Способ обработки нержавеющих сталей аустенитного класса
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1068510
Авторы: Вильямс, Гул, Данченко, Ляховецкая, Мирошниченко, Пилипченко, Хаустов, Шукис
Текст
ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ЯОРЕСПУБЛИК (9) И 5 С 21 0 САНИЕ РЕТЕНИЯ ТОРСНОМУ С ТЕЛЬСТВ нко,.П.Миа Трудолурги 018.8(08 детельство 8/00, 1969 Термомехани и сплавов.68, с, 442 ое л и ч а -отпуск прово- р Р чение 1,5-2 ч, е ГОсудАРстВенный комитет ссс ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(71) Днепропетровский ордвого Красного Знамени метческий институт,чающий нагрев, охлаждение, холоднуюпластическую деформацию в интервале 20-30 и отпуск, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения жаропрочности и термическойстабильности упрочнения, охлаЖдениеведут со скоростью 100-200 град/с,а холодную пластическую деформациюпроводят через время, не превышающее 10 с после окончания охлаждения2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что нагрев ведутдо 1200-1250 С.3. Способ по и. 1,ю щ я й с я тем, чтолят при 780-820 С в теИзобретение относится к чернойметаллургии, в частности к областиупрочняющих обработок нержавеющихсталей аустенитного класса, применяемых для упрочнения изделий, цзготавливаемыххолодной деформацией (в основном труб и прокатных изделий).Известен способ обработки стали,включающий закалку, наклеп (2530-ный) и старение (отпуск ) при650 фС в течение 35-50 ч. Такая обработка позволяет получить высокиепрочностные и;жаропрочные: (кратковременные) свойства для аустенитных нержавеющих сталей, дисперсионно твердеющих (например, стальЭИ 395 ), в основном за счет выделения в процессе старения упрочняющей карбидной фазы (.13.Недостатком указанного способаявляется то, что в результате такойобработки невозможно получение высоких прочностных и жаропрочныхсвойств у аустенитных сталей, несклонных к дисперсионному твердению(в том числе наиболее широко применяемых сталей типа 18-10, 18-10-Т,так как небольшое количество второйфазы в этих сталях (главным образомкарбидов хрома типа М 2 С )не вызывает сильного эффекта старения,присущего сложнолегированным дисперсионно-твердеющим сталям.Осуществление этого способа связано с большими энергетическими ивременными затратами на проведениеотпуска (старения) при 650 С в тече- З 5ние 35-50 ч, что приводит к удорожанию производства и к низкой производительности способа.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является 40способ обработки нержавеющих сталейаустенитного класса, включающий нагрев, охлаждение, холодную пластическую деформацию в интервале 20-30 Ъи отпуск. Проводят закалку с 1200 С 45в.воду после выдержки 40 мин, холодную пластическую деформацию со степенями 5, 10, .15, 25, 50 и 75 Ъ истарение (отпуск ) при 100, 200, 400,600, 700, 800 и 900 С в течение1, 5, 10, 15, 25, 50 и 100 ч (2,1Недостатком известного способаявляется невысокая термическая ста.бильность получаемого упрочненногосостояния при обработке изделий изаустенитной стали, не склонной кдисперсионному твердению. С точкизрения свойств она, в частности,выражается в резком падении твердости при нагреве в интервале температур 700-800 С. С точки зрения 60структуры, невысокая термическаястабильность проявляется в относительно раннем начале рекристаллизации (при температурах несколькО вы.ше 700 С, в то время как верхним 65 пределом рекомендуемых ГОСТом 5632-71температур эксплуатации для этихсталей является 800 С), приводящейк увеличению балла зерна, что отрицательно влияет на жаропрочность.Невысокие значения уровня прочностных характеристик (особенно условного предела текучести ) при температуре испытаний 800 С свидетельствует о низкой жаропрочности сталипосле указанной обработки.Целью изобретения является повышение жаропрочности и термическойстабильности упрочнения.