Способ термической обработки сталейаустенитно-мартенситного класса

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советския Социалистических Республик(21) 2799357/22-02 соединением заявки И 9 дарствеииый онитеСССРделан изобретеиий 3) Приоритет Опубликов(71) Заявите КОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕМАРТЕНСИТНОГО КЛАССА 4) СПОСОБ ТЕРМИЧ АУСТЕНИТНОс Изобретение относится к изготовлению литых деталей и может быть использовано при термической обработке отливок иэ сталей переходного (аусте нитно-мартенситного) класса, преиму щественно беэуглеродистых.Известны способы термической обработки отливок из высоколегированных сталей, включающие обязательное проведение после выплавки гомогенизационного нагревадля уменьшения ликвационной неоднородности.Однако при таком нагреве происходит одновременный рост зерен, особенно значительный при проведении длительных и высокотемпературных режимов гомогенизации крупногабаритных отливок.В литейных сталях для измельчения зерна после гомогенизации исполь зуют фазовую перекристаллиэацию, включающую фазовый наклеп одним из известных способов и последующий рекристаллизационный нагрев, как правило, совмещенный с закалкой. В сталях переходного класса фазовый наклеп перед закалкой создается,например, изотермической выдержкой В интервале карбидообразования с последуюшей обработкой холодом ( "разбалансировка" стали), в том числемногократным повторением этих операций 111Однако применительно к литейнымсталям переходного класса известныеспособы термической обработки необеспечивают требуемого измельчениязерна и уменьшения структурной неднородности отливок, заключающейсясохранении участков ликвационногоаустенита, а применительно к сцливкампо выплавляемым моделям - поверхностного аустенитного слоя, вызванногонауглероживанием при выплавке. . 15 Недостаточное повышение структурной неоднородности отливок вызваноследующими закономерностями притермообработке отливок иэ сталейпереходного класса:- 20 1,С ростом зерна при гомогениэации происходит структурная стабилизация аустенита крупным зерном, особенно в ликвационных участках аустенита,не испытыванщих измельчающей фазовой 25 перекристаллизации (явление, свойственное сталям с изотермическиммартенситным превращением);2. Измельчить зерно после гомогениэации и устранить структурный фак 30 тор стабилизации очень трудно,особен831818 Таблица 1 Твердостьликва- ционныхучастковаустенита,кгс/мм Величина зерна вповерхностномслое,балл Средне- квадратичное отклонение твердости 1 кгс/мм Поверхностная Величина зерна в ликвационныхучастках,балл твердость отливок, кгс/мм Способ ИзвестныйПредлагаемый 230 0,1 290 23 359 3 4 350 3 но для беэуглеродистых сталей, для которых не применимы известные способы измельчения зерна с помощью предварительного выделения карбидов.Цель изобретения - повышение структурной и механической однородности отливок, изготовляемых из сталей переходного класса, путем предотвращения роста зерен в ликвационных участках аустенита при гомогениэации.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки отливок, включающему операции гомогенизации, фазового наклепа аустенита, закалки, совмещенной с рекристаллизацией аустенита после фазового наклепа обработки холодом и старения (отпуска) , перед гомогенизацией проводят предварительный фазовый наклеп аустенита.Кроме того, предварительный Фазовый наклеп перед гомогенизацией создается изотермической выдержкой в интервале выделения карбидных фаэ, например при 850 С в течение двух чаосов. После изотермической выдержки в интервале выделения карбидных фаз проводят обработку холодом при температуре максимального превращения аустенита в,мартенсит. Изотермическую выдержку в интервале выделения карбидных фаз с последующей обработкой холодом проводят многократно, например три раза.Проведение предварительного фазового наклепа перед гомогенизацией способствует фаэовой перекристаллизации стали в ликвационных участках аустенита и предотвращает сильный рост зерен при гомогенизационном нагреве, Особенно эфФективна такая операция для безуглеродистых сталей переходного класса, позволяющая измельчить зерно посредством предварительного выделения карбидных фаз, возможность образования которых связана с повышенной концентрацией углерода после выплавки в ликвационных участках аустенита (выше предела растворимости). Предотвращение роста зерен в ликвационных участках аустенита устраняет дополнительныйструктурный фактор стабилизацииаустенита, что способствует болееполному протеканию мартенситногопревращения в этих участках и повышает структурную и механическуюоднородность отливок.