Способ обработки аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К,АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
< 1952974
®4, 1./Г= -.
». - .:.. (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 020381 (21) 3289226/22-02
Р1)М К з. с присоединением заявки ¹â€”
С 21 0 1/78//
С 21 0 6/00
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано; 230882. Бюллетень ¹ 31
Дата опубликования описания 230882 (53) УДК 621. 785. .79(088.8) (1;, С.A. Божко, П.A. Мироненко, С. И. Красникова $ A. В Дробот",""Ю.И. Русинович, В.С.фрйдман, В.И. Калмыков ти В.А. Нахалов (72) Авторы изобретения — 1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ АУСТЕНИТНЫХ
ДИСПЕРСИОННО-TBEPgEIOlgHX СТАЛЕЙ
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при получении готовых изделий с заданным комплексным свойством из аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей.
Аустенитные стали характеризуются плохой оСрабатываемостью вследствие высокой ударной вязкости и свойства упрочняются при наклепе.
Известен способ обработки, вклю« чающий закалку и старение на максимальную прочность, предусматривающий для улучшения обрабатываемости проведение перед механической обработкой старения на 100-130 С ниже температуры старения на максимальнум прочность t1j .
Однако после проведения такого режима старения заметного улучшения обрабатываемости аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей не происходит, так как сохраняются причины, обуславживающие низкую обрабатываемость данного класса сталей.
Известен способ обработки аустенитных мвтастабнльных сталей, включающий сс — превращение и механическую обработку (2) .
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обработки аустенитных
5 дисперсионно-твердеющих сталей, включающий механическую обработку, закалку и старение на максимальную прочность $3J .
В этом случае механическую обра- ботку проводят перед термической обработкой оставляя небольшой припуск.
ИЕханической обработке подвергают заготовки в состоянии поставки,т.е. после горячей деформации. Способ может обеспечить трЕбуеьый комплекс механических свойств, однако получение де» талей является дорогостоящим из-эа плохой обрабатываемости °
Целью изобретения является повышение обрабатываемости резанием аустенитных дисперсионно-твердекхцих сталей при сохранении механических свойств изделия.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки
25 аустенитных дисперсионно-твердеющих
I сталей, включающему механическую обработку, закалку и старение, перед механической обработкой осуществляют нагрев стали до 700-800 С
ЗО с выдержкой 25-35 ч.
952974
Изотермическая выдержка при 700800 С н течение 25-35 ч обеспечивает значительное одновременное сни.жение прочностных и вязких свойств аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей, что приводит к значительному улучшению их обрабатываемости резанием.
Одновременное снижение прочности и вязкости объясняется тем фактором, что в интернале температур >О
700-800 С наряду с процессами перестаривания, обуславливающими снижение прочности сталей, происходит сильное перераспределение легирующих элементов. Результатом этого 15 перераспределения является растворение упрочняющей К-фазы в теле зерна, и образование крупных ныделений этой фазы по границам зерен, что приводит к резкому снижению ударной вяз- 20 кости, При температурах ниже 7000С значительного перераспределения легирующих элементов не наблюдается, следовательно нет и резкого снижения ударной вязкости. Происходит обычное перестаривание.
При температурах выше 800 С, активизируются процессы растворения К-фазы, что обуславливает увеличение ударной вязкости и ухудшение обрабатываемости.
Таким образом, для улучшения обрабатынаемости изотермическую выдержку необходимо проводить при 700-800 С. 5
Кроме того, для значительного улучшения обрабатываемости требуется, чтобы вышеописанные процессы происходили в достаточной мере. Это зависит от времени изотермической рыдержки.
Как видно из приведенных графиков, после выдержки длительностью менее
25 ч наблюдается существенное сни-. жение ударнОЙ ВязкОсти ) чтО и IIpHводит к улучшению обрабатываемости резанием. Увеличение выдержки свыше
35 ч нецелесообразно:.при значительном удлинении производственного цикла снижение ударной вязкости невелико. Поэтому выдержки длительностью
25-35 ч являются оптимальными.
Следовательно, для значительного улучшения обрабатываемости резанием аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей, необходимо перед механической обработкой проводить нагрев до 700-800 С с выдержкой
25-35 ч.
Проведение после механической обработки закалки и старения на мак- 60 симальную прочность, обеспечивает необходимые значения механических свойств стали, Во всех приведенных примерах термообработку проводили на заготовках
14х14х55 мм, нарезанных иэ одной ro. рячедеформированной полосы 500х200х х70 мм, вдоль направления деформации, из Ст. 9Г28МЮ9МВБ следующего химического состава, нес.В: С 0,96;
Мп 28,90; S i 0,19; 5 0,004; Р
0,005; А1 8,66; Mo 0,45; Си 0,10;, W 0,86; Nb 0,54; Cr 0,15; ki 0,10.
