Способ обработки тонкостенных сварных конструкций

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскнкСоциалистическимиРеспублик оо 964012 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУМ Кп 3 С 21 О 6/02 С 21 О 9/50 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТОНКОСТЕННЫХ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ных конст. нситноста 1 Изобретение относится к областимашиностроения и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из нержавеющих мартенситностареющих сталей,Известен способ обработки стареющих сплавов, включающий закалку от930 С в воде и холодную деформацию 11Однако после закалки от 93(Г С, которая попадает в температурный интервал существования б Фазы сварные сое"динения имеют низкую ударную вязкость, и, кроме того, при закалке вводе происходит коробление тонкостенных конструкций.Известен также способ термическойобработки мартенситностареющих сталей, включающий предварительную за"калку от 920-1100 С на воздухе 123.Однако и в этом случае величинаударной вязкости недостаточна.Наиболее близким по схеме опера"ций является известный способ обработки изделий из нержавеющей мартенситностареющей стали, принятый в качестве прототипа,включающий закалку от 950 С на воздухе, холодную деформацию н старение 3,Недостатком этого способа такжеявляется низкая ударная вязкость,получаемая при обработке сваррукций из нержавеющих мартереющих сталейЭто объясняется следующими обстоятельствами.Во всех случаях после сварки в,структуре сварных соедннений из нержавеющихмартенситностареющих ста лей присутствует избыточныйб-ферритдо 13. Этот 6 -Феррит склонен кпревращению в О -подобные фазы (например, б -фазу) в определенном тем.пературном интервале, для нержавеющих мартенситностареющих сталоей этотинтервал составляет (650-1000 С) (У-феррит и особенно б -подобные фазывызывают резкое охрупчивание.Нагрев под закалку и выдержка притемпературе, заданной по способу-прототипу, т.е. 950 фС приводят к значительной сигматиэации, так как этатемпература попадает в интервал обра.зования( -подобных Фаз. Вследствиеэтого значительно снижается ударнаявязкость,Охлаждение на воздухе как по способу-прототипу, так и по известномуспособу - от температур 920-1100 Сявляется замедленным,. скорость про- З 0 хождения температурного интервала су3 964012 4 Ш ФХРежим закалки Механические свойства Характеристика микроструктуры,в кг/ммскорость охлаждения,фС/с Предлагаемый способ 2,3 187,0 189,5 18 б,О Структура свободна от избыточных О и(У -Фаз 1100 2,1 15 1050 1,8 1100 шествования б -подобной Фазы невелика, и при этом также успевает образоваться определенное количество охрупчивающей фазы, иэ-за чего происходит понижение ударной вязкости.цель изобретения - повышение удар; 5 ной вязкости тонкостенных, преимущественно крупногабаритных сварных конструкций иэ нержавеющих мартенситностареющих сталей, и устранение коробления,1 ОЦель достигается тем, что по предлагаемому способу обработки предус-, матривающему закалку от 950 С на воз. духе, холодную деформацию и старение, закалку проводят от температуры 1050-1100 С со скоростью охлаждения 3-15 С/с.Начальная температура укаэанного интервала ле",ит выше температуры образования О-подобной фазы, при ука. занных температурах происходит также значительное превращение избыточного б-феррита в аустенит, что способствует повышению ударной вязкости.ТемпераТура верхнего предела обус ловлена началом роста зерна, При температурах выше 1100 С начинаетсяинтенсивный рост зерна, увеличение зерна, как известно, неблагоприятно сказывается на эксплуатационных характе- ЗО ристиках и недопустимо для сварных конструкций.Нижний предел скорости охлаждения при закалке является достаточным,чтобы предотвратить образование О -фазы 35 при прохождении температурной области возникновения этой фазы, Верхний предел скорости охлаждения назначается таким, чтобы предупредить коробление, которое недопустимо для тонкостенных 4 О сварных конструкций.Таким образом, нагрев до температур 1050-1100 С создает неббходимую структуру без б -фаз, а регламентированная скорость охлаждения, с одной стороны, предотвращает образование б-подобных фаз при охлаждении, а с другой стороны должна обеепечить отсутствие коробления.