Способ обработки изделий из нержавеющих сталей

 

Изобретение относится к деформационной термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении тонкостенных труб ответственного назначения , в частности при изготовлении тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Цель изобретения - улучшение качества изделий путем повышения высокотемпературной прочности и термической стабильности упрочнения стали. Сущность изобретения заключается в том, что нагрев изделий осуществляют в жидкой защитной среде с теплоемкостью 0,10-0,48 ккал/кг. град. В качестве среды используют жидкий азот или аргон. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. i (Л

союз соевтсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБ ЛИК

„„SU„„162403 (g1)g С 21 D 8/00.г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТОЕН4ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТВНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1421782 (21) 4661900/02 (22) 10.03.89 (46) 30.01.91. Бюл. И 4 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) А.Н.Лещенко, Ю.П.Гуль, А.П.Клименко и Ю.С.Дворядкин (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1421782, кл. С 21 D 8/00, 1989. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ

НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к деформационной термической обработке стали

Изобретение относится к деформационной термической обработке стали, может быть использовано в черной металлургии при изготовлении тонкостенных труб ответственного назначения, в частности для тепловыделяющих элементов ядерных реакторов, и является усовершенствованием известного способа по основному авт.св. !! 1421782.

Цель изобретения — улучшение качества иэделий путем повышения высокотемпературной прочности и термической стабильности упрочнения стали.

Сущность изобретения заключается в том, что согласно способу, включавщему нагрев до 1200-1250 С, охлаждение до криогенных температур, отогрев до комнатной температуры, холодную пластическую деформапию и отпуск, нагрев производят в жидкой -,апит2 и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении тонкостенных труб ответственного назначения, в частностн при изготовлении тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Цель изобретения — улучшение качества изделий путем повышения высокотемпературной прочности и термической стабильности упрочнения стали. Сущность изобретения заключается в том, что нагрев иэделий осуществляют в жидкой защитной среде с теплоемкостью 0,10-0,48 ккал/кг.град.

В качестве среды используют жидкий азот или аргон. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. т ной среде с теплоемкостью 0,200,48 ккал/кг град, при этом нагрев может осуществляться в жидком азоте ©) или аргоне. М

Формирование регламентированной термоустойчивой субструктуры может быть осуществлено при пластическом деформировании материала с очень сильной пересыщенностью избыточными вакансиями (против равновесного их содержания при температуре деформирования).

Однако в известном техническом 3 решении иэ-за того, что нагрев и охлаждение производят в различных сре- М дах (или в одной среде, но с различным агрегатным состоянием), между моментом окончания нагрева до требуемой температуры (1200-1250 С) и последующим ускоренным охлаждением до

3 1624033

25 криогенных температур всегда проходит определенное время, а высокотемпературные вакансии обладают черэвычайной подвижностью, в результате чего к моменту начала охлаждения их избыточ5 ивя концентрация снижается, что отрицательно сказывается ив совершенстве субструктуры, высокотемпературной прочности и .др.

По предлагаемому способу нагрев изделия производят в среде, которая одновременно является охладителем, причем с охлаждающей способностью, достаточной для обеспечения процесса

"ввквнсионной" закалки, В то ке время зтв среда защитна (безокислительная) для предотвращения процесса окалинообразования при высокотемпературном нагреве, инертна (вэрыво- и токсикобезопвсиа) и обеспечивает переохлаждение до криогенных температур (нике

-80 C). Перечисленными свойствами обладают, например, жидкий азот или аргон, имеющие теплоемкость 20—

48 кквл/кгеград.

Следовательно, при обработке иэделий из аустенитных нержавеющих сталей по предлагаемому способу после прекращения нагрева (например, путем пропусквния тока через изделие) до требуемой температуры (1200-1250 С) в жидкой защитной среде с теплоемкостью

0,20-0,48 ккал/кг. град мгновенно начинается охлаждение с требуемой скоростью до криогенных температур при сохранении в твердом растворе значительно большей концентрации высокотемпературных вакансий, чем при обработке по известному способу. В ре40 зультвте ври последующей холодной пластической деформации при комнатной теииервтуре пронсходит формирование субструктуры с термостойкими полигонвльными субгрвницвии, повышается

45 высокотемпервтурнвя прочность и термкчасквя стабильность упрочнения.