П р и м е р. Проводится термическая обработка отливок, изготовленныхметодом литья по выплавляемым моделям из безуглеродистой стали переходного класса. Состав стали,%:углерод 0,02; никель 5,3; хром 13,0;кобальт 9,5, молибден 4,3, железо -остальное.Режим термической обработкипо15 предлагаемому способу включает предварительный фазовый наклеп путем иэотермической выдержки при 850 С втечение 2 ч, гомогенизацию при 1130 С3,5 ч, фазовый наклеп путем изотермиЩ ческой выдержки при 850 С в течение2 ч, закалку с 1020 С, обработкухолодом при -70 С в течение 2,5 ч истарение при 490 С 3 ч.Для получения сравнительных дан 5 ных параллельно проводится термическая обработка однотипной отливки той )ке плавки по известномуспособу, включающему перечисленныеоперации, но без предварительногофазового наклепа перед гомогенизацией,После термообработки проводитсяконтроль механических свойств,макро-микроструктуры и фазового,состава материала отливок.По результатам замеров твердости по сечению отливки вычисляетсясреднеквадратичное отклонение твердости (разброс эначенйй твердости),характеризующее механическую одно 40 родность отливок. Структурная однородность отливок оценивается повеличине зерна и значениям твердости в ликвационных участках аустенита.Данные сравнительного контроляоднородности свойств отливок и среднего уровня механических свойствприведены в табл. 1 и 2 соответственно,831818 Таблица 2 естный б Предлаг 12 14 деталей вследствие повышения одно,родности свойств стали. 1. Способ термической обработки сталей аустенитно-мартенситного класса, преимущественно безуглеродистых, включающий гомогенизацию, фазовый наклеп аустенита, закалку, совмещенную с рекристаллиэацией аустенита поСле фазового наклепа, обработку холодом и старение (отпуск), О т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения структурной и механической однородности отливок, перед гомогениэацией проводят предварительный фазовый наклеп аустенита.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что фазовый наклеп перед гомогенизацией осуществляют путем изотермической выдержки в интервале выделения карбидных фаз.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ии й с я тем, что перед гомоей после изотермическойв интервале выделения кародят обработку холои и д ч ающгенизацивыдержкибидных ф аз пров дом.4. Способ по ч а ю щ и й с я ческую выдержку ния карбидных фоткой холодо п. 1-3, о тем, что и интервале с последу проводят м л и- отерми- выделещей обраб но. гокра Источни ринятые во внима 1. Авторское с 411138, кл. С 2и информации,ие при экспертизидетельство СССР0 1/78, 1971. Составитель, В. БелофасТехред С. МИгунова вКорре дактор И. Никола Бил Тираж б 18 ВНИИПИ Государственного кПодписноитета СССРткрытийя наб д, 4/5 Заказ 3409/ Патент", г. Ужгород, ул. Проектная лиа Как видно из табл. 1 и 2, при термообработке отливки по предлагаемому способу значительно уменьшается разброс значений твердости, измельчается зерно и повышается твердость в ликвационных участках аустенита. Кроме того, повышается твердость и измельчается зерно в поверхностном слое отливок, имевших после выплавки аустенитную структуру. Наблюдается также некоторое повышен е прочностных. свойств в сердце- в не отливки при сохранении значений у арной вязкости.В зависимости от технических требований, предъявляемых к степени однородности свойств отливок, следу ет применять различные способы создания фазового наклепа перед гомогенизацией. Так, более трудоемкими, но одновременно повышающими однородность отливок, являются способы 35. с проведением дополнительной обработки холодом после изотермической выдержки и с многократным повторением этих операций. Проведение дополнио тельной обработки холодом при -70 С 40 в течение 2,5 ч позволяет повысить твердость Н 8 в ликвационных участках аустенита до 370 кг/мм а многократное повторение этих .операций до 385 кг/ммИспользование предлагаемого способа термической обработки отливок, изготавливаемых из сталей переходного класса, обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение эксплуатационной надежнос ти и конструктивной прочности литых формула изобретения