Способ термомеханической обработки стали ферритного класса

Союз Советскик Социалистических Республик К АВТОРСКОМУ СВИ ТВ)М. Кл. С 21 О 9/ 23) Прнорите ам язфбретеккй яублнковано 15. 02. 83 Ьктллетень Фю 6Дата олублнкованнв описания 15. 02,83(54) СПОСОБ ТЕРИОИЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТК СТАЛИ ФЕРРИТНОГО КЛАССАии носите ратуры рекрином оИжатиищитной атмосОднако тадля высокохркласса, притиях они не.ли после терпластичность сталли 8-13,атем отжиг вечение 6-10вия непригодстали ферритносительныхдефектность тки и не улучш з е в кие услоомистоймалых оснижаютмооИраИо ого . Ижааю Изобретение относится к металлургии, в частности к термомеханической обработке окалиностойких хромистых сталей ферритного класса, и может быть использовано при производстве проката для химического и нефтяного машиностроения, автомобиле- и судостроительной, энергетической и ядерной промышленности, а также для лю-. Иой другой отрасли техники, где треИуются недорогие материалы с повышен- . ной жаростойкостью и пластичностью.Известны спосоИы улучшения коррозионных и пластических свойств легированных сталей, не склонных к охрупчиванию. Способы включают горячее деформирование с термооИраИоткой и Иез нее и повторную пластическую деформацию в области температур ниже температуры рекристаллизации. зоТак, для повышения жаростойкости котельных сталей перлитного класса предложено теплое деформирование при температуре на 200-300 С ниже темпеУральского научного цезики металлов УральскогоАН СССР Для придания корроэионностойкой метастаИильной стали аустенитного класса равномерного удлинения, высокой прочности, ударной вязкости; коррозионной стойкости предусматривают деформацию при температурах от 200 С до температуры рекристаллизации 1,2 3.Довольно широкий температурный ин.- тервал деформации и малые относительные оИжатия не сохраняют стабильность поверхностных свойств и не повышают вязкость высокохромистой стали, которая требует других температурных режимов динамического разупрочнения.3 9964Для повышения способности нержавеющей стали феррито-мартенситного класса к глубокой вытяжке известен способ,, согласно которому горячекатаная полоса деформируется при 450-700 С с относительным обжатием 15-50 и подвергается непрерывному отжигу 3 1В данном температурном интерваледеформаций час.тично могут быть улучшены поверхностные свойства, но отно Осительные обжатия для получения удовлетворительнын вязких и пластическихсвойств в высокохромистых сталях недостаточны.Таким образом, выбор температуры 15теплого деформирования обусловлен химическим составом стали, исходным состоянием подката. Сведения о возможности одновременного улучшения поверхностных и пластических свойств ока- релиностойких хромистых сталей ферритного класса теплым деформированиемотсутствуют.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является 25способ термомеханической Обработкистали Ферритного класса, который сцелью повышения ударной вязкости стали включает горячую пластическую деФормацию, последующее деформирование. ЗЕпри температурах ниже температуры рекристаллизации со степенью относительного обжатия не менее 403 4 1,Однако при известном способе деформацию рекомендуют проводить в узкоминтервале температур, трудно осущест 35вимом в производственных условиях,Предложенная область температур деформации не вызывает улучшения поверхностных свойств стали. Потери металла при окислении 800-1100 С близки к40горячему деформированию: привес после.деформирования при 700 С составляет 0,22- 1,4 мг/см 2, при 900- 1200 С 0,27- 1,75 мг/см. Возможно, это связано с ростом текстурованности и плотности дислокаций в структуре послевысокотемпературной деформации и термообработки. Способ разработан дляисходной мелкозернистой структурыстали, требующей специальной обработки заготовок.Данная температура деформированиядля разнозернис.той высокохромистойстали с условным размером зерна 40150 мм (балл 6-21 дает понижение удар ной вязкости при температуре испытания минус -60 С до 0,5 кгм/см , апосле старения при 475 С в течение,75 41-2 ч до 2 кгм/см (комнатная температура испытания),Целью изобретения является повышение окалиностойкости, уменьшение охрупчивания в области отрицательныхотемператур и после старения при 475 Свысокох ром истой стали феррит но го класса при сохранении ее механическихсвойств при комнатной температуре.