Способ термической обработки сталей аустенитного и аустенитно-ферритного классов

Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное и авт, саид-ву(22) Заявлено 2506,79 (21) 2788600/22-02с присоединением заявки Нов(53)М. Кл. С 21 0 1/74 Государственныб комитет СССР но деаам изобретеииб и открытийЛ.И. Шведов1Физико-технический институт АИ Белорусской ССР(54)СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ АУСТЕНИТНОГО И АУСТЕНИТНО-ФЕРРИТНОГО КЛАССОВИзобретение относится к поверхностной обработке металлических сплавов, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении агрегатов, работающих на воздухе и в агрессивных средах; при обычных и высоких температурах.Известны способы химико-термической обработки для повьпаения корроэи 10 онной стойкости стали: алитирование, хромирование, силицирование, аэотирование и др. При этих способах обработки поверхность насыщается алюмини-, ем, хромом, кремнием, азотом и дру гимн элементами, повышающими сопротивление коррозии 1.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ вакуумиого алюминирования ста ли, включающий нагрев, выдержку в вакууме, испарение алюминия и осаждение его на стальббрфзуюврюйоя на поверхности стали слой алюминия защищает ее от окисления. Жаростойкость защищенной таким образом стали при 800 С повышается в 2-10 раз по сравнению с йеэащищенной 2).Недостат(ом этого способа является сложность"осуществления, так как 30 он требует предварительной тщательной очистки или специальной обработки поверхности, на которую наноситсязащитный слой; создания сложного нспарительного устройства, обеспечивающего непрерывное и быстрое испарение больших количеств металла (алюминия) .поддержания глубокого вакуума(10 мм рт.ст.), высокой температуры (около 1650 С) испаряемого металла и строго определенной температурыподложки (сталн). Наиболее существенным недостатком является то, что образующийся защитный слой обладаетотличными от основного металла свойствами, что приводит к отслаиваниюего во время работы.при высоких температурах и охрупчиванию основногометалла при взаимодействии с ним. Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости сталей аустенитноно-ферритного классов, содержащихмарганец. Поставленная цель достигается тем,что в способе термической обработки, включающем нагрев и выдержку в вакууме, выдержку производят при температуре сублимации марганца.885300 Хромомарганцевые стали выдерживают в вакууме 10 4 в 10мм рт.ст. при 1000-1100 С в течение 2-15 ч.оХромоникельмарганцевые стали выдерживают в вакууме 10- 10мм рт.ст. при 880-980 С в течение 2-24 ч.Марганцевоалюминиевые сали выдер 5 живают в вакууме 10 - 10 мм рт,ст. при 1100-1200 С в течение 1-12 ч.Во время выдержки в вакууме в первую очередь воэгоняются с поверхности сплава компоненты, температура сУблимации которых более низкая; в приведенных сталях это марганец. Указанные выше интервалы температур и давлений обеспечивают интенсивную возгонку марганца при полном сохра ненни в сплаве элементов, повышающих коррозионную стойкость: в первом случае -хрома, во втором - алюминия и в третьем - хрома и никеля. В пределах укаэанного времени выдержки Щ образуется защитный слой требуемой толщины в зависимости от агрессивности и температуры рабочей среды.Получаемый поверхностный слой по сравнению с основным сплавом обеднен марганцем, который, как известно, снижает сопротивление коррозии. Одновременно происходит обогащение поверхности хромом, алюминием, кремнием и другими компонентами, повышающими коррозионную стойкость. Особенно эффективно это проявляется на высоколегированных сталях аустенитного и аустенито-ферритного классов. Так как содержание аустенитообраэую щего элемента - марганца уменьшается на поверхности этих сталей, а ферритообразующих - хрома, алюминия;кремния увеличивается, поверхностный слой может приобрести ферритную структуру. Окисление аустенитных и аусте нито-ферритовых сталей, имеющих ферритный поверхностный слой, приближается по скорости к окислению хромистых ферритных сталей, которые, как известно, обладают высокой стойкостью. Приведенные результаты сравнительных испытаний показывают, что коррозионная стойкость хромомарганцевой стали Ю 1 после обработки в вакууме по предлагаемому способу повысилась, при 800 фС в 18,6 раза, при 700 С в 3,3 раза, хромоникельмарганцевой Ю 4 при 800 С - в 2,7 раза, марганцевоалюминиевой (типа ферманал) пРи 800 С - .