Способ термомеханической обработки сварных соединений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 51)5 С 21 0 9/50 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР МИТЕТТНРЬТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Бюл. Р 11лектросварки К.А,Ющенко, А.А.Ко вский, Ю.Г,Высоци М.В.Мешков етельство ССС0 8/10, 1977. С) при выде жке вреростин - тем= Ти 0)1 иск с, где Т тенситног мени е от охлажден пература превра(21) 4488692/02(54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕЦИНЕНИЙ(57) Изобретение относится к термомеханической обработке сварных соедине -Изобретение относится к области термомеханической обработки сварных соединений и может найти применение при производстве листового проката из нержавеющих хромистых сталей мартен- ситного класса, претерпевающих закалку в процессе сварки.Целью изобретения является сокращение длительности процесса и повышения пластичности сварных соединений.На фиг.1 приведены кривые зависимости С от Т; на фиг.2 - схема осуществления способа.Способ термомеханической обработки включает операции локального нагрева, импульсного обжатия и последующего отпуска металла шва и околошовной зоны, в процессе деформирований и может найти применение при производстве листового проката из нержавеющих сталей мартенситного класса, претерпевающих закалку в процессе сварки. Цепь изобретения - сокращение длительности процесса и повышения пластичности. Способ включает локальныц нагрев до 70 - 750 С, обжатпе шва пуансонами с радиусами К =(8 - 10) 3, где- толщина металла, на величину (0,17 - 0,2)со скоростью не менее 22 мм/с, отпуск при температуре Т= Т, (1 + С/2) с выдержкой в течение врейениоТП - (70 - 90) 8 и скоростью охла 1 дения 5 - 7 С/с. 2 ил,ния обрабатываемой зоне придают кривизну углубления с радиусом К =(8 - 10) , где- толщина свариваемого металла, п 1 ичем обжатие выполняют на величину (О, 17 - О, 2) 0 по оси углубления со скоростью деформации не менее 22 мм/с, устанавливая перед обжатием температуру нагрева в интервале 720 - 750 С, а температуру последующего. отпуска продеформированной по указанному режиму зоны выдерживают в соответствии с зависимостьющения, С - содержание углерода в данной стали.Снижение температуры деформирования ниже 600 - 650 С не может служитьусловием получения пластичных струк 5тур при обжатии металла. При увеличении температуры нагрева до 780 -800 С в сталях, содержащих 0,200,8 С, закалочные структуры в шве из.т.в. полностью не устраняются, что требует последующего увеличения времени выдержки при отпуске. При тема пературе нагрева 600 - 700 С сохраняются большие внутренние напряжения в металле соединения, что часто вызывает зарождение микротрещин и .в некоторых случаях появление в краевых участках соединения надрывов.С уменьшением радиуса К С (8 - 10)3 появляется опасность не охватить процессом деформирования участки околошовной зоны, имеющие повышенную твердость. А увеличение радиуса й ) (8 -10) 0 является нецелесообразным, так как с ростом площади обработки требуется значительно увеличивать мощности обжимного механизма и вовлекать в процесс обжатия не подверженные охрупчиванию участки металла, а также непроизводительно увеличивать мощности для нагрева металла, лежащего вне зоны охрупчивания.Если величина деформации обжатия по осиуглубления для мартенситных высокохромистых сталей ниже 0,17 от исходной толщины свариваемого металла, то пластичность металла составляет не более 55 - 60 от уровня основного металла при всех остальных одних0 и тех же параметрах процесса. Начиная примерно с области обжатия не менее 0,1 1, монотонный прирост пластичности с увеличением обжатия делает качественное изменение в повышении45 пластичности деформируемого металла. При обжатии в пределах (0,17 " 0,20) 0 металл имеет пластичность и вязкость уже около 70 от свойств основного металла. Дальнейшее увеличение .обжатия значительно не влияет на прирост пластичности - вновь наблюдается линейная зависимость между деформацией .и приростом пластичности (начиная с обжатия 30 она остается практически неизменной и при дальнейшем приросте деформирования происходит обратный эффект, вызванный наклепом). При этом следует отметить,что достижение боль" ших степеней обжатия вызывает определенные технические трудности.