o . к и е ф CV
5 юе ах
«IJ
I" о
«ч л сч и а!/ о а о О о О ю Ю О л сч л сч « сч . со ь
«/Ъ л сч ь
О
tn
Л «Ч
Ю
«/1
«ч t «ч ч ф к!
-б
Я х о ф
1 I о v
x u
CC к а о
«п о
С 1
C) сп
О
«ч и а о щ
"Б
« а (-4 «0 ь о
«/«
«ч
«О CV
О о «/1
О ч «ч
0 СЧ О ЕЧ О ЕЧ
«/1 Ю сч 0 о сч / сч н
«ч О «4 ч ф 1 к ч
W о
v а о р о ф «/«
1 о
О О о
Э
К II
«4
Х х и фЬ
1- Ю л
В «/)
u g
Р ч ф и оь ф -«
Е «« о о х б о к л
««! u
1- и оо
О М О 4 О а «/««/
О В Î а О О
Ь а О 44 О а О Ч0
/1 /! «n л
О Ф О О«О 0 О 0«О
1423609
Таблица 2
Температурные интервалы образования аустенита (c 2 ч) Т(f„)„ „, Температура, С, Ас
Сталь
Х16Н5ДЗ 625
720
650
Х12Н10МТ 600
Х11Н10М2Т 625
700
700
Х13Н9Ц2МТ 620
Х18МЗТ 650
700
750
Х18К9М5Т 650
Составитель В,Русаненко
Редактор Н. Киштулинец Техред Л.Сердюкова Корректор В.Бутяга
Заказ 4609/31 Тираж 545 Подписное
BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