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу обработки нержа,веющих сталей аустенитного класса,включающему нагрев, охлаждение, холодную пластическую деформацию винтервале 20-30 и отпуск, охлаждение ведут со скоростью 100-200 град/ба холодную пластическую деформациюпроводят через время, не превышающее 10 с после окончания охлаждения.Нри этом нагрев ведут до 12001250 С.Кроме того, отпуск проводят при780-820 С в течение 1,5-2 ч,При такой обработке изменениекомплекса свойств происходит в основном за счет изменения субструктуры (Формирования полигонизационных субграниц ). Устойчивость дислокационной структуры с точки. зрениякак механической, так и термическойстабильности должна быть обеспечена созданием "квазиравновесных",наиболее энергетически выгодных ипотому наиболее устойчивых, дислокационных поверхностей раздела.Окончательное Формирование такойструктуры происходит в процессе,после деформационного нагрева, однакоопределяющим моментом при этом является образование уже на стадиихолодной пластической деформациичеткой ячеистой дислокационной структуры. Максимально ускорить формирование возможно более совершеннойячеистой структуры за счет компенсации упругих полей дислокаций призвано применение предварительной термической обработки. Ее задача заключается в создании условий для неконсервативного скольжения дислокаций. Облегчение переползания дислокаций, ускоряющееформирование ячеистой структуры и уменьшающее сопротивление металла холодной деформации,стимулируется так называемой "вакансионной" закалкой, т.е. Фиксированием при определенной скоростиохлаждения, от определенной температуры и определенной избыточнойконцентрации вакансий (С ), Если1С 1 С 0 (равновесной при данной темв 6пературе концентрации вакансий ), топересыщение вакансиями действует1Ге кт Се- = - еп - ,Г Уе СоеДля суще ств ен ного о бле гче ни япереползания дислокаций выдерживается отношение Г ) 0,7 Г.Применительно к нержавеющим сталям аустенитного класса указанноеусловие выполняется при температуренагрева под закалку не менее 1200 С.оСнижение температуры нагрева приводит к раннему развитию рекристаллиэации в процессе последеформационного нагрева и соответствующему падению прочности. Нагрев до температуры выше 1250 С нецелесообразен,так как образующееся при этом пересыщение твердого раствор вакансиями не удается .зафиксировать при охлаждении в степени, позволяющей ещеболее улучшить комплекс прочностныхжаропрочных свойств. Кроме того,такое повышение температуры нагреваприводит к увеличению энергетических затрат и усложнению оборудования.Охлаждение из интервала температур 1200-1250 О С проводят со скоростями, позволяющими в необходимойстепени зафиксировать пересыщениевакансиями. Минимальная скоростьохлаждения для выполнения этого условия составляет 100 град/с. Верхний предел (200 град/с) ограничивается технологическими возможнос- .тями существующего охлаждающего оборудования, применяемого в поточномпроизводстве проката и трубСоблюдение не более чем 10-сек н ного интервала между окончанием охлаждения и началом деформац иинеобходимо для повышения в конечномгтоге жаропрочности и термическойстабильности упрочнения, а такжелля снижения усилий холодной деформации. Увеличение выдержки пена дислокацию, как сила Г, нормальная к плоскости скольжения, и следовательно, способствующая переползанию:11 с Т 51 ПЧ р СеГ = Рп -егде 1 - постоянная Больцмана;Т - температура;4 - угол между дислокационнойлинией и направлением скольжения;Ь - вектор Бюргерса.Сила, препятствующая переползанию, равна где М - энергия образования ваканесии.