Если нагрев производят в жидкой звщктной среде с теплоемкостью менее

0,20 ккал/кг. град, то не обеспечиваетея необходимая интенсивность охпвк50 дения с температуры нагрева до криогенных температур, в ходе охлаждения происходит отжиг вакансий, снижается избыточная их концентрация перед деформацией, формируются менее устойчи--55 вые субграницы, снижается высокотемпврвтурная прочность и термическая стабильность упрочнения. Если нагрев производят в среде с теплоемкостью более 0,48 ккал/кг.град, то дальнейших изменений в субструктуре не происходит (концентрацня избыточных вакансий не увеличивается), однако известные среды либо не обеспечивают требуемой конечной температуры (аммиак), либо не обеспечивают гарантированную безопасность осуществления процесса (жидкий водород, кислород).

Пример. Трубные заготовки из аустенитной стали марки ООХ16Н15ИЗБ: размером 7,3к 0,29 мм подвергают комплексной термомеханической обработке с изготовлением холоднодеформированных труб размером 5,8 0,3 мм.

Часть труб изготавливают согласно известному способу. Заготовки нагревают в защитной газовой атмосфере (аммиак) путем пропускания тока до температуры 1200 С с последующим охлакдением в среде жидкого аммиака с переносом в жидкий азот. Затем непосредственно перед холодной деформацией заготовки нагревают до комнатной температуры, а деформацию со степенью 20Х осуществляют путем безоправочного волочения на размер 5,8 х х 0,3 мм. Окончательной операцией является отпуск труб при 800 С в течение 1,5 ч.

Партию заготовок подвергают также обработке по предлагаемому способу, о при этом нагрев заготовок до 1200 С производят в жидких защитных средах с теплоемкостью 0,15-0,50 ккал/кг.град (азот, аргон, аммиак, смеси на их основе), которые одновременно после прекращения нагрева (отключения тока) являются также охладителями. Остальные операции комплексной обработки производят аналогично режимам известного способа.

Готовые трубы подвергают испытаниям на растяжение при 700 С, измеряют твердость после нагрева до 700 и 800 С.

Режимы обработок и реэультаты исследований приведены в таблице.

Сравнительные механические испытания труб, подвергнутых обработке по известному и предлагаемому способам, показали, что после обработки по предлагаемому способу предел прочности стали при температуре испытаний увеличивается на 15Х, что свидетельствует о повьппенин высокотемпературной прочности, а более высокая твер-

5 162403 дость стали (после предварительного нагрева до 700 н 800 С) подтверлщает более высокую стабильность упрочненного состояния при нагреве.

1ва изделий путем повышения высоко= температурной прочности и термической стабильности упрочнения стали, нагрев проводят в кидкой защитной среде с теплоемкостью 0,20

0,48 ккал/кг,град.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве защитной среды используют яидкий азот или аргон.

Формула изобретения

1. Способ обработки изделий иэ нержавеющих сталей по авт.св.

1421782, отличающийся тем, что, с целью улучшения качестТеплоемкость защитной среды, ккал/кг.град

Твердость по Виккерсу после нагрева до, С

Способ

Временное сопротивление при 700 С, МПа

700 800

Известный

Предлагаемый

490

246

220

Составитель А. Кулемин

ТехРед М.Дидык - КоРРектоР Д.Пилипенко

Редактор М.Петрова

Заказ 170

Подписное

Тирам комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

ВНИИПИ Государственного

113035, Производственно-издательский комбинат Патент, г.укг р д, у

ЮЭ .у tl

У о о л. Гагарина, 101

0,15

0,20

0,38

0,48

0,50

0,90

550

244

292

296

294

290

216

256

258

251