Способ термической обработки деталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сееэ Советских

Сфввтаяистическик

Республик

<>933734 (61) Дополнительное к евт. свид-ву(22) Заявлено 08 07. 80 (21) 2954643/22-02 с присоединением заявки ¹(23) ПриоритетОпубликовано 0706.82. Бюллетень № 21

Дате опубликования описания 07.06. 82 (311М Кп з

С 21 D 1/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.789 (088. 8) (71)Заявители ц у р р

Физико-механического института АН Украинской CC и Физико-механический институт AH УССР (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАПЕИ

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно энергетическому и может быть использовано при термической обработке деталей из низколегированных перлитных сталей, работающих при температуре 550575оC.

Известен способ термической обработки деталей из низколегированных сталей перлитного класса, который заключается в том, что для обеслечения жаропрочности производят закалку с температуры 1050о (а затем отпускают в течение 6-8 ч при

6304С (11

НЕдостаток этого способа заключается в том, что высокая температура нагрева под закалку вызывает рост аустенитного зерна и приводит к сн)юкению характеристик пластичности и кратковременной прочности.

Известен способ термической обработки низколегированных сталей церлитн класса,, заключающийся в том, что с целью повышения харак-: теристик кратковременной прочности, производят нормализацию с температура «860о, а затем дают высокий .отпуск Щ.

Недостаток этого способа заключается в том, что после такой обработки металл обладает минимальной жаропрочностью, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обработки низколегированных перлитных сталей, заключающийся в том, что закалку производят с температуры 980-1000ос, после чего отпускают s интервале температур

640-760оС 3 тЪ

Однако этот способ термической обработки не позволяет получить стабильные свойства стали при длительном воздействии температурносиловых Факторов, а обеспечивает только номинальное сочетание характеристик кратковременной прочности и пластичности. Стабилизировать значения прочности и пластичности, изменяя температуру закалки и отпуска в указанных интервалах„ невозможно. Это обусловлено тем, что уже при закалке стали образуется пластинчатый перлит, цементит которого претерпевает превращения в промежуточные карбиды в процессе отпуска и дальнейшей длительной эксплуатации при повышенных температурах, 933734

Получение термодинамически устойчивых карбидов, вместо метастабильного цемента, ослабляет интенсивность фазовых превращений, приводящих к понижению жаропрочности в процессе эксплуатации. Таким образом, повышенной стойкостью таких дисперсных карбидов против коагуляции можно объяснить полученное повышение жаропрочности и долговечности исследуемой стали. Кроме того, предлагаемый спо1соб термической обработки позволяет получить в этой стали феррито-карбидную структуру в отличие от пластинчатого перлита, получаемого при известном способе термической обработки.

На чертеже показаны кривые изменения жаропрочности при 550ОС образцов из низколегированной стали перлитного класса, обработанной по известному и предлагаемому способам (кривая 1 и

2 соответственно).

Термическую обработку образцов в низколегированной стали перлитного .класса проводят известным способом: закалка с 1000 С в масло с последующим отпуском 680ОС в течение 10 ч (кривая 1).

Для получения сравнительных данных параллельно проводят термическую обработку однотипных образцов из такой же стали предлагаемым способом: закалка с 1000 С до 680 С с изотермической выдержкой при этой температуре 10 ч, после чего исследуют изме- нение жаропрочности стали при 550 С (кривая 2).

Применение предлагаемого способа термической обработки позволяет повысить жаропрочиость исследуемой стали примерно на 60% на базе 1000 ч.

Время до разрушения увеличивается при этом h,25 раэ (с 40 ч до 1000 ч) при нагрузке 30 кг/мм", B результате охлаждения с темпе- 45 .ратуры закалки до температуры образования специальных карбидов, наделение мелкодисперсных, равномернораспределенных по телу ферритиого зерна карбидов на основе хрома, молибдена и ванадия происходит по механизму раздельного зарождения, т.е. непосредственно из d. твердого раствора. Изотермическая выдержка при этой температуре обеспечивает более полное связывание оставшегося в твердом растворе углерода в специальные карбиды. Сталь хим. состава. 0,17% С, 2,9% Cr, 0,6% Ио, 0,3% V охлаждают с температуры 1000 С до 680оС выдерживают при этой температуре 10 ч, в результате чего получают структуру феррита с мелкодисперсными карбидами VC, расположенными на дислокациях в объеме ферритового зерна.

Формула изобретения б5 особенно под нагрузкой. Формирующиеся из цементита промежуточные карбиды довольно крупные, так как они наследуют размер и характер распределения частиц цементита. Процесс распада цементита сопровождает- 5 ся понижением предела прочности, условного предела текучести и времени до разрушения. Например, время разрушения хромомолибденованадиевой стали при температуре испытания . 10

550 С и напряжении 11 кг/мм 1 после

105 тыс.ч эксплуатации уменьшилось более, чем в 20 раз. Предел,олительной прочности при этом уменьшился с 10,5 до 5,8 кг/мм . Приведенные (5 лабораторные испытания хромомолибденованадиевой стали, прошедшей термическчю.обработку известным способом, показывают, что в связи с интенсификацией фазовых превращений 2О при температуре 550 С наблюдается резкое уменьшение длительной прочности, составляющее 48% на базе

1000 ч. Предел прочности и условный . предел текучести после 1000-часовой выдержки при температуре 550 С под напряжением 15 кг/мм 1 при этом понижаются соответственно на 8% и 15% при комнатной температуре и на

30,40% при температуре 550ОС.

Пель изобретения — повышение жаропрочности и долговечности низколегированной стали перлитного класса путем термической обработки, Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу термической обработки сталей, включающему операции закалки в масло и высокий отпуск, операцию закалки проводят до температуры образования непосредственно из феокрита спе- 4О циальных карбидов с последующей иэотермической выдержкой при этой температуре.

Использование предлагаемого crloсоба термической обработки деталей из низколегированных перлитных сталей обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: повышение жаропрочности и долговечности стали и продление таким образом срока службы деталей и конструкций энергооборудования; сохранение полученных уровней прочностных свойств при повьыенных температурах и напряжениях в течение

«длительного времениу повышение рабочей температуры деталей из низколегированных перлитных сталей без дополнительного легированяя.

Способ термической обработки деталей преимущественно из низколегиро933 734

Время до раъруиения, 8 масах

Составитель В.Захаров

Техред М. Надь Корректор М.демчик

Редактор С.Запесочный

Заказ 3866/8 Тираж 587 Подпи сн ое

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 ванных сталей перлитного класса, включающий закалку и высокий отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения жаропрочностн и долговечности деталей, охлаждение с температуры закалки проводят до температуры дисперсионного твердения с изотермической выдержкой при этой температуре.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приданцев И.В., Ланская К.A.

Стали для котлостроения. Метеллургиз» дат, 1959, с. 168.

2. Гуляев А.П. Металловедение, Металлургия, 1977, с. 646.

Э. Березина Т.Г., Лев Ф.С., Еендыа В.П. Изменение структуры и фазового состава стали 15Х1М1ФЛ при длительйом старении.- Металловедение и термическая обработка метал10 лов 1972> В 4, с. 33-36.