Тогда ред деформацией более 10 с приводитк снятию пересыщения вследствиестока вакансий. Формирование ячеистой структуры при этом отличаетсянеупорядоченностью, в результатечего дислокационные субграницы становятся менее устойчивыми, Их нестабильность доказывается результатамимеханических испытаний и исследований микроструктуры.10 Холодную Пластическую деформациюпроводят со степенями 20-30 с цельюсоздания стабильной дислокационнойсубструктуры, способствующей повышению прочностных и жаропрочных свойств5 стали. Применение более низких степеней деформации не приводит к существенному повышению прочности вследствие образования недостаточно четкой ячеистой субструктуры. Болеевысокие степени деформации отрицательно влияют на термическую стабильность упрочненного состояния из-заполучения нежелательного избыткадислокаций одного знака.Отпуск проводят при 780-820 С втечение 1,5-2 ч с целью обеспеченияудовлетворительного уровня пластич- .Иости, стабилизации структуры послехолодной деформации и повышения коррозионной стойкости, Применение боЗО лее низких температур не позволяетполучить удовлетворительную пластичность и ухудшает стойкость сталипротив межкристаллитнои коррозии.Нагрев выше 820 ОС приводит к разви 35 тию рекристаллизации и снятию упрочнения, а также, при отсутствии защитной атмосферы, к интенсивномуокалинообразованию,Продолжительность отпуска в пре 4 О делах укаэанного интервала определяется временем, необходимым длястабилизации структуры холоднодеформированной стали, и зависит отстепени холодной деформации: нижняяграница 1,5 ч ) соответствует 20,верхняя (2 ч) - ЗОЪ. При сокращениидлительности отпуска структуРа нестабилизируется в необходимой степени. Увеличение .длительности отпуска нецелесообразно, так как не при 50 водит к существенному улучшению комплекса свойств, увеличивая энергетические затраты и снижая производительность способа.П р и м е р. Трубы размером55 18 х 2 мм из стали марки 08 Х 18 Н 10 Тнагревают в камерной электропечи ссилитовыми нагревателями до 1200 С.Сразу после достижения 1200 ОСпроводят закалку со скоростью ох 60 лаждения 100 .град/с до комнатнойтемпературы. Через 9-10 с послеокончания охлаждения трубы подвергают холодной пластической деформации редуцированием с суммарной сте 65пенью обжатия 20, При этом прово1068510 отпуска 800 С и продолжительностьотпуска 1,75 ч.Результаты обработки приведеныв таблице.П р и м е р 3. Обработку осуществляют по описанной технологии.Температура нагрева 1250 С, скоростьохлаждения 200 град/с, интервал между охлаждением и деформацией 7 с,степень деформации 30, температура10 отпуска 820 С и продолжительностьотпуска 2 ч.Результаты обработки приведеныв таблице.Для получения сравнительных дан 15 ных проводят обработку труб того жеразмера из стали 08 Х 18 Н 10 Т по оптимальному режиму известного способа:закалка с 1200 С после выдержки40 мин, холодная пластическая .деформация со степенью 25, отпуск при700 фС в течение 1 ч. Во время проведения деформации осуществляют с,помощью месдоз запись усилий дефор:мации. Результаты обработки привеЕНы в таблице,Температура отпуска Интервал между ох- лаждением и. деформацией, с Продол- жительность отпускач Усилия деформации, т Степеньдеформацнии700 1,0 7,62 1200 Известный Предлагаемый1 20 1200 100 1230 150 1250 2,0 7 820 200 ЗО лжение таблицы Продо Механические свойства прив м -ю 4 Твер- Номер дость, зернаН ( ГОСТ5639-65) 800 С 20 С Способ обработкиПредел прочносф ф МПа Предел Предел прочно- текуче сти,ба сти,6МПа МПа после нагревадо 800 фС 465 1 б 5 7-8 220 830 360 220 Известный Предлагаемый 540 22,0 320 230 3 238 3 245 3 380 845 542 23,0 380 325 400 335 850 550 22,0 853 дят запись усилий деформации (полное давление металла на валки). Отпуск проводят в печи К 5-9-14 при 780 С в течение 1,5 ч.Механические испытания на растяжение проводят.на разрывной машине Е 0-10 при 20 й 800 С. Твердость измеря 1 от на приборе ТПРпри нагрузке 50 Н и выдержке 12,5 с. Испытания на сплющивание, раздачу, загиб и межкристаллитную коррозию, -давшие 100-ный положительный резул тат, проводят согласно ГОСТ 1 соответственно 1 8695-75, 8694-75 3720-78 и 6032-75 (метод АМ. Микроструктуру изучают на поперечных микрошлифах с помощью микроскопа МИМА при увеличении во 100 крат.