Способ механикотермической обработки метастабильных аустенитных сталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 р 80 НОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТКРЫТ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБгН АВТОРОМ ВИДЕТЕЛЬСТВ щеф охпо"(72) Б.А. Потехин, В.П. Коробейников, А,Л, Осинцева и В.НТихомиров (71) Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсгитут им С.М. Кирова и Уральский лесотехнический институт им, Ленинского комсомола(56) 1. Авторское свидетельство СССР И 685703, кл. С 21 р 8/00, 19792Авторское свидетельство СССР У 56758, кл, С 21 р 6/00, 19773,Авторское свидетельство СССР й 726192, кл. С 21 р 8/00, 1980.4. Авторское свидетельство СССР Иф 427069. кл. С 21 р 8/00. 1975, (54) (57) 1 СПОСОБ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАСТАБИЛЬНЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, включающий пласти",8010229 ческую деформацию, старение и закалку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, . что, с целью повышения пластичности стали,.деформацию проводят в интерва ле протекания мартенситных превращений в два этапа: сначала осуществляют Деформацию со степенью обеспечивающей получение 20-40 с -мартенсита затем нагревают выше температуры окончания обратного Е -фпревра ния, но ниже в. -превращения, лаждают и проводят деформацию до лучения 30"ОЖ -мартенсита.2. Способ по п,2, о т л и ч,а ющ и й с я тем, что после второго этапа пластической деформации перед закалкой проводят нагрев и изотермическую выдержку в течение 10-30 ч при температуре на 10"30 оС ниже нача ла обратного ь - ф превращения.102299Изобретение относится к машиностроению и металлообработке и можетбыть использовано для механико-термической обработки аустенитных ста"лей в металлургическом и машиностро.ительном производстве.Известен способ упроцнения сталейс нестабильным аустенитом на Ге-СгМл основе, включающий закалку, теплую пластическую деформацию при 1 оС 10на 20- 100 С нижеМЖ, затем холоднуюпластическую деформацию и в эаключе"ние - ниэкотемпературный отжиг ЯДанный способ не повышает пластич"ность сталей. 15Известен способ упрочнения аусте"нитных дисперсионно-твердеющих сталей, включающий закалку, затем холодную пластицескую деформацию и старение по которому в заключение прово" 20дят теплую деформацию при температуре,выше М Ю, но на 200-400 оС ниже температуры старения, при этом после теплой деФормации проводят последеформационную выдержку при этих же температурах 121 . Этот способ понижаетфактически пластичность сталей, таккак заключительной операцией обработки. является пластическая деформа"ция,Известен также способ упрочненияжелезомарганцевых сплавов, сочетающий пластическую деформацию на 30" Наиболее близким к предлагаемому является способ механико-термической обработки метастабильных аустенитных сталей, включающий пластическую деформацию, старение и закалку Я Т а б л и ц а Режим обработки ОД) 9 э ИПа , ИПа 01 у ИДж/м 2-100 С + старение при 4 ФС, 30 ц, + + нагрев 760 ОС, 8 Мин охл, вода Данныи способ не позволяет ловы".уменьшение относительного удлинения,а также ударной вязкости обусловле 7 2100 фС ниже температуры обратного мартенситного превращения с деформацией при температуре на 20 ОС ниже температуры М Ж 31, Этот способ обработки также приводит к снижению пластичности аустенитных сталей.Повышение прочности сталей с де формационно-метастабильным аустенитом в укаэанных способах достигается за счет деформационного и фазового наклепа аустенита при пластической деформации и при образовании прочного мартенсита деформации, Имен. но поэтому конечной операцией обработки является не закалка, "смягчающая" аустенитные стали, а пластическая деформация с низкотемпературным отжигом. Пластичность сталей, обработанных указанными способамй,не повышается, а сохраняется на прежнем уровне или уменьшается. 8 результате такой обработки.сталь упрочняется, пластичность ее не увеличивается), а показатель 3 падает 1 табл. 1), резко уменьшается также ударная вязкость. но .тем, цто при относительно низком нагреве под закалку ( 7604 С, 8 минне растворяются хромистые кврбйды, выделившиеся в процессе длительного старения лри 450 С, а аусте3 .102 нит оказывается Фазонаклепанным в результате О -+превращения, реализующегося при нагреве до 760 оС,Цель изобретения - повышение пластичности стали.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу механико- термической обработки метастабильных аустенитных сталей, включающему пластическую деформацию, старение и закалку, деформацию проводят в интервале протекания.мартенситных превращений в два этапа, сначала осуществляют деформацию со степенью, обеспечива цей получение 20-403 . "мартен- сита, затем нагревают выше температуры окончания обратного Е -прев-. ращения, но ниже К -превращения, охлаждают и затем проводят деформацию до получения 30-70 о -мартенсита,После второго этапа пластической деформации перед закалкой проводят нагрев и изотермическую выдержку в течение 10-30 ч при температуре на 10-300 С. ниже начала обратного: превращения.В нержавеющих метастабильных аустенитных и аустенитомартенситных сталях, особенно в хромомарганцевых и хромоникельмарганцевых, при холодной деформации обычно .