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу термомеханической обработки стали ферритного класса, включающему горячую деформацию ипоследующее деформированиФ при температурах ниже температуры рекристаллизации, операцию деформирования ведутв интервале температур 0,3-0,5 температуры плавления, а затем проводят закалку от температур рекристаллизации.Предлагаемое деформирование в интервале 350-600 (от 0,3 до 0,5 температуры плавления) в отличие от прототипа обеспечивает получение субструктуры феррита, динамически разупрочненного постадии возврата - отдыха. После термообработки такая структура имеет рекрясталлизованные по механизму возникновения и миграциибольшеугловых границ зерна неправильной формы с извилистыми границами.Деформирование при 650-750 С (тем- о нература прототипа) разупрочняет высокохромистый феррит по 11 стадии динамического возврата - полигонизации. Термообработка в этом случае дает округлые зерна, рекристаллиэованнме по механизму зародышеобразования. Деформирование выше 600 С с термообработкой увеличивает плотность дислокаций и текстурованность в стали (полюсная плотность отражения от ( 200( увеличивает интенсивность в два раза), что ухудшает окалиностойкость, повышает охрупчивание в области отрицательных температур и после старения при 4750 СДеформирование ниже 350 С с термообработкой укрупняет зерно в структуре, что по данным промышленной технологии снижает стабильность свойств.В данном изобретении деформирование проводят со степенью относительного обжатия 60-703, в результате чего порог хладноломкости стали снижают в 4 раза (до 60- 100 С). Дальнейшее повышение относительного обжатия увеличивает энергозааты при деформировании без эффективного повышения свойств. Деформирование со степенью относительного обжатия менее 603 поб 9964 нижает порог хладноломкости стали лишь в 1,5 раза (до 170-250 С).Деформирование проведено на прокатных станах 120 и 300, механические свойства определены на разрывной машине ММ-. 4 Р и МК-ЗО микроструктура изучена с помощью микроскопа ЭПИТИП, окалиностойкость - гравиметрицеским методом по ГОСТ 6130-71.П р и м е р 1. Трубную заготовку 16 стали 15 Х 25 Т толщиной 20 мм нагревают до температуры 700 С (согласно прототипу), выдерживают 30 мин, после чего деформируют прокаткой в гладких валках со степенью относительно- И го обжатия 60, охлаждают на воздухе. Затем проводят термообработку: нагрев до 780 С со скоростью 100 С/мин, выдержку - 30 мин и закалку в воде. В результате получены ударная вязкость 26 при комнатной температуре - 22; при температуре испытания минус -60 Со 0,5; после старения при 475 С, 1-2 ч-2 кгм/см . Привес стали в этих условиях составляет 0,22 мг/см при И 800 С; 0,28-900 С; 0,91-1000 С и 1,34- 1100 С. Толщина слоя окиси хрома на поверхности после 1100 С - 10 мкм, зоны внутреннего окисления - 15 мкм. Размер зерна полуценной структуры 25- 3 в 30 мкм (балл 7-8 ), плотность дислокаций более 9 108. см.П р и м е р 2, Трубную заготовку стали 15 Х 25 Т нагревают до температуоры деформирования 600 С, относитель ное обжатие - 604, затем термообработка. Получают следующие свойства: ударная вязкость при комнатной температуре -17, температуре испытания минус -600-2,5, после старения - 4- 12 кгм/см . Привес стали после испытания на жаростойкость в течение 35 ч составляет 0,18 мг/см при 800 С, 0,2-900 С, 0,57- 1000 С, 1,07-1100 С. Толщина слоя окиси хрома 100 С мкм,зона внутреннего окисления - 150 мкм, Размер зерна полученной структуры - 30-35 мкм (балл 7), плотность дислокаций - 8 .10 8 см-.П р и м е р 3. Трубную заготовку стали 15 Х 25 Т нагревают до температурыодеформации 350 С, относительное обжатие - 604, затем термообработка. Получают ударную вязкость при комнат-ной температуре - 15, температура испытания минус -60 С, после старео И ния - 8-15 кгм/см , Привес сталиФ0,13 / 2 - 800 С, 0,23 - 900 С, 0,75 - 1000 С, 0,98 - 1100 С. Состав 75 йзащитной пленки по примеру 2, Размер зерна полученной структуры 30-35 мкм (балл 7).