Способ термической обработки изделий из высокопрочных мартенситностареющих сталей

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях промышленности при термической обработке деталей из мартенситностареющих сталей, например, 08Х15Н5Д2Т, 06Х14Н6Д2МБТ, 10Х14Н4АМЗ и 07Х16Н6. Для повышения ударной вязкости изделие отжигают при 650-670°С в течение 6-10 часов, затем нагревают под закалку в печи до 1000-1070°С, выдерживают в течение 2-3 часов и охлаждают сначала с печью до 880-900°С с выдержкой при этой температуре в течение 2,5-3 часов, а затем в воде подвергают отпуску и старению. 2 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях промышленности при термической обработке деталей из мартенситностареющих сталей, например, 08Х15Н5Д2Т, 06Х14Н6Д2МБТ, 10Х14Н4АМЗ и 07Х16Н6.

Известен способ термической обработки деталей из высокопрочных мартенситностареющих сталей, заключающийся в отжиге при 660°С в течение 6 ч и закалке с 1000°С при выдержке 3 ч с охлаждением в воде до потемнения поверхности деталей, далее на воздухе с последующим старением после механической обработки деталей (Потак Я.М. Высокопрочные стали. М.: Металлургия, 1972, с.146).

Недостатком описанного способа является снижение механических и коррозионных свойств. В частности, значение ударной вязкости на образцах с трещиной при температуре -70°С до КСТ равным 0,015 МДж/м2. Снижение коррозионных свойств происходит из-за наличия карбидных выделений по границам аустенитного зерна на отдельных партиях металла.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу термической обработки является способ термической обработки изделий из высокопрочных мартенситностареющих сталей, включающий отжиг при 650-670°С в течение 6...10 часов, нагрев под закалку до 1000...1070°С в течение 2...3 часов, отпуск и старение (Авторское свидетельство СССР №333204, C21D 1/78, 6/00, 1972).

Недостаток прототипа заключается в том, что он также не позволяет исключить появление в структуре стали карбидных выделений по границам зерен, что сопровождается появлением хрупких зон в изломе образцов.

Предлагаемый способ термической обработки мартенситностареющих сталей обеспечивает повышение ударной вязкости при комнатной и отрицательной температурах.

Технический результат, на достижение которого направлен заявляемый способ, обеспечивается отжигом при 650...670°С в течение 6...10 часов, нагревом под закалку до 1000...1070°С в течение 2...3 часов и охлаждением с печью до 880...900°С с выдержкой при этой температуре в течение 2,5...3 часов, а затем в воде, отпуском и старением.

Заявляемый способ включает в себя следующую последовательность операций:

1. Отжиг при 650...670°С в течение 6...10 часов;

2. Закалка: нагрев до 1000...1070°С, выдержка 2...3 часа, охлаждение с печью до 880...900°С, выдержка 2,5...3 час с последующим охлаждением в воде;

3. Обработка холодом при температуре -70°С с выдержкой 2 часа;

4. Отпуск при 340...360°С в течение 2...3 часов;

5. Старение после механической обработки деталей по соответствующей технологии для каждой конкретной марки стали.

Подробнее сущность заявляемого способа поясняется фотографиями:

- на фиг.1 приведена микроструктура стали 07Х16Н6 после термической обработки по известной технологии по а.с. №333204;

- на фиг.2 приведена микроструктура стали 07Х16Н6 после термической обработки по заявляемому способу.

Проведение отжига при температуре 650...670°С в течение 6...10 часов обеспечивает регулирование количества остаточного аустенита перед закалкой стали. Кроме того, при температуре отжига менее 650°С наблюдается наличие в структуре стали карбидной сетки. При температуре отжига более 670°С снижение коррозионной стойкости стали. При времени выдержки менее 6 часов отмечено понижение коррозионной стойкости стали. При увеличении времени выдержки при отжиге более 10 часов отмечается резкое снижение коррозионной стойкости стали из-за выпадения карбидов.

Нагрев под закалку определяет уровень механических свойств стали. При температуре нагрева под закалку менее 1000°С отмечается снижение предела прочности стали. При температуре закалки более 1070°С прочность стали увеличивается, однако резко снижается значение ударной вязкости.

При времени выдержки при нагреве под закалку менее 2,5 часов наблюдается снижение коррозионной стойкости стали за счет образования сетки карбидов по границам зерен. Увеличение времени выдержки при нагреве под закалку более 3 часов сопровождается резким снижением относительного удлинения стали.