Холодная деформация после закалки дробит частично выросшее при,закалке зерно и структуру шва, а также соэ" дает наклеп, который при последующем старении интенсиДицирует процессы старения. -В предлагаемом способе эффект холодной деформации значительно выше, чем в известном способе, так как выше температура нагрева под закалку, поэтому в этом случае холодная деформация компенсирует ту потерю дефектности структуры которая теря-. ется с повыаением температуры нагре. ва. При сТарении изделия приобретают требуемую прочность в сочетании с достаточной ударной вязкостью. Эти свойства достигаются лишь комплексом перечисленных операций: закалкой от температур 1050-1100 С со скоростью 3,0-15 С/с, холодной деоформацией и старением.Суть предлагаемого способа будет понятна иэ следующих примеров. В примерах термообработке подвергали сварные конструкции диаметром 200 мм из нержавеющей мартенситностареющей стали ОЗХ 11 Н 10 М 2 Т 1. Металлографические исследованияпроводили при увели чении Х 1000 и Х 100. П р и м е р ы 1-3. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной 200-270 мм с толщиной стенки 3"5 мм нагревают до температуры 1050-1100 фС, выдерживают 30-50 мин, закаливают путем охлаждения на холодной метал-. лической оправке со скоростью 3- 15 С/с, подвергают холодной деформации на оправке - поперечной. прокатке со степенью обжатия 50-55 и стаорению при 510 С, 3 ч. Коробление :(овальность и прогиб по длине отсут. ствуют. Сведения о режиме термообрабо 7 ки,.результаты механических испытаний и металлографических исследова ний приведены в таблице964012 Продолжение таблицы Режим закалки " Механические свойства Характеристика микроструктуры Рвк г/мм(Во всех примерах закаленные сварные конструкции подвергали холодной деформации поперечной прокатке на оправке со степенью 50-55 и старениюпри 5 иРС, 3 ч,П р и м е р 4. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной 200 мм с толщиной стенки 4 мм закаливают от температуры 1080 С на воздухе со скоростью 2 дС/с, подвергают деформации со степенью 50 и старению при 510 С, 3 ч. Результаты исследования приведены в таблице.П.р и м е р 5. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной 200 мм с толщиной стенки 4 мм закаливают от температуры 1080 фС со скоростью 20 фС/с в масле. Произошло сильное коробление,П р и м е р б. Сварные конструк- . ции закаливают от температуры 1150 С со скоростью 7 С/с. В структуре после закалки нет К и 6 -фаз, но наблюдают выросшее зерно 3-4 балла.П р и м е р 7. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной 200 мм с толщиной стенки 4 мм закаливают от температуры 1000 фС со скоростью 7 фС/с, подвергают холодной деформации со степенью 50 и старению при 510 ОС, 3 ч. Результаты исследований приведены в таблице.П р и м е р 8. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной 200 мм с толщиной стенки 4 мм обрабатывают по способу-прототипуг закаливают от 950 С на воздухе, затем подвергают холодной деформации со степенью 50 и старению при 510 С, 3 ч.оСравнение результатов, приведенных в таблице и в примерах, подтверждает оптимальность параметров режимазакалки по предлагаемому способу.Закалка от 1050-1100 С с регламентированной скоростью охлаждения 3-15 С/сЗ 5 обеспечиЪает структуру, свободную отизбыточных О и 0 -подобных фаэ, атакже отсутствие коробления, т.е.сохранение геометрических размеровтонкостенных крупногабаритных конструкций. Снижение температуры закалки или скорости охлаждения приводитк появлению в структуреб -подобныхохрупчивающих фаэ,Повышение температуры закалки приводит к заметному росту зерна, а по- .вышение скорости охлаждения вызываеткоробление сварных конструкций. Лишь.закалка от температур 1050-1100 Ссо скоростью 3,0-15 С/с в сочетании с холодной деформацией и старе 5 О:нием обеспечивает требуемый комплекссвойств.Отличительными признаками предлагаемого способа являются нагрев дотемператур закалки 1050-1100 С, за 55 калка со скоростью 3,0-15 С/с.Изобретение обеспечивает повышение ударной вязкости втрое без сни-,жения прочностных свойств, а такжеисключает коробление, что в конеч 60 ном итоге значительно повысит конструктивную прочность и надежность изделий,Формула изобретения Способ обработки тонкостенных 65 сварных конструкций, преимуществен-Заказ 266/3 Тираж 587ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушскай наб., д. 4/5Юю филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 но,крупногабаритных из нержавеющих мартенситностареющих сталей, включаю щий закалку, холодную деформацию и старение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ударной вязкости и устранения коробления зао калку проводят от 1050-1100 С со скоростью охлаждения 3-15 С/с. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1Авторское свидетельство СССР 9 600191, кл. С 21 О 6/00, 1975. 2, Вирман С,Р, Экономнолегирован 5 ные мартенситностареющие стали, М