Способ термической обработки стали

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ преимущественно аустенитного класса, включающий аустенизацию и стабилизирующий отжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости, сталь с температуры стабилизирующего отжига охлаждают в воде, а затем проводят старение при 600 - 700^oС в течение 1 - 2 ч.

Изобретение относится к области термической обработки, преимущественно к способам термической обработки коррозионно-стойкой аустенитной хромоникелевой стабилизированной стали, и может быть использовано в металлургической промышленности, нефтяном и химическом машиностроении для повышения коррозионной стойкости оборудования из этой стали, работающего в агрессивных средах.
Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости аустенитной хромоникелевой стабилизированной стали в сильноокислительных средах.
Закалка стали после стабилизирующего отжига препятствует образованию карбидов титана при охлаждении и снижает количество эффективных катодов, а старение способствует образованию карбидов хрома, катодный процесс на которых по сравнению с протекающим на карбидах титана заторможен. Указанные факторы снижают скорость катодного процесса при воздействии на сталь сильноокислительных сред и повышают коррозионную стойкость стали. Нижний предел температуры старения (600^оС) обусловлен тем, что при более низкой температуре повышение коррозионной стойкости стали не достигается вследствие резкого замедления диффузии углерода и карбидообразующих элементов. При температуре старения выше верхнего значения предложенного интервала (700^оС) положительный эффект не достигается из-за преимущественного образования при этом карбидов титана. Низкий предел времени выдержки 1 ч обусловлен тем, что при меньшей продолжительности выдержки повышение коррозионной стойкости обеспечивается не в полной мере из-за низкой скорости процесса выделения карбидов хрома, а длительность выдержки больше 2 ч не дает дополнительного эффекта вследствие полного завершения этого процесса.
Скорость охлаждения после старения не влияет на коррозионную стойкость сталей, т. к. структурные превращения практически завершены в процессе старения.
П р и м е р. На предприятии в лабораторных условиях проводили термическую обработку и коррозионные испытания образцов из сортового проката (диаметром 100 мм) коррозионно-стойкой аустенитной хромоникелевой стабилизированной стали марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-61. Состав стали: 0,09% углерода, 17,64% хрома, 9,82% никеля, 0,49% титана, 0,62% кремния, 1,82% марганца, остальное железо.
Образцы размером 20х40х3 мм вырезали из поперечного сечения проката и проводили термическую обработку по 60 режимам, указанным в таблице. По каждому режиму обрабатывали 3 образца.
Аустенизацию 3 образцов по режиму прототипа проводили в муфельной печи МП-2у, нагретой до температуры 1070^оС в течение 20 мин, подстуживали образцы с печью до 870^оС и проводили стабилизирующий отжиг при этой температуре в течение 3 ч, затем охлаждали с печью со скоростью 90^оС/ч до 360^оС, после чего образцы извлекали из печи и охлаждали на воздухе до 20^оС.
Аустенизацию 15 образцов по предлагаемому способу проводили при 1050^оС в течение 20 мин, после чего образцы закаливали в воде (емкость сосуда 10 л, температура воды 20^оС). Стабилизирующий отжиг проводили при 850^оС в течение 3 ч, после чего образцы закаливали в воде.
Старение 15 образцов после стабилизирующего отжига проводили при температуре 550, 600, 650, 700 и 750^оС в течение 0,5, 1, 1,5, 2 и 2,5 ч соответственно. По каждому режиму старения обрабатывали 3 образца. Охлаждение после старения проводили на воздухе.
Образцы, обработанные по заявляемому режиму и режиму прототипа, очищали от окалины механическим способом на абразивных шкурках и шлифовали до R_z 20 по ГОСТ 2789-73. Затем образцы обмеряли, промывали, обезжиривали, просушивали в сушильном шкафу при температуре 20^оС в течение 1 ч и взвешивали на аналитических весах с погрешностью не более 0,1 мг. После этого образцы помещали в стеклянные колбы емкостью 1 л на фарфоровые бусы, заливали в каждую колбу 600 мл 65%-ной азотной кислоты марки ОС4-11-3 по ГОСТ 11125-73 и испытывали при температуре кипения с обратными холодильниками в течение 5 циклов продолжительностью 48 ч каждый (метод Ду ГОСТ 6032-75). В каждой колбе испытывали по 3 образца, термически обработанных по одному из указанных выше режимов. По окончании каждого цикла образцы промывали, взвешивали и по потере массы рассчитывали скорость коррозии по формуле:
K г/(м²ч) где m₁ и m₂ начальное и конечное значение массы образца в одном цикле испытания, г;
S площадь поверхности образца, м².
время цикла, ч.
Результаты испытания по максимальным значениям скорости коррозии представлены в таблице.
Из данных, приведенных в таблице, видно, что сталь термически обработанная по режиму прототипа (опыт N 1) имеет пониженную коррозионную стойкость. Скорость коррозии в кипящей 65%-ной азотной кислоте составляет 6,33 г/(м²ч).
Закалка после стабилизирующего отжига и старение при температуре и времени, меньших нижних пределов предложенных интервалов практически не увеличивает коррозионной стойкости стали (опыт N 2). Скорость коррозии стали после термической обработки по данному режиму равна 5,71 г/(м²ч).
Термическая обработка, включающая старение в предложенных интервалах температуры и времени, более чем в 2,5 раза повышает коррозионную стойкость стали в азотной кислоте (опыт N 3, 4, 5). Наименьшая скорость коррозии получена при температуре старения 650^оС в течение 1,5 ч и составляет 2,32 г/(м²ч).
Старение при температуре и времени, больших верхних значений, предложенных интервалов (опыт N 6) снижает скорость коррозии, по сравнению с прототипом, приблизительно на 20%
Использование предложенного способа термической обработки коррозионностойкой аустенитной хромоникелевой стабилизированной стали обеспечивает, по сравнению с прототипом, следующие преимущества:
повышается приблизительно в 2,5 раза коррозионная стойкость стали в сильноокислительных средах;
исключаются выходы из строя оборудования по причине коррозии в течение установленных межремонтных сроков;
увеличивается межремонтный срок работы оборудования.
СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ СТЕКЛА преимущественно аустенитного класса, включающий аустенизацию и стабилизирующий отжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости, сталь с температуры стабилизирующего отжига охлаждают в воде, а затем проводят старение при 600 - 700^oС в течение 1 - 2 ч.