протекают два вида мартенситных превращений:-Я и. - , , интенсивность протекания которых в зависимости от степени деформации неодинакова. Температурный интервал обратных превращений Я -эи-+при нагреве также существенно различен:соответственно 200-300 С и ЬООес. разрушения ( за исключением гидроэкструзии при больших давлениях. Промежуточный низкотемпературный нагрев 25 в данном способе не только переводитЯ"мартенсит в аустенит, но и стабилизирует аустенит по отношению к деформированному прямому- 6 превраще" нию при последующей деформации, тем ЗО самым увеличивая запас пластичностистали и обуславливая возможность проведения суммарной деформации до больших степеней и получения необходимого количества К-мартенсита деформации в структуре деформирован" ной стали.Таким образок, предлагаемый спо-.соб существенно отличается от известных по Форме проведения йредваритель ной ( перед закалкой на аустенит.пластической деформации нестабильной аустенитной стали. В предлагаемом способе в отличие от известных деформация проводится при одной температуре, когда имеют место оба вида деформационного мар" тенситного превращения, например при комнатной температуре в два этапа. Сначала деформацию проводят до степени, обеспечивающей получение в структуре стали максимально возможного количествами -мартенсита, ( деформация прит 0 С с Мк), затем сталь нагревается до 300-400 аС, т.е, выше конца Е -т ф превращения, но ниже температуры начала а, -эпревращения. После охлаждения сталь снова деформируют до степени, обеспечивающей получение в структуре стали 30-70 й, -мартенсита ( деформация при 1 сМ 0 у-ъ, и проводят высоко 2997 4 температурный нагрев ( 1000- 1100 оСпод закалку на аустенит.Частная цель пластической деформации стали в предлагаемом способе- получение в структуре стали значительного количества 30-70 мартен- ситной фазы, Оцнако одноразовой деформацией такое количество мартен" сита деформации можно получить практически только в малоуглеродистых или безуглеродистых высокопластичных метастабильных сплавах. В сталях с повышенным содержанием углеродаазота) ( 0,2-0,4 Ц одноразовая плас 15 тическая деформация с протеканием-ф Я и-е 06 превращений, быстроисчерпывая запас пластичности стали, исключает возможность получения в структуре должного количества мартенсита деформации до наступления чрезмерного охрупчивания и даже Физическая сущность процессов, т.е. повышение пластичности метаста" бильных аустенитных и аустенитномартенситных сталей, также существенно отличается от таковой в известных способах. В известных способах с целью повышения прочности деформационным мартенситным превращением вызывают Фазовый наклеп, упрочнение от которого должно сохраниться после окончательного нагрева. В предлагаемом способе главным является повышение стабильности аустенита по отношению к мартенситным превращениям при пластической деформации вотдель" .ныл микрообьемах за счет повышения022997 6что и является причиной резкого повышения пластичности деформационно-метастабильных аустенитных сталей.П р и м е р . Сталь 32 Х 10 Г 7 Н 3,5 содержащую,Ж: С 0,32, Сг 10,2,М Д 7, 1, Й 3,7, при 20 С деформируютна 15 растяжением, затем нагреваютдо 35 ООС и выдерживают 10 мин, охлаждают, затеи еще раэ, деформируютрастяжением на 223 при 20 С и закаливают сталь в воде после нагрева на1070 ОС и выдержки при этой темпера"туре 7 мин (режим а). легированности аустенита в этих микрообъемах, т,е, снижения в них точки МФ, Повышение легированности отдельных микрообъемов аустенита, т,е. получение химически неоднородного аустенита в микроскопическом, масштабе обусловлено в предлагаемом способе действием трех основных фак" торов: разной растворимостью легирую щих элементов в аустените и мартенси те, развитостью 1,большой площадью) межаэной поверхности из-за высокой дисперности мартенсита деформации в метастабильных аустенитных сталях и "астрономическим" повышением 15 скорости диффузии элементов на меж" фаэной границе( и в прилегающей к ней зоне) аустенит - мартенсит при протекании обратного мартенситного превращения при нагреве, 20Таким образом, реализация предла" гаемого способа обработки позволяет получить микроскопические области стабильного при деформации аустенита,25 Другой режим обработки дополнительно включает длительное старение перед закалкой; деформация при 20 С на0 153 растяжением + отпуск 350 С, 10 мин, + растяжение на 26 + старе" ние 480 ОС, 30 ч + закалка в воде от 1070 С после 7 мин выдержки (режим б) .Результаты механических свойств представлены в табл. 2.Т а б л и ц а 2 ж% Режим обработки б МПа Тпвй:закалка 1070 С7 мин, вода 1220 28840 50 1020 39 1,51 78 Режим а Режим б 0,31 51 О 37 Заказ 4158/17 Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ЖРаушская наб д. 45филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 После обработки стали 32 Х 10 Г 7 Н 3 приводит к повышению пластичности по режиму а и б в испытанных на стали.растяжение образцах уменьшается коли- "5 Предлагаемый способ обработки чество образовавшегося мартенсита может оказаться целесообразным для деФормации -4 и, соответственно, подготовки Листовой стали типа интенсивность образования мартенсита 32 Х 10 Г 7 Н 3 к облицовке взрывом лопасдеформации. Это, главным образом, и тей мощных гидротурбин.Совтавитель Р. ДенисоваРедактор Л. Авраменко Техред М.Коштура Корректор, О. Тигор