Обрабатынаемость оценивали средним числом снятых слоев с образца фреэой марки ВК-8 до износа фрезы.
Толщина снимаемого слоя была каждый раэ одинаковой и составляла
0,02 мм. Скорость вращения фреэы и подача были постоянными и составляли соответственно 160 об/мин и
80 мм/мин. За износ фрезы принимали износ режущих кромок на 0,05 мм.
Пример 1. Заготовки нагревают до 7000С, выдерживают в течение 30 ч и охлаждают на воздухе.
Проводят испытания на обрабатываемость. Среднее число снятых, слоев
42. Затем проводят закалку и старение на максимальную прочность °
Механические свойства: 6 z. =
=1054--yr, oд =953--, (=50,23;
МПа. - МПа"
8= 38,8Ъ; 0„=1,19-- .
Пример 2. Заготовки нагревают до температуры 6509С и выдерживают в течение 30 ч. Проводят испытания на обрабатываемость. Среднее число снятых слоев — 30, т.е. снижение температуры нагрева значительно ухудшает обрабатываемость по сравнению с предлагаеьым способом. Механические свойства после закалки и старения на максимальную прочность те же, что и в предлагаемом способе.
Пример 3 ° Заготовки нагревают до температуры 850 С и выдерживают в течение 30 ч. Проводят испытания на обрабатываемость. Среднее число снятых слоев — 18. Таким образом, повышение температуры нагрева резко снижает обрабатываемость.
Механические свойства после закалки и старения на максимальную прочность те же, что н предлагаемом способе.
Из приведенных примерон следует вывод, что для улучшения обрабатываемости аустенитных дисперсионно-твер деющих сталей нагрев следует проводить до темпеРатур 700-800 С.
Пример 4. Заготовки нагревают до 700 С и выдерживают в течение 15 ч. Проводят испытания на обрабатываемость. Среднее число снятых слоев — 32. Уменьшения длительности выдержки значительно ухудшает обрабатываемость аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей по сравнению с. предлагаемым способом.
Механические свойства после эакал952974 ки и старения на максимальную прочность такие же, что и в предлагаемом способе.
Пример 5. Заготовки нагревают до 700 С и выдерживают в течение
40 ч. Проводят испытания на обрабатываемость. Среднее число снятых слоев — 43. Таким образом, увеличение длительности выдержки свыше 35 ч не даст значительного улучшения обрабатываемости, следовательно, приме- 10 нение таких выдержек нецелесообразно.
Механические свойства после закалки и старения практически те же, что и в предлагаемом способе. 15
Т.а б л и ц а 1
Обрабатываемость резани ем (среднее число снятых слоев до изно са фреэы) Способ обработки e 02 У) 8 н>
МПа/м МПа/м % Ъ МДж/м
Известный
Обработка резанием
Закалка от 1050 С
1042
Предлагаемый
1054 и 850 С с выдержкой 30 ч) с резуль- . татами, полученными испытанием на обрабатываемость образцов, нагретых до 700 С и 800 С с выдержками 25 и 35 ч. Данные сведены в табл.2.
Как видно из табл.2, выдержки при 700-800 С длительностью 25-35 ч улучшают обрабатываемость в 2,3 раза.по сравнению с известным способом.
Пример 6. Обработку проводят по известному способу. Заготовки подвергают испытаниям на обрабатывае-Старение 500 С, 16 ч
Выдержка 700 С, 40 ч
Обработка резанием
Закалка от 1050 С
Старение 550 С, 16 ч
Проводили также нагрев Ст. 9Г28Ю9МВБ до температур 700 С и 800 С с выдержками 20, 25, 35, 40 ч, и оценивали обрабатываемость стали резанием. Пос,ле этого проводили окончательную о термическую обработку (закалку 1050 С
1 ч +старение 550 С 16 ч) и определяли механические свойства и сравнили результаты испытания, приведенные в примерах 2 и 3 (нагрев до 650 С о мость в исходном горячедеформированном состоянии. Среднее число снятых слоев — 18, т.е. обрабатываемость по известному способу в 2,3 раза хуже, чем в предлагаемом способе.
Затем проводят закалку и старение на максимальную прочность 550 С 16 ч.
Механические свойства следующие:
6э=1042 — — > =955 — —. Q =51 83.