Результаты обработки приведены, в таблице.П р и м е р 2. Обработку осуществляют по описанной технологии. Температура нагрева 1230 С, скорость охлаждения 150 град/с, интервал между охлаждением и деформацией 10 с, степень деформации 25, температура 10 780 1,5 6,0810 800 1,75Заказ 11400/23 Тираж 544 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Сравнительные механические испытания труб из стали 08 Х 18 Н 10 Т, подвергнутых обработке по известному способу и подвергнутых термомеханикотермической обработке по предлагаемому способу, показали увеличение 5 предела текучести после термомеханикотермической обработки при температуре испытаний 800 С на 30-35 по сравнению с обработкой по .известному способу. Это важно, так как при высоких температурах выход детали из строя часто определяется чрезмерной остаточной деформацией еще задолго до разрушения. Повышение условного предела текучести позволяет использовать более высокие эксплуата. .ционные нагрузки без больших остаточ ных деформаций, что свидетельствует о повышении жаропрочности.Измерение твердости труб, обработанных по режимам известного и предлагаемого способов, показало, что твердость последних выше во всем ,интервале температур отпуска (кроме 950 С). Максимальное различие значений твердости ( в 1,5 раза) наблюдается при температуре отпуска 800 С, соответствующей верхнему .пределу эксплуатационных температур. Это говорит о повышении механической стабильности упрочненно го состояния при нагреве. Крупное зерно после обработки по предлагаемому способу сохраняется после нагрева до 800 С, в то время как после обработки по известному режиму рекристаллизации активно развивается .уже при 700,С. Таким образом, структурная стабильность упрочненного состоянияпри нагреве в совокупности с отмеченной механической стабильностьюпозволяет сделать вывод о повышении термической стабильности упрочнения в результате обработки попредлагаемому способу.Усилия холодной деформации приобработке по предлагаемому спосОбуснижаются примерно на 15 по сравнению с известным.Оптимальными параметрами термомеханикотермической обработки являются интервал температур нагрева1200-1250 С, скорость охлаждения100-200 град/с, временной интервалмежду окончанием охлаждения и началом деформации не более 10 с,интервал степеней холодной пластической деформации 20-30, температура последеформационного отпуска780-820 С, продолжительность отпуска 1,5-2 ч.Применение технологии термомеханикотермической обработки при поточном производстве позволит расширить область применения труб иэнержавеющих сталей аустенитногокласса возможно применение их ватомной энергетике ), повысить срокслужбы прокатных валков, снизитьзатраты на ремонт и переналадкудеформирующего оборудования, увеличить производительность труда,повысить качество продукции, чтоприведет, к экономии дефицитных легирующих элементов,Экономический эффект от внедрения предлагаемой обработки составит430 тыс.руб. в год.
СмотретьЗаявка
3402737, 26.02.1982
ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ГУЛЬ ЮРИЙ ПЕТРОВИЧ, ПИЛИПЧЕНКО ВЛАДИМИР ЮРЬЕВИЧ, ШУКИС ИРИНА ЗИГМУНДОВНА, ДАНЧЕНКО ВАЛЕНТИН НИКОЛАЕВИЧ, МИРОШНИЧЕНКО АЛЕКСАНДР ПАВЛОВИЧ, ЛЯХОВЕЦКАЯ ЛАРИСА ЛЬВОВНА, ВИЛЬЯМС ОЛЬГА СТАНИСЛАВОВНА, ХАУСТОВ ГЕОРГИЙ ИОСИФОВИЧ
МПК / Метки
МПК: C21D 8/00
Метки: аустенитного, класса, нержавеющих, сталей
Опубликовано: 23.01.1984
Код ссылки
<a href="https://patents.su/5-1068510-sposob-obrabotki-nerzhaveyushhikh-stalejj-austenitnogo-klassa.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ обработки нержавеющих сталей аустенитного класса</a>
Предыдущий патент: Способ термообработки элинварных сплавов
Следующий патент: Способ термической обработки тонкостенных холоднодеформированных труб из нержавеющих однофазных сталей
Случайный патент: Устройство для отвода отработанных газов судовых двигателей