Способ термической обработки стали

оми 3 ТЕНТУ течение печь, на пример стеля ют т охлаж их напряж наприме т Российской Федераци нтам и товарным знака(73) Мариупольский металлургический институт(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИСТАЛИ(57) Использование: изобретение относится к металлургии, в частности к способам термообработкихромистых сталей. Сущность: хромистую стальподвергают нормализации (или закалке) при1050 С для получения мартенситной структуры. тем нагревают в камерной электратур на 30-150 С ниже точки ют при этих температурах в чего их быстро переносят в ператур свыше 1100" С, на ковременный нагрев осуще мин, после чего производя Затем для снятия внутренн низкотемпературный отпуск, ч 1 табл. ропечи до тем, выдерживас2,1 - 6 ч, после гретую до тем С. Крат- в течение 3 - 5 дение в масле. ений проводят р, при 200 С 1Изобретение относится к металлургии, в частности к способам термообработки хромистых сталей,Известны способы нагрева под закалку инструменталььх легированных сталей, представляющие один или два подогрева в интервале температур 300 - 500 С и 710 - 800 С, Они аправле.ьна предупреждение образования трещин в инструменте ввиду низкой теплопроводности легированных сталей 1), Однако они не обеспечивают повышение их прочностных и пластических свойств.Известен также способ термообработки мартенситностареющих сталей, заключающийся в ступен атом нагреве под закалку с температурами ступеньки и аустенитизации соответственно 560 - 700 и 730 - 850"С 2), Однако после таой закалки не удается повысить прочностные характеристики наря 5 10 20 ду с пластичностью.Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и достигаемому результату к предлагаемому является способ тсрмообработкп хромомарганцевых 25 сталей 3). Он включает ступенчатый нагрев до те 4 гературы аустенигизации с выдержкой в межкритическом (а+у)-итервале температур между точками Ас 1 и Асз, Способ позволяет повысить прочностные и пла стические свойства хромомаргацевых сталей мартенситного и переходного классов, Однако известный способ не обеспечивает повышение этих характеристик ппименительно к хромистым сталям, не со держащим марганец. поскольку в известном способе главная роль принадлежит перерасгределению марганца при выдержке в меккритическом (а + у)-интервале температур, Предложенное техническое 40 решение позволяет повысить механические свойства хромистых нержавеющих сталей, в особенности пределы прочности и текучести, Это достигается тем, что в спосоое тер-: мической обработки хроиистых сталей. л 5 включающее ступенчатый нагрев до температуры кратковременной аустенитиэации, охлаждение и отпуск, перед ступенчатым нагревом проводят нормализацию (или за. калку), ступенчатый нагрев и предваритель нуо выдержку осуществляют в интервале температур на 30 - 150 С ниже точки Асв течение 2,1 - 6 ч, а кратковременную аустенизацию проводят при температурах свыше 1100 С, 55Предварительная нормализация (или закалка) обеспечивает получение мартен- ситной структуры - более дисперсной с мелким зерном, что уже положительно влияет на свойства сталей. В процессе ступенчатого нагрева и выдержки в интервале температур на 30 - 150 С ниже точки Ас(но не как у прототипа в (а+у)-интервале, т,е. между. точками Ас 1 и Асз), в течение 2,1-6 ч мартенсит распадается на дисперсную феоритокарбидную смесь, В результате последующей кратковременной аустенизации свыше 1100 С ферритная составляющая структуры превращается в зустенит, а большая часть карбидов сохраняется не растворенной ввиду непродолжительности (2 - 3 мин) выдержки, Таким образом последующая закалка в масло производится из гетерогенного состояния т.е. смеси неоднородного по составу аустенита и карбидов; Присутствие большого количества нерастворенных карбидов сохраняет мелким зерно, и ограничивает рост мартенситных .кристаллов при охлаждении до комнатной температуры. В результате образуется очень дисперсная мелкозернистая структурз, состоящая из смеси мелкокристаллического малоуглеродистого мартенсита, частично растворившихся карбидов хрома и повышенного количества остаточного метастабильного аустенита, Она и обеспечивает повышение механических свойств стали. Кроме того, при деформации в процессе испытаний либо эксплуатации деталей остаточный аустенит превращается в мартенсит, что служит дополнительным источником повышения . прочностных и одновременно пластических свойств.