В процессе медленного охлаждения с 1000...1070°С до 890°С происходит выпадение небольшого количества частиц карбидной фазы типа (FeCr)23С6 по границам зерен аустенита, которое обеспечивается разницей в растворимости элементов при 1000 и 890°С. Выделения, находящиеся в мелкодисперсном виде, коагулируют при последующей выдержке при 890°С, уменьшая тем самым энергию границ зерна, что снижает скорость диффузионных процессов при последующем охлаждении.

Исследования показали, что увеличение температуры свыше 900°С, например до 950°С, не дает положительного эффекта, так как недостаточна доля выделившихся частиц, приводящих к уменьшению энергии границы. Уменьшение температуры ниже 880°С вызывает возникновение значительного количества коагулированных карбидов.

Отсутствие карбидных выделений при охлаждении с 880...900°С подтверждено металлографическим (фиг.2), электронномикроскопическим, рентгеноструктурным и микрорентгеноспектральным анализом.

Проводилась термическая обработка деталей из мартенситностареющей стали 08Х15Н5Д2Т, у которой точка начала карбидных выделений составляет 950°С, конца карбидных выделений 650°С, температура начала мартенситного превращения 130°С. Детали обрабатывали по режимам, приведенным в табл.1. Результаты испытаний представлены в табл.2.

Коррозионная стойкость оценивалась при выдержке в растворе состава: CuSO4 - 110 г/дм3; Н2SO4 - 55 г/дм3 и базе испытаний 10 часов.

Использование заявляемого способа термической обработки деталей из высокопрочных мартенситностареющих сталей обеспечивает получение структуры без карбидных выделений, увеличение коррозионной стойкости и повышение надежности изделий в эксплуатации.

Способ термической обработки изделий из высокопрочных мартенситностареющих сталей, включающий отжиг при 650-670°С в течение 6-10 ч, нагрев под закалку в печи до 1000-1070°С, выдержку в течение 2-3 ч и охлаждение сначала с печью до 880-900°С с выдержкой при этой температуре в течение 2,5-3 ч, а затем в воде, отпуск и старение.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения при изготовлении деталей режущим инструментом (РИ) из быстрорежущей стали и использованию заготовок с повышенной твердостью и из труднообрабатываемых металлов.

Изобретение относится к области термической обработки деталей машиностроения. .

Изобретение относится к области механико-термической обработки деталей из нержавеющих аустенитных сталей с мартенситным превращением при низких температурах и может быть использовано, например, для изготовления крепежных деталей в котлостроении.
Изобретение относится к области химико-термической обработки и может быть использовано в пищевой промышленности при упрочнении рабочих органов пищевых машин и аппаратов кондитерского производства.

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, а именно к способам обработки изделий из сталей с мартенситной основой. .
Изобретение относится к термической обработке деталей и сплавов и может быть использовано в авиационной, аэрокосмической и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, при производстве дросселей, магнитных усилителей, трансформаторов. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для упрочнения твердосплавного и алмазного инструмента, для бурения горных пород. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам термической обработки быстрорежущих сталей, и может быть использовано в различных отраслях машиОБгии , раыть шиностроения .

Изобретение относится к технологии обработки низко- и среднеуглеродистой легированной стали. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке мартенситных дисперсионно-твердеющих сталей. .

Изобретение относится к области термической обработки конструкций, выполненных из дисперсионно-твердеющих сплавов и работающих в условиях как высоких, так и низких температур, вибраций и агрессивных сред, в частности обработки паяно-сварных конструкций, содержащих детали из мартенситно-стареющей стали типа Н18К8М5Т.

Изобретение относится к области термической обработки массивных слитков и заготовок из стали мартенситного класса, применяемых в атомной энергетике, судовом и химическом машиностроении.

Изобретение относится к классу металлических сплавов на основе железа, в которых упрочнение основано на выпадении в осадок частиц с квазикристаллической структурой, получаемой при времени выдержки до 1000 ч и температуре старения до 650oС, при этом сплавы обладают увеличенной прочностью на разрыв, достигающей по меньшей мере до 200 МПа.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке мартенситно-стареющих сталей. .

Изобретение относится к области термической обработки деталей и предназначено для использования в судовом и энергетическом машиностроении при изготовлении силовых крепежных элементов систем и узлов высокого давления
Наверх