Немагнитный сплав

ОЮЭ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 3(я) С 22 С 38/12 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИС ИЗОБРЕТЕ К СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВкучести,азот и вашении кома я пр целью повышен он дополнител надий при сле понентов, мас одерж со 5-0,25 зот,0-2,5 г емн анадий стальное еле(71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 490865, кл. С 22 С 38/1.4, 1976.2. Заявка В 2951217,кл. С 22 С 38/04, 1980.3. Ибрагимов Х.М., Куравлев Л.Г.и Иванова З,М. Сборник, Вопросы производства и обработки стали 718, Челябинск, 1973, с. 168, 1082857Изобретение относится к чернойметаллургии, в частности к немагнит- ным сплавам на основе железа, содержащим марганец и кремний, которые могут быть использованы для изготовления немагнитных деталей машин и приборов, в том числе сварных конструкций.В металловедении немагнитных ма-, териалов известны сплавы на основе железа, содержащие марганец и кремний.Известен сплав 1, содержащий, мас.,: 10 15 МарганецКремнийКобальтТитанУглеродЖелезо 15-24О, 8-3,5О, 3" 1,0О, 2-1,2 20 0,03-0,1 Остальное Марганец 20-30 20,5 Кремний Углерод 30 0,005-0,04 Остальное АзотЖелезо Данные сплавы относятся в немагнитным конструкционным материалам, структура которых состоит из двух немагнитных фаз: аустенита, обладающего ГЦК кристаллической решеткой, Е -мартенсита, обладающего ГПУ кристаллической решеткой. Механические 40 свойства данных сплавов невелики; предел текучести составляет 35- 40 кгс/мм( - 400 МПа), что не соответствует требованиям, предъявляемым к современным конструкционным 45 материалам.1Наиболее близким к предлагаемому является сплав Г 21 С 2 со структурой Г -мартенсита 31, содержащий, мас. :50 21 МарганецКремнийЖелезо Остальное Термическая обработка известпог55 сплава заключается в закалке от 1050 С, после чего в структуре содержится 65; -мартенсита и 3.1,Известен также сплав 21, содер 25 жащий, мас.%:аустенита. При этом предел текучести сплава б о = 37,4 кгс/мм2(366 МПа)Недостатком известного сплаваявляется низкий предел текучести.В целом уровень прочности двухфазных (аустенит + Е -мартенсит) сплавов находится в прямой зависимостиот количества с -мартенсита. .+ Г -превращение, как любое мартенситноепревращение, никогда не протекаетдо конца. Следовательно, резервыповышения прочности на этом путиограничены самой природой мартенситного превращения в железомарганцевых сплавах,Цель изобретения - повышение предела текучести.Поставленная цель достигаетсятем, что немагнитный сплав, содержащий марганец, кремний и железо,дополнительно содержит азот и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Азот 0,15-0,25 Марганец 17,0-19,0 2, 0-2,51, 1-1,5Остальное КремнийВанадийЖелезо Сплав в качестве примесей содержит, мас. :Сера 0,010-0,014 ФосфорКислород О, 013-0, 0160,02-0,03 Термическая обработка предлагаемого сплава заключается в известных операциях закалки (от 1175 С в воду)д и дисперсионного твердения (изотермической выдержке в интервале 600- 700 С). Наличие азота и ванадия делает сталь способной к дисперсионному твердению путем образования дисперс ных частиц типа ЧИ. Снижение концентрации марганца с 21 до 18% уменьшает энергию дефектов упаковки аустенита и дестабилизирует сплав от- носительно образования Е -мартенсита. Таким образом, сочетание в одном сплаве двух механизмов упрочнения одновременно; дисперсионного твердения с выделением нитридных частиц типа УУ и мартенситного преТаблица 1 25 .Уп/п 3 1082вращения - позволяет существенноповысить прочностные характеристикипредлагаемого сплава.Дополнительное повышение прочности может быть получено путем фазовогонаклепа от циклических -ф Е -переходов еП р и м е р . Слитки весом 3 кгвыплавляют вакуумным методом и куютпри 1050-1150 С в прутки сечением. 1 Ой,11111 мм.В табл. 1 дан химический состависследуемых сплавов,После закалки прутков от 1175 Св воду сплав имеет следующие механические свойства; йод = 390 МПа,б = 760 МПа, о = 44%, Ч =65%,Закаленный сплав подвергают последующей упрочняющей термическойобработке: дисперсионному твердению 2 Ов интервале 650-750 С с выдержкойо6 ч и охлаждению до 196 С в жидкомОазоте.В табл. 2-4 даны механическиесвойства сплавов 1-3 соответственноИз данных таблиц 3-4 следует, что после дисперсионного твердения при 700 С в течение 6 ч и охлажденния до -196 С предлагаемый сплав обладает следующими механическими свойствами: йод = 550-560 МПа, б = 780-810 МПа, о = 40-41%,7 1-72%. После обработки яо схеме - нагрев 350- 10 мин, охлажде 857, 4нне до, 196 С - предел текучести возорастает до 596-603 ИПа, а пластические характеристики практически не изменяются ( 8 = 38-41%,= 73- 72%).Предлагаемый сплав за счет наличия в нем азота и ванадия способен к дисперсионному твердению, в результате чего имеет повышенные характеристики прочности по сравнению с известным,Использование предлагаемого сплава обеспечивает повышение предела текучести в 1,6 раза с сохранением высокого исходного уровня пластических свойств.Предлагаемый сплав упрочняется с помощью простой термической обработки без применения пластической деформации, что делает возможным его применение в деталях машин и конструкций. Я Ип 81 Ч 0 15 17 0 2 0 1, 1 0 20 17 8 2 1 1 2 0,25 19,0 2,5 1,5082851 Т а б л н ц а 2 Термическая обработка Закалка от 1175Охлаждение до в 1 Со 380 780 62 Закалка от 1175 СДисперсионное твердение 650-6 чоОхлаждение до -196 С 500 790 45 Закалка от 175 СДисперсионное твердение 700 -6 чоОхлаждение до -196 С 500 800 73 Закалка от 1175 СоДисперсионное твердение 750 -6 чОхлаждение до - 196 С 41 810 510 72 Закалка от 1175 СДисперсионное твердение 700 -6 чоОхлаждение до -196 Со 596 41 819 73 Нагрев 350 - 10 мин 0 Охлаядение до -196 С оТаблица 3 1 77. Термическая обработка Закалка от 1175 СоОхлаждение до -196 Со 44 760 65 390 75 С 42 800 520 75 С 40 71 780 550 75 С тверденне-96 С 770 43 74 500 Закалка от 11 Дисперсионное Охлаждение до Закалка от 11 Чисперсионное )хлаждение до Закалка от 11 Дисперсионное Охл ажде н не до отвердение 650 - 6 ч,Та блица 4 ь) Мпа Термическая обработка Закалка от 1175 СОхлаждение до -196 С 760 45 63 400 Закалка от 1175 СДисперсионное твердение 650 - 6 чоОхлаждение до - 196 С 500 800 42 70 Закалка от 1175 СДисперсионное твердение 700 - 6 чОхлаждение до -196 ОС 810 41 72 560 Закалка от 1175 СооДисперсионное твердение 750 - 6 чОхлаждение до -196 С 520 760 36 70 Закалка от 1175 Со.Дисперсионное твердение 700 - 6 чОхлаждение до -196 СНагрев до 350-1 О минОхлаждение до -196 С 811 38,5 72 603 Составитель Г. ДудикРедактор Н. Ковалева Техред М,Гергель Корректор И. Муска Закаэ 1683/26 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раувская наб. д. 4/5