в 6,7 раза, при 700 С в 2,4 раза.Предлагаемый способ в отличие от способов химико-термической обработки и, в частности вакуумной металлизации, .значительно более простой, так как не требует предварительной подготовки покрываемой поверхности (трудоемкой и сложной операции), устройства сложных испарительных систем П р и м е р 1. Обработка образцов хромомарганцевой (стали Ю 1 заключается в нагреве до 1050 С и выдержке у 0 в вакууме 5 10-4 мм рт.ст. в течение . 8 ч. Возможно производить нагрев до 1100 С при более глубоком вакууме 10 4 мм рт.ст. или до 1000 С при давлении 10мм рт.ст. При укаэанных предельных значениях воэгоняется марганец и сохраняется в стали желе" зо, хром, углерод и кремний. Толщина образующегося лри этих условиях защитного слоя оиределяется временем выдержки (чем длительнее выдержка, 60 тем толще слой и сильнее его защитные свойства) . При указанных режимах значения сопротивления коррозии, близкие к полученным, обеспечиваются выдержкой 2 ч при 1100 С и вакууме . 65 10 4 мм рт.ст. или выдержкой 15 ч прио1000 С и вакууме 10 5 мм рт.ст.. П р и м е р 2, Обработка образцов марганцевоалюминиевой стали (типа ферманал) заключается в нагревеодо 1150 С и выдержке в вакууме 510 мм рт.ств течение 6,5 ч. Возможно производить нагрев доо1200 С при более глубоком вакууме - 10 мм рт,ст. или до 1100 С при давлении 10 мм рт.ст,При этих предельных значениях еще воэгоняется марганец при сохранении алюминия и других компонентов стали. Сопротивление коррозии, близкое к полученному, обеспечивается выдержкой 1 ч при 1200 С и вакууме 10 мм рт.ст, или выдержкой 12 ч при 1100 С и давлении 10 мм рт.ст.П р и м е р 3. Обработка образцовхромоникельмарганцевой стали Ю 4 заключается в нагреве до 930 С и выдержке в вакууме 5 10мм рт.ств течение 13 ч. Возможно производить нагрев до 980 С при вакуумео10 мм рт.ст.или до 880 С при давлении 10 мм рт.ст.При укаэанных предельных значениях воэгоняется марганец при сохранении в стали хрома, никеля и других компонентов.Сопротивление коррозии, близкое к полученному, обеспечивается выдержкой 2 ч при 980 С и вакууме 10 мм рт.ст.или "выдержкой 24 ч при 880 С и давлении 10 мм рт.ст.Испытания на корроэионную.стой. - . кость проводятся при высоких температурах в соответствии с ГОСТом 6230-71 по методу увеличения массы на цилиндрических образцах Кдиаметром 10 мм и длиной 20 мм в воздушной среде в течение 200 ч.Результаты испытаний образцов различных сталей аустенитного класса на коррозионную стойкость в воздушной среде при 700 и 800 С (жаростойкость) после указанной выше термообработки в вакууме и без нее представлены в таблице.885300 ичение массы м После обработкив вакууме Не обра- ботанные Хромомарганцевая Ю 1 800 15 0,1 1 1,8872 0 О, 0321 700 2. Хромоникельмарганцевая Ю 4 800 3. Марганцевоалюминиевая типа ферманал 800,5 1,155 402111 0,234 0,036 010350 0,0152 0 0 Формула изобретения анцевые стал0 3 - 10 1 ммтечение 2-24. Способщ и й с я темниевые.стали10- 10 ммв течение 1-1 г 1ыдерживают ст. при 88 вакууме80 С ч.оп.1, о тли что марганцев ыдерживают в,в рт.ст. при 110 ч. чаюалюмиакууме-1200 С 0 Источни принятые во вн 1. Минкевич я обработка Машиностроенмомарганцевыкууме 10 ф 0-1100 С ви ч а ю -никельмарРойх И.Л Колтунова Л.Н. Запокрытия на стали,1971, с.176. т лромо щитные вакуумны Машиностроени Составитель А.Секей дактор В.Петраш Техред Т.Маточка Корректор Г.НаПоцпи сноеета СССРтийя наб., д. 1/35 Тираж Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобрет 113035,Москва, з 10 нного коми ний и откр -35, Раушс г.ужгород, ул.Проектная,4 атент ф илиал П с глубиной вакуума не ниже10мм рт. ст,расхода материала дляпокрытия. Образующийся защитный слойпрочно связан с основным металлом,1Способ термической обработк сталей аустенитного и аустенитноферритного классов, преимуществен содержащих марганец, включающий н рев и выдержку в вакууме, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости, выдержку производят при температур сублимации марганца.2. Способ по п. 1, о т л и ч а щ и й с я тем, что хростали выдерживают в ва-10 мм рт.ст. при 100течение 2-15 ч.3. Способ п.1, ощ и й с я тем, что х так как он создается из его матрицыи обеспечивает примерно такую жекоррозионную стойкость, как и прихимико-термической обработке.