МПа - МПа м21 м ° У °
6=39,2%; 0 =1,2---..
Приведенные примеры обосновывают оптимальность выбранных параметров режима термообработки в предлагаемом способе.
Результаты, полученные после обработки по известному способу и по предлагаемому способу, сведены в табл.1.
Механические свойства
955 51,8 39,2 1,20
963 50,2 38,8 $,19
9529 74
Таблица 2
Режим термо- обработки перед механической обработкой
Обрабатываемость резанием (среднее число сня» тых слоев до износа фрезы
Способ обработки
Ударная вязкость
MEt /м1
Предел прочности, МПа/м
Время выдержки, ч
Температура нагрева, С
1,20
Известный
1042
Предлагаемый 700
Предлагаемый 700
1044
1,19
1039
1,21
800
43
1040
1,20
800
1/42
1,19
1042 .
1,21
700 40
800 20
1,22
1,20
1041
43
Време нных пределов
1,18
1045
800 40
1,20
1043
1,21
1042
Закалка от 1050, 1 ч + старение 550, 16 ч.
Обоснование 7ОО 20
Обоснование 650. 30 температурных пределов 8 0 30 При менее длительных выдержках (20,ч) улучшение обрабатываемости значительно меньше, всего в 1,7 раза. Увеличение длительности выдержки нецелесообразно, так как это не дает значительного эффекта улучшения обрабатываемости, но удлиняет технологический цикл.
Объяснение полученных результатов следуюшее. При изотермичес,кой выдержке в интервале температур 700-8000С происхрдят процессы перестаривания, благодаря чему снижаются прочностные характеристики стали. Наряду с этим происходит перераспределение легирующих элементов, что приводит к крупным пограничным выделениям К-фазы по границам айрен. В связи с этим резко падает ударная вязкость. Одновременное снижение прочности и вязкости обуславливает улучшение обраба тываемости аустенитных дисперсионно-твердекюцих сталей. При выдержке менее 25.ч при этих температурах вышеуказанные процессы развиваются
Механические свойства после окончательной термообработки
4Q недостаточно.и улучшение обрабатываемости, как видно из приведенных примеров, недостаточное. Более длительное (свыше 35 ч) выдержки нецелесообразны, так как не дают значительного прироста обрабатываемости.
Из данных, приведенных в табл.2, следует, что изотермические выдержки при температурах ниже 700 С, в частности при. 650 С, не приводят к значительному улучшению обрабатываемости. После выдержки при 650 С ,в течение 30 ч обрабатываемость увеличилась в 1,7 раза по сравнению с известным способом. А после выдержки при 700 С в течение даже
25 ч в 2,3 раза.
Повышение температур изотермической выдержки до 850 С не приьодиит к улучшению обрабатываемости. Так, например, после выдержки при 850 С в течение 30 ч количество снятых слоев металла и до износа фрезы равно
18, т.е. то же, что и в известном способе. Таким образом, улучшение об65 рабатываемости не наблюдается.
952974
Формула изобретения
Составитель A.Äåíèñoâà
Техред M.Tånåð Корректор В.Вутяга
Редактор Г.Волкова
Заказ 6217/43 Тираж 587 Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4
Полученные результаты объясняются тем факЬо ом, что при температурах ниже 700" С подвижность атомов легирующих элементов сравнительно низкая.
Диффузионные процессы развиты недостаточно, поэтому не наблюдается достаточного перераспределения легирующих элементов, необходимого условия для крупных пограничных выделений
К-фазы, и, как следствие, ударная вязкость довольно высокая. Поэтому зна- lO чительного улучшения обрабатываемости не происходит. При температурах выше 800 С нарушаются термодинамические условия существования К-фазы и происходит растворение ее в матри- )5 це. Ударйая вязкость резко возрастает наряду с падением прочности.
Вследствие этого обрабатываемость аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей резко ухудшается. 20
Следовательно, на основании про.. веденных экспериментов, можно сделать следующий вывод: наиболее оптимальным режимом термообработки, позволяющим значительно улучшить обрабатываемость аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей является е
I нагрев до 700-800 С с выдержкой 2535 ч.
Способ обработки аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей, включающий механическую обработку, закалку и старение на максимальную проч- ность,. отличающийся тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием при сохранении прочности и ударной вязкости, перед механической обработкой осуществляют нагрев стали до 700-800 С с выдержкой 25-35 ч.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 445705, кл. С 21 0 6/00, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР
9 444499993399, кл. С 21 0 6/00, 1973.
3. "Металловедение и термическая обработка металлов", 1972, Р 3, с.2-4.
