Способ термомеханической обработки мартенситностареющих сталей

 

Н. И. Попова, В. П. Северинов и Г., А. Меликян (73) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮШИХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к металлургйй и может быть использовано при термо механической обработке полуфабриката и деталей мартенситностареющих сталей.

Известен способ термомеханической об5 . работки„включающий пластическую деформацию в аустенитном состоянии, иэотермическую выдержку при температурах дисперсионного твердения аустенита, охлаждение и старение (1).

Недостатком этого способа является иэотермическая выдержка при температурах дисперсионного твердения аустенита (500-700 C), так как выделяющиеся в аус гените частицы приводят к существе ному снижению пластичности стали, Известен способ термомеханической обработки мартенси жостареющих сталей:, включающий горячую пластическую деформацию, совмещенчую с закалкой, нагрев до температуры на 20-100 С выше точ0 ки Ас и на 70-100 С ниже температуры рекристаллиэации с последующим охлажде .нием на мартенсит и старением12) Недостатком этого способа является то, что нагрев до температуры на 20-:

100 С выше точки Ас> и на 70-100 С ниже температуры рекристаллиэации делают после .охлаждения до комнатной температуры, и этот интервал температур— интервал интенсивного выделения карбонитридов титана, которые приводят к охрупчиванию стали.

Этот способ позволяет получать равнозернистую структуру кованных и катанных прутков из высокопрочных мартенситностареющих сталей (GII, 230 кгсlмм ), но при этом не получается комплекс свойств (д@ д, Q, с3н ), который мо» жет быть получен на этих сталях. В этом случае особенно могут быть понижены значения удлинения и суженпй

Наиболее близким к предлагаемому является способ термомеханической обработки мартенситностареющих сталей, включающий пластическую деформацию в аустенитном состоянии, охлаждение, нагрев до

Величина повторной деформации не должна быть менее 10%, так как при этой величине не получается максимальное упрочнение, в то же время нет необходимос5 ти делать ее более 30%, так как заметного увеличения упрочнения не наблюдается.

Способ осуществляют следующим образом.

10 Мартенситностареющую сталь, . химического состава, % никеля 17,88, ко-, р бальта 15,9, молибдена 4-,25, титана 1,48, алюминий 0,06 обрабатывают по режимам„укаэанным в примерах. о

Пример 1. Нагрев до 1200 С, выдержка 1 ч, деформация 80%, нагрев сразу после деформации до 1170 С и выдержка при этой температуре 1 ч, затем охлаждение в воле, повторный нагрев до щ 900 С с выдержкой в течение 1 ч, деформация 30% с последующим охлажденио ем в воде, старение 510 С в теченИе 3 ч.

В табл. 1 представлены результаты ис» следования мартенситностареющих сталей 5 по известному и предлагаемому способам.

П р. и м е р 2. Нагрев до 1200 С, выдержка 1 ч, деформация 80%, нагрев сразу после деформации до 1170 С, выдержка 1 ч, охлаждение в воде; повторный нагрев до 850 С с выдержкой 1 ч, деформация 30% с последующим охлаждением в воде, старение 510 С в течение 3 ч, Получают следующие механические свойства: Оь =273 кгс/мм, д =6,6%, ) =4,8/о, « н =2 кгс/сьР.

При дальнейшем снижении температуры свойства улучшаются.

В табл. 2 представлены механические .свойства высокопрочной мартенситностареющей стали при термомеханическом упрочнении после известного и предлагаемого способов.. Иэ приведенных данных видно, что после термомеханического упрочнения по преллагаемому способу предел прочности возрастает= на 0%, сужение «на 40%, удлинение на 15% (проценты относительные), а ударная вязкость не изменяется, данные, приведенные в таблице, |loll» тверждают, что комплекс механических свойств исследованной стали после предлагаемого способа обработки выше, чем после известного способа.

Предлагаемый способ термомеханичес кой обработки может найти применение при изготовлении деталей машиностроения, его применение может повысить работо3 894001 температуры аустениэации и дополнитель-: ную пластическую деформацию L3J.

Недостатком известного способа является то, что пластическая деформация в аустенитном состоянии заканчивается охлаждением до комнатной температуры (ох лаждение не ускоренное), поэтому слиток значительное время будет находиться в интервале выпадения второй фазы, что сни жает пластичность стали.

Бель изобретения — повышение пластичности и прочности при сохранении уда ной вязкости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе термомеханической обработ. ки мартенсичностареющих сталей, вклюнающем пластическую деформацию в аустенитном состоянии, охлаждение, нагрев, выдержку, охлаждение и дополнительную пластическую деформацию, нагрев осуществляют с температуры конца деформа ции, а дополнительную пластическую де-, формацию при 800-850 С, В мартенситностареющих сталях при выдержке в интервале температур 9001070 С происходит выделение карбонич ридов титана по границам аустенитных зерен, которые снижают пластичность стали, поэтому в процессе ковки, когда металл остывает, особенно в случае больших сечений, сталь значительно теряет свою пластичность, и это является причиной охрупчиваяия, Выдержка при 1100-1200 С приводит к растворению образовавшихся при ковке карбонитридов титана. Если при этом происходит рост зерна, то последующая окончательная деформация при 800-900 С приводит к измельчению зерна.

Выше 1200 С и более .1,5 ч делать нагрев и выдержку не рекомендуется, по40 скольку при этом значительно увеличивается размер зерен, а процесс растворения карбонитридов существенно не ускоряется по сравнению с предлагаемыми параметрами.

Выдержка при температуре ниже

1100 С и менее 0,5 ч недостаточна для полного рассасывания карбонитридов.

Повторная деформация осуществляется при 800-900 С, а ее величина равняется 1 0-30%.

Ниже 800 С сталь недостаточно плао, тична, поэтому температурный интервал повторной деформации начинается от

800 С, 55 о

Выше 900 С происходит охрупчивание

cTMIB за счет выделения карбонитридов титана.

15000 руб/т

15000 руб/т

= 3000 руб/т

1,25

Таблица 1 т Т

1 а кгс/мм

Известный

252

27,5

1,9

Предлагаемый

6,8

265

1,9

Табл и ц а 2

Механические свойства

Способ

Температура нагрева

° Ю ВЮЮ под операцию в предлагаемо способе, С

8. ala.! w кгс/мм кгс/см % % под операцию 3 в известном способе, С

252 1,9

247 2,2

246 2,1

5 27,5

5,2 32

5,4 29

950 1000

Известный

850

Предлагаемый

6,4 46

6,3 50

6,6 48

278 2,1

272 1,9

273 2,0

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я полнительную пластическую деформацию при 800-850 С.

Способ термомеханической обработки мартенситностареющих сталей, включающий пластическую деформацию в аустенитном состоянии, нагрев до температуры аустени-so зации, выдержку, закалку и дополнительную пластическую деформацию, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения пластичности и прочности при сохранении ударной вязкости, нагрев осуществляют с температуры конца деформации, а доИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 313873, кл. С 21 D 6/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 558949, кл. С 21 7j 6/00, 1975.

3. Бирман С. Р, Экономнолегированные мартенситностареющие. стали, М., Металлургия", 1974, с 143-146.

ВНИИПИ Заказ 11397/43 Тираж 621 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 894001 Ь способность деталей в 1,25 раза за счет бретени ретения в расчете на одну тонн соста повышения пластичности.

Учитывая, что стоимость одной тонны мартенситностареющей стали 15000 руб., экономический эффект от внедрения изо