Для определения границ скорости деформирования в процессе ТМО диана" зон скоростей деформации изменяли от 15 до 250 мм(с. Результаты опытов показывают, что увеличение этого параметра выше установленной границы заметного прироста пластичности не обеспечивает. График по определению температуры отпуска (фиг. 1) в упрощенной форме показывает оптимальные значения Топределяемой более точно по зависимости:Сото мн Существует область допустимых от-клонений от этой температуры + 20 С.Величина выдержки определяется исходной толщиной изделия и удовлетворяет зависимостий= (60 - 90)где 1 " толщича сварнваемого металла,ммУвеличение выдержки является нецелесообразным, так как снятие остаточных напряжений (измерения - рентгенографированнем) успевает произойти за указанный промежуток времени. При уменьшении времени выдержки остаточные напряжения не успевают релаксировать. Если задержать на некоторое время охлаждение при температуре, лежащей ниже Т н то аустенит, сохранившийся непревращенным при охлаждении до этой температуры, делается более устойчивым. А остаточный аустенит, как более мягкая составляющая, понижает твердость, предел выносливости и предел упругости стали. Подобная стабилизация аустенита весьма благоприятно сказывается на структуре металла. На количество остаточногоаустенита оказывает большое влияние скорость охлаждения ниже Т , при более медленном охлаждении возрастает количество остаточного аустенита.Опытным путем установлена скорость охлаждения обрабатываемого металла после отпуска, удовлетворяющая количеству остаточного аустенита в структуре в диапазоне 4 - б Такой скоростью является интервал охлаждения 5 - 7 С за 1 с. При более высокой скорости охлаждения создаются новые тепловые напряжения, которые иденти5 6 Фицируются на рентгенограммах как остаточные. С уменьшением скорости охлаждения менее 5 С/с возрастает колиечество остаточного аустенита (более 8% что при неблагоприятных условиях режима термической обработки обуславливает снижение пластичности.На схеме (фиг.2) показаны пуансоны 1, сварное соединение 2 и шов 3.П р и м е р. В качестве свариваемого металла используют характерную из закаливающихся нержавеющих сталей с содержанием углерода 0,6 - 0)7% ст.65 Х 13 толщиной 4 мм, применяемую для режущего инструмента.Исходя из толщины металла выбирают радиус пуансона для обработки поверхности. Используя зависимость К =(8 - 10) 3) принимают радиус равным 36 мм.Процесс термсмеханической обработки начинают с нагрева зоны сварного соединения (например, индукционным способом) до 750 С. Затем нагретыйометалл подвергают ударному обжатию пуансонами) имерзщими радиус поверхности 36 мм, со скоростью деформации 22 мм/с, и остаточной величиной обжатия на участке шва и околошовной зоны соответствующей 0,20 или 0,8 мм. После проведения операции высокотемпературного обжатия требуется проведение низкотемпературного отпуска продеформированного металла. Для этого выбирается оптимальная температура отпуска в соответствии с зависимостью1Тото = мк( + С/2)Подставляя значения Т ,)(табличные данные) и содержания углерода в стали С (находят оптимальное значение температуры отпуска Т= 345 С (л 350 С). 36462 6Для упрощения поиска температурыотпуска приведены обобщенные результаты по выбору мартенситных точек и 5соответствующих им оптимальных температур отпуска в зависимости от содержания углерода в стали.Температурная выдержка времени приотпуске соответствует эмпирическойзависимости е,= (70 - 90) Фи выбирается равной 300 с. Скорость охлаждения после отпуска тоже регламентируется и соответствует л 5 С/с. формула изобретения Способ термомеханической обработ ки сварных соединенийпреимущественно из высокохромистых нержавеющих .сталей мартепситного класса с содержанием углерода 0)2-0)8 ) включающийлокальный нагрев до заданной темпера туры, пластическую деформацию швов иотпуск, отличающийсятем, что, с целью сокращения длитель ности процесса и повышения пластичности, нагрев ведут до 720 - 750 С, 30 деформацию осуществляют путем обжатияпуансонами с радиусами К = (8 - 1 О) й)где- толщина свариваемого металла, мм, ка величину (0,17 - 0,20) 8 соскоростью не менее 22 мм/с, а отпускпроводят при температуре Т,) определяемой по зависимостиСото = мн(1-2-)где Т Ац," температура начала мартен ситного превращения;С - содержание углерода в стали)с выдержкой течение времениотй/аказ 791 Тираж 399 ПодписноеНИИПИ Государственногл комитета .по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, .Раушская наб., д. 4/5