П р и м е р 4. Трубную заготовку стали 15 Х 25 Т нагревают до темпеоатуоры деформации 500 С, относительное обжатие - 703, затем термообработка. Получают следующие свойства: ударная вязкость при комнатной температурео 15, температура испытания минус -60 С, после старения - 6- 12 кгм/см , при 2 вес стали 0,16 мг/см - 800 С, 0,22- 900 С, 0,6 - 1000 С 0,8 - 1100 С, Состав защитной пленки по примеру 2. Размер зерна полученной структуры-30 мкм (балл 7-8).Таким образом, в интервале температур окисления 800-1100 С в течениео3,4 ц показано увеличение привеса термообработанных образцов из стали 15 Х 25 Т с ростом температуры деформации: О, 13- 1, 1 мг/см после 350-600 С) и 0,2- 14 мг/см (700 С - прототип). Известно, цто увеличение длительности окисления до 1000 ч при 800 С этой стали сохраняет эффект торможения в диффузии элементов основы и атомов внедрения в мелкозернистой структуре за счет пониженной дефектности последней. На окисленных образцах высокохромистой стали после деформации при 350-600 С и термообработки получают более тонкие поверхностные слои окиси хрома и увеличенную в 2-10 раэ зо ну внутреннего окисления с двуокисьютитана, улучшающую сцепление наружной окалины со сталью при термоцикли" ровании. Установлено, что при комнатной температуре механические свойства окалиностойкой хромистой стали, прокатанной при 350-600 и 700 С и термообработанной, удовлетворяют требо" ваниям ГОСТ 9941 72 5582-75, 5949 757350-77: предел прочности 50-54 кгс/мй, предел текучести 30-35 кгс/мм 2, относительное удлинение 35-403, относительное сжатие 75-80.Порог хладноломкости термообработанной стали 15 Х 25 Т, деформированной при 350-600 С, составляет минус 30 С, после 700 С - около нуля, Величинааударной вязкости при комнатной температуре 15-18 (350-600 С) и 22 кгм/см (700 С), а в области отрицательных температур испытания минус 40 и 60 Со 4-6 и 1 кгм/см 2 соответственно. После выдержки 1-2 ч при 475 С ударная996475 8не наблюдается; снижает охрупчивание стали в области отрицательных температур и после старения в 1,5-5 раэ, т,е. с 2-7 до 1 О кгм/смпосле старения и после испытаний при минус 40 -60 С 0,5-1,5 до 4-6 гм/ы 2. формула изобретения Составитель А. ДенисоваРедактор Л. Повхан Техред Л.Пекарь Корректор М. Демчик Тираж 566 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Заказ 847/39 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7вязкость стали снижается до 10-12(350-600 С) и 2-7 кгм/см(700 С).Предлагаемый способ термомеханической обработки окалиностойких хромистых сталей ферритного класса посравнению с известным снижает потери металла на окисление при деформации стали и охлаждении в смотанном рулуне в 1,5 раза, т.е. 0,13-1,1 мг/см вместо 0,24- 1,5 мг/см 2 после деформи рования при 700-1200 С, и повышает эффективность очистки металла от трудноснимаемой окалины. Например, для листов из высокохромистой стали длительность щелочного травления снижа ется с 40 до )О мин, а кислотногос 60 до 40 мин; позволяет эффективнее испольэовать иэделия из ферритной стали при высоких температурах 800- 1100 С, так как жаростойкость .стали 20 улучшается в 1,3-1,5 раза (0,131, 1 мг/см в сравнении с 0,2-1,4 мг/см 2.по прототипу). Кроме того, стоимость1 т высокохромистой безникелевой стали в 2"3 раза дешевле, чем стали с эз никелем (350 р/т и 968 р/т);обеспечи-,вает хорошее качество поверхности деформированного металла. Например,брак высокохромистой стали по поверх- ностным дефектам составляет 23, а в результате теплого деформирования де" фектов проката в виде трещин и рванин Способ термомеханической обработкистали ферритного класса, включающийгорячую деформацию, последующее деформирование при температурах рекристаллизации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения сопротивления окислению и стойкости кохрупчиванию, деформирование заготовок осуществляют в интервале температур 0,3-0,5 температуры плавления, азатем проводят закалку от температуррекристаллизацииИсточники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРй 663740, кл, С 21 0 9/08, 1979.2. Патент США й 3752709кл. 148-12, 1973.3. Патент фРГ й 2659614,кл. С 21 О 7/14, 1978.4. Авторское свидетельство СССРйф 333205, кл. С 21 0 8/00 1972