Способ обработки сплавов на основе железа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК,19) 11) НИ ВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ Грузин,А.В.Хронатов,ий,едовааллургии тво СССР971.алловеде 958,правочникнМеталое свидетельс21 0 9/00,еталлов и метМ 5, с 953 ные сплавы. Солотилова. М,с. 293-340. ного 0воздухе. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ ОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Центральный ордена ТруКрасного Знамени научно-исстельский институт черной меим. И,П, Бардина(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИЕЛЕЗА, преимущественно имеющих температуру обратного мартенситного превращения не выше 500 С, вклю чающий нагрев до 840 10 С и охлаждение в воде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения предело изменения термического коэффициента линейного расширения, после охлаждения в воде сплав . дополнительно охлаждают до температуры ниже температуры начала - к превращения, затем нагревают до температуры начала обратного 01-превращения, далее нагревают со скоростью 5-60 град/мин до температуры конца Ю -тпревраще-.затем со скоростью 10 град/мин до температуры на 100 С выше .температуры конца обрату превращения и охлаждают на1057Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам обработкисплавов на основе железа с целью по-,лучения заданного в широких пределах(от 0,5 10 до 20 1 ОК) температурного коэффициента линейного расширения.Известен класс материалов на основе системы железо-никель, (30-451 И)называемых инварными. Эти материалы 10обладают широкой гаммой температурнго коэффициента линейного расширения;от 1 Одо 10К ". Для изменениявеличины температурного коэффициенталинейного расширения в заданном температурном интервале применяют различные способы обработки.Известен способ обработки железоникелевых сплавов, который заключа"ется в деформации сплавов в заданном", 20температурном интервале, Применениеэтого способа позволяет несколькопонизить (на 1-2 10К) значениевеличины термического коэффициенталинейного расширения 1 .25Недостатком данного способа является то, что для изменения величи"ны термического коэффициента линейного расширения сплав, находящийсяв напряженном состоянии, необходимоохладить до криогенных температур,Кроме того, для способа характеренузкий диапазон изменения термического коэффициента линейного расширения,Известен способ обработки инварныхсплавов, заключающийся в пластическойдеформации сплава с последующим нагревом до 300-950 С. Способ позволяетуправлять величиной термического коэфФициента линейного расширения в диапазоне 0,5"2,5 10 К; 2 .Недостаток указанного способаузкий интервал изменения величинытермического коэффициента линейного расширения.Наяболее близок к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту способ обработки инвар"ных сплавов, включающий нагрев до840 С, охлаждение в воде, отпуск при315 С в течение 1 ч и старение при 50 95 С в течение 48 ч 31.Недостатком известного способа является узкий диапазон изменениятермического коэффициента линейного расширения., 55Цель изобретения - расширение пределов изменения величины термическогокоэффициента линейного расширения. Поставленная цель достигается тем,. что согласно способу обработки сплавов на основе железа, преимущественно имеющих температуру обратного .мартен- ситного превращения не выше 5000 С, включающему нагрев до 840 ф 10 С и охлаждение. в воде, после охлаждения в воде сплав дополнительно охлаждают до температур ниже температуры начала -ф превращения, затем нагре" вают до температуры начала обратного 4-превращения, далее нагревают со скоростью 5 град/мин - 60 град/мин до температуры концами(-ъпревращения, затем со скоростью 10-100 град/мин до температур на 10-100 ОС, выше температуры конца обратного Ы-впревра" щения и охлаждают на воздухе.Охлаждение сплава до температур ниже температуры начала мартенситного превращения (ИН) проводится для того, чтобы повысить в сплаве концентрацию точечных и линейных дефектов, так какизвестно, что при мартенситном превращении дефектность материала увеличивается. Дефекты, особенно точечные,необходимы для ускорения диффузионныхпроцессов перераспределения атомов при последующем нагреве в области температур, где имеет место распад твер"дого раствора на области богатые и бедные никелем. Нагрев до температуры начала обратного О -эпревращения можно проводись с любой скоростью, так как в этом интервале температур прак. тически не происходит перераспределения компонентов сплава. Выше Анагрев должен производиться с малой скоростью (5-1 град/ч), которая способствует протеканию диффузионных процессов в сплаве, имеющем повышенную плотность дефектов и образованию концентрационных неоднородностей в субмикрообъемах. Кроме того, малая скорость нагрева обеспечивает дополнительное возникновение дефектов вследствие протекания Ы-Ъ )ф превращения по мартенситной кинетике. Для сплавов, у которых 0-превращение происходит при высоких температурах (600-8000 С), протекание вышеуказанных процессов обеспечивается при нагреве со скоростью не более 5 град/мин, а для сплавов с ниэкотемпературным о -превращением (200-400 С) со скоростьюоне более 1 град/ч. При несоблюдении этих условий не получится ожидаемых свойств сплава. Высокая скорость нагрева до температур выше А (10-114 1,0 1,0 100 100 10 100 град/мин) необходима для того, чтобы сплав полностью перешел в состояние однофазного-твердого раствора и сохранил при этом образовавшие. ся в ием концентрационные неоднородности в субмикрообъемах. Сплавы с высокотемпературным К-+превращением необходимо перегревать выше А на 10 СКсо скоростью 1 00 град/мин, а сплав с низкотемпературным Мпревраще нием необходимо перегревать выше А 1, на 00 С со.скоростью 10 град/мин,ОНевыполнение этих условий приводит к разрушению микроконцентрационных Неоднородностей и возврату свойств 15 сплава к исходному состоянию (после закалки), С целью фиксирования полученных свойств, сплав охлаждают на воздухе до комнатной температуры.Обработка сплавов предлагаемым 20 способом включает следующие операции: нагрев до 840 С; выдержку при 840 С; охлаждение в воде; охлаждение до температур ниже температуры начала мартенситного превращения (М 1); нагрев 25 до температуры начала обратного 0(-ъпревращения (Аи); нагрев со скоростью 5- 1 град/ч до температуры конца Ю -+превращения А); нагрев со скоростью 10-100 град/мин до температур на 10- 100 С выше температуры обратного0К-+ у превращения (А); охлаждение на воздухе.После перечисленных операций величина термического коэффициента линейного расширения может изменяться в широких пределах.П р и м е р. Образец сплава Н 28 нагревают и выдерживают (1 ч) при 950 оС с последующим охлаждением в воде,.Далее сплав охлаждают до температуры ниже начала мартенситного превращения (М 1-5 вС). Затем сплав снова нагревают до температуры начала обратного О-+ )ф мартенситного превращения (А = 380 вС), после чего дальнейший нагрев образца до конца Ф -эпревращения (А450 вС) проводят со скоростью 1 С/мин, При достижении температуры А450 цС продолжают нагрев со скоростью 100 ВС/мин до температуры А ь = 100 С и охлаждают на воздухе. После такой обработки на образцах замеряют величину ТКЛР и М 1Результаты влияния различных параметровнагрева на изменение ТКЛР,и мартенситной точки (МН) приведены в таблицебыло стало было стало 8 2,3 -110 с8 2,5 -110 с3 1057559Анализ результатов показывает, что нагрев в диапазоне А 1,-А 1 с высокой скоростью ) 5 град/мин, а в диапазоне температур выше А с малой скоростью (10 град/мин не приводит к желаемому результату,Применение предложенного способа позволяет не только изменять величину термического коэффициента линейного расширения, но и значительно понижать температуры начала мартенситного пре.вращения (М) на 1-200 ОС, что существенно расширяет область практического 5 использования сплавов на основе системы железо-никель в технике. Экономический эффект составляетвыше 100 тыс.руб,Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оукрытий. 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5