Способ термической обработки сталей

(51)М. Кл,С 21 2 1/78 С 21 Э 6/00 Ркударственьй квепо СССР ая делам изабретений и аткрытиХ(53) УДК 621,785. 79(088 8) Дата опубликования описания 20.01.80 Б, А. Потехин, Т. М. Маслакова и Е. М. Наседкина(72) Авторы изобретения Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ Изобретение относится к области машиностроения и металлообработки и может быть использовано при термической обработке углерод (азот) содержащих конструкционных аустенитных сталей.3Для придания сталям и изделиям из них требуемого комплекса механических, физических, коррозионных и других свойств проводится термическая обработка, предусматриваюшая в ряде случаев двойную закалку с промежуточными отпусками различного назначения, например:способ термической обработки изделий из конструкционных сталей Ш , включаюший двойную закалку со скоростным на 15 гревом. С целью получения однородной мелкозернистой структуры в массивных изделиях перед скоростным нагревом под вторую закалку проводят подогрев всего сечения до 150-250 С:26способ термической обработки литых аустенитных сталей 1 23, включаюший фазовый наклеп и рекристаллизеционный отжиг, С целью повышения механических свойств стали после рекристаллизационного отжига ее вторично подвергают фазовому наклепу;способ термической обработки аустенитных сталей 1 31, включающий заколку, старение в гамма-состоянии, обработку .холодом ниже конца мартенситного превра. шения, промежуточное старение в гамма- состоянии при температуре на 50-100 С0 ниже точки Ак, обработку холодом, старение в альфа-состоянии аустенизацию и окончательное старение.Наиболее близким к описываемомуизобретению по технологии осушествления является способ термической обработки стали, содержащей минимум 8%СР и пригодной для изготовления режуших инструментов с тонкой рабочей кромкой 4. Способ предусматривает .холодную деформацию, аустенитизацию и закалку до образования мартенситной структуры с со-, держанием остаточного аустенита 1 20%. После закалки сталь подвергают отжигу при 600-850 оС для выделения карбидов3 709698 в ферритной основе, После указанной обработки стальную полосу вновь нагревают до 850-1150 С и затем быстро охлаждают до комнатной (или ниже) температуры. В результате сталь обладает высокой износостойкостью и твердостью.Известный:пособ применим для феррито-мартенситных сталей и не предусма,тривает воздействия на субструктуру других классов, например аустенитного. Кро ме того, ддя указанных в этом способе изделий не требуется пластичность, поэто му в нем нет воздействия термической обработки на пластичность сталей,Целью изобретения является придание углерод-аэотсодержашим аустенитным сталям или изделиям иэ них повышенной пластичности при одновременном повышении прочности.Цель достигается тем, что посде старения стали в области температур интенсивного выделения карбидов или карбонитридов проводят обработку образцов нди изделий холодом при (-70) (-196) С для получения мартенсита. Последующий .нагрев такой двухфазной структуры до 1000-1100 С обеспечивает частичную рекристаллизацию аустеиита, получение более мелкого зерна и развитой субструктуры, т.е. тех .эффектов, которые способствуют повышению свойств стадей. Йля литых сталей предлагаемая обработка дает практически такой же эффект, что и ковка или прокатка, и используется в том случае, когда ковку или прокатку применить нельзя, например для изделий сложной формы.Обработка холодом, известная и широко применяемая операция, в данном случае проводится в комплексе с предварительным старением и вызывает большой объем мартенситного превращения, в то время как только старение или обработка холодом этого превращения не вызывают.Сущность процессов, происходящих при обработке: закалка - старение - обработка холодом - повторная окончательная закалка, состоит в том, что при старении углеродсодержаших аустенитных сталей аустенит обедняется углеродом, азотом и другими карбиао- и нитридообразующими элементами, например хромом. Этосоздает предпосылки для развития мартенситного превращения при последующемохлаждении до (-70) (-196) С, что вносит существенные искажения в структуру,которые при последующей закалке выэы 5 0 15 30 25 30 35 40 45 Я вают рекристадлизацию обработки. Обреботка холодом после старения полезна ив отсутствии мартенситного превращения,В данном сЛучае искажения накапливаютсяза счет различия коэффициентов термического расширения карбидов и аустеннтаматрицы. Окончательная закалка раство,ряет эти карбиды и переводит.мартенситв аустенит.Таким образом, предлагаемый способтермической обработки обеспечивает существенные изменения субструктуры аустенитных сталей за счет прямого и обратного фазовых превращений ( карбиды ++аф- мартенсит).П р и м е р, Ддя метастабильной аустенитной стали ЗОХ 10 Г 10 проводят сравнение субструктуры и пластичности послестандартной закалки и после описываемого способа термической обработки (см.таблицу),Из таблицы видно, что предлагаемыйрежим термообработки особенно эффективен ддя литых крупнозернистых сталей,Так по сравнению с известной обработкойимеет место увеличение относительногоудлинения с 18,5 до 215%, а ударнойвязкости с 24,0 до 270 кгм/см для ли 2той стали ЗОХ 10 Г 10 эа счет увеличенияразориентировки по зерну и субэерну в2 раза,Техническая эффективность предлагаемого способа обусловлена тем, что онпозволяет, в отличие от известных методов, в аустенитных сталях измельчатьструктуру литых, кованных, катанных сталей. При этом в отливках можно получатьтакой же уровень механических свойств,как и в кованном металле тех же аустенитных сталей после однократной закалки,т,е. исключить операцию горячей деформации аустенитных сталей.Данный способ обработки эффективноприменяется для гидронасосов (лопастисложной формы), изготовленных из сталиЗОХ 10 Г 10 на Уральском заводе гидромашин. В массовом производстве лопастинасосов изготавливаются только литьем.Свойства литья ниже, чем свойства горячедеформированного металла,Предлагаемая термообработка позволяет повысить механические свойства отливки до уровня свойств горячедеформированного (катанного, кованного) металла, Это обеспечивает повышение долговености насосов типа ОП-110 на 20-80%,Ь о о Ооо сО СО о о Щ о" о+ 1 м Щ о РМ . о Щ О 1 О Б Й 7 ЖЛОй сОц ооо о ао о + а" сЯ ф о фЗаказ 8709/34 Тираж бай ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРно делам изобретений и открьггий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 7 Формула изобретенияСпособ термической обработки сталей,преимущественно метастабильных аустенитного класса, включающий закалку, старение в температурном интервале интенсивного вьиеления карбидов и повторнуюзакалку, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения механическихсвойств за счет измельчения субструктуры, после старения проводяг обработкухолодом при (-70) (-196)ОС,8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР5 М 487144, кл. С 21 Э 1/78, 1974,2. Авторское свидетельство СССР Ъ 177442, кл, С 21 Х 1/78, 1964. 3. Авторское свидетельство СССР 1 О Мд 449986, кл. С 21 Э 1/78, 1973. 4. Патент фРГ Мв 1752655,кл. С 21 Э 9/18, 1973.