Отсутствие предварительной термооб- . работки (нормализации или закалки), не позволяет получить в исходной структуре мелкозернистый мартенсит, что делает невозможным повышение комплекса механических свойств при последующей закалке. Температура и продолжительность промежуточной выдержки в интервале температур ниже точки Ас 1 взаимосвязаны, Чем ниже температура, тем должна быть большая длительность выдержки,Ступенчатый нагрев с выдержкой в интервале температур ниже Ас 1 более чем на 150 С продолжительностью менее 2,1 ч замедляет распад мартенсита и образование сорбитз отпуска. Это не обеспечивает получение гетерогенного аустенита при последующем кратковременном нагреве и не позволяет повышать прочностные и пластические характеристики,Ступенчатый нагрев с промежуточной выдержкой более 6 ч в интервале температур менее чем на 30 С ниже точки Ас 1, (а также в двухфазном (а+у)-интервале) вызывает чрезмерную коагуляцию карбидов и2002819 Предварительная ен е я на Температу температура Механические слпвстеапри астяиении др.время. ча а стен при ьруяе 5 итеа МПл р у иаации, С д.фу,ое.т. МПа 5 МПа(ъ. МПа 1320 1130 1540 618 832 1520 1700 1820 21 38 80 Ас - 200 С 2,1380 1510 1110 с 1 - 150 С с 1 - 100"С оптимальн. Ас 1 - 30 С ЗГ 0 410 2360246168 68 59 37 кмо 1330 1050 Ас - 30 С Ас+30 С 13 050 150 По способу.п рототипу Гает. са. 163645883 ОЯС 1400 / 3 1200 может частично сопровождаться превращением феррита в аустенит, Это не обеспечивает получение гетерогенизированного аустенита и сохранения нерастворенных карбидов при последующей кратковременной аустенитизации и повышения комплекса механических свойств сталей,Кратковременная аустенитизация при температуре свыше 1100 С обеспечивает, с одной стороны, быстрый нагрев деталей и превращение феррита в аустенит, с другой - отсутствие выдержки исключает полное растворение карбидов и гомогенизацию аустенита, При температуре кратковременной аустенитизации ниже 1100 С (при выбранной продолжительности нагрева 3-5 мин) не успевает завершиться а-а)у превращение и сохраняются чересчур крупные карбиды, что снижает механические свойства сталей. Кратковременная аустенитизация при чрезмерно высоких температурах, например выше 1300 С, и выбранных выдеркках более 5 мин вызывает полное растворение карбидов и гомогенизацию аустенита, В результате снижаются прочностные свойства сталей,Предложенный способ термообработки хромистых сталей осуществляют следующим образом.Вначале проводят предварительную нормализацию (или закалку) при 1050 С для получения мартенситной структуры, Затем образць 1 нагревают в камерной электропечи до температур на 30 - 150 С ниже точки Ас 1, выдеркивают при этих температурах в течение 2,1 - 6 ч, после чего их быстро переносят в печь, нагретую до температур свыше 1100 С, например 1150 С, Кратковременный нагрев осуществляют в течение 3-5 мин (причем, чем выше температура нагрева, тем, соответственно, меньше должна быть его продолжительность), после чего .производят охлаждение в масле. Затем для 5 снятия внутренних напряжений проводятнизкотемпературный отпуск, например, пои температуре 200 С, 1 ч.Механические свойства при растяжении и кручении хромистой стали ЗОХ 13 по сле термообработки по предложенномуспособу приведены в таблице, Из нее следует, что после термообработки по оптимальному режиму с промежуточной выдержкой ниже точки Ас 7 на 100 С в течение 3 ч проч ностные характеристики сго,ап Я,Гп 4, о,з возрастают на 400-450 УПа, а пластические увеличиваются в 1,5-2 раза в сравнении с обработкой по стандартному режимубез предварительной выдержки ни же точки Ас 1), а также обработкой по способу-прототипу, Это позволяет сократить расход металла, повысить надежность и долговечность деталей, термоабработанных по предложенному способу.25 Предложенный способ термообработкихромистых сталей обеспечивает повышение комплекса механических свойств, снинсает металлоемкость деталей. увеличивает их долговечность и надежность работы.302002819 Формула изобретения Составитель А.ЧейляхРедактор Е,Полионова Техред М.Моргентал Корректор О.Густи Заказ 3217 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ, включающий закалку, ступенчатый нагрев до температуры кратковременной аустенизации с изотермической выдержкой при температуре дисперсионного твер,денил, охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что выдержку при температуре дисперсионного твердения про водят в течение 2,1 - б,0 ч, акратковременную аустенизацию проводят при температуре выще 1100 С,