Способ обработки изделий из аустенитных сталей

/00 51) 4 ГО ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рмобыт ь едоваехнологиР л ромьппленл вВ.Губи 4(088.8)свидетельство СССР21 1) 8/00, 1967.АБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ1 ЕЙ 1.785.37 торское 5, кл. С ОСОБ ОБР ТНЫХ СТА) У 223(54)АУСТЕ ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-истельский и конструкторскоческий институт трубной пности(53) 62 57) Изобретение относится еханической обработке и м спользовано для получения сплилиндрических изделий с мелкоистой однородной структурой.овышение эксплуатационных сво путем получения однороднои мелко-,зернистой структуры при повьнпениипроизводительности процесса, Заготку нагревают до температуры в пределах 0,7-0,8 температуры плавлениястали и многоциклично деформируюткручением в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси, чередуядеформацию с последующей остановко1 ил., 2 табл.Изобретение относится к термомеханической обработке и может быть использовано для получения сплошных цилиндрических изделий .". мелкозернистой однородной структурой.Цель изобретенкя - повышение эксплуатационных свойств изделий путем получения однородной мелкозернистой структуры при повышении производительности процесса.10На чертеже представлена схема установки для осуществления предлагаемого способа.Установка включает станину 1, на которой установлен вращаюшкй загатов ку 2 патрон 3 через привод Й, нагреватель 4, патрон задней бабки 6 имеет возможность Фиксации от вращения и возможность осевого перемещения, Привод позволяет производить закручк Вание на заданный уголИа переоборудованном по приведенной схеме токарном станке 1 б 1 ГО закрепляли трубную заготовку дкамегром 50 мм, длинои 200 мм из стали ОИХ 18111 ОТ с величиной зерна 1-0 намеров и отдельными зернамк диаметром5 мм,Заготовку па всей длине нагревалк З 1о токами высокой частоты до 1150 С. Поддерживая температуру постоянной. проводили закручивание заготовки на угол 1,2 рад, что соответствовало степени сдвиговой деФормацки 15%, в течение 1 с. После этого следовала остановка на 1 с, затем вновь производилось закручивание на тот же угол, Цикл деформации с выдержкой повторялся 10 раз. 11 осле десятой выдержки 10 нагрев отключался и осуществлялось воздушное охлаждение заготовки вентилятором, Время всего процесса 20 с,После указанных операций проводклк металлограФические исследования, ко.торые показали однородную мелкозернистую структуру 8-10 номеров.Получение регламентированной структуры указанной заготовки известным способом практически невозможно, так как это требует значительного изменения геометрических размеров и не позволяет в дальнейшем ее использовать.Для широкого класса коррозконнастойких к жаростойких аустенитных сталей, не претерпевающих Фазовых превращений (например, 08 Х 18 Н 10 Т, ХИ 45 Ы, 15 Х 25 Т и др.), при температурах, превышающих 0,7 от температуры плавления, рост новых зерен после горячей деформации прОисходит намного интенсивнее, чем при температурах порядка конца рекристаллизации, 11 ри повышении температуры рост зерен ускоряется, при этом естественной Физической границей повышения температуры является оплавленке границ зерен, Таким образом, повышение температуры позволяет значительно ускорить процесс рекрксталлизации (првыскть производительность),. но при этом значительное повышение температуры является экономически нецелесообразным из-за большой энергоемкости процесса, что,кроме того мажет привести к оп.павленкю границ зерен и разрушению, 11 оэтому верхняя граница температуры нагрева ограничивается величиной 0,8 от температуры плавления.Для повышения эк плуатационных свойств иэделий к управления процессом рекристаллкзации в предлагаемом способе конкретизируется вкд деформации (кручение) и характер ее при - ложения (дискретный). Процесс осуществляется цикламк: де )ормацкя при высокой температуре + кратковременная выдержка, После образования в процессе деФормации центров рекристаллизации в металле начинается рост новых зерен, который прерывается на определенной стадии следующей "дозой" деФормации. Высокая температура деФормации обеспечивает интенсивный рост зерна, поэтому для получения мелкозернистой структуры, как показали эксперименты, время выжержки не должно превышать 1 с (см. табл. 1) . При увеличении времени выдержки зерно вырастает до более крупных размеров, чем заданное - 8- 10 номеров (опыт 8), ДеФормация кручением очень эФФективна с точки зрения внесения в структуру заготовки искажений, способствующих возникновению большого количества центроврекристаллизации одновременно, чтосоздает однородную структуру металла. При этом кручение практически неизменяет геометрические размерызаготовки (не оолее, чем на О, 1% накаждые 10% деФормацки), что позволяет выбирать требуемое количества циклов без ущерба для Формы изделия.Следовательно, этот вид деформациинаиболее эФФективен для широкогокласса асесимметричных изделкй; труб,стержней, валов и т,д, Эксперименты показали, что дляпроработки всего объема заготовкинеобходимо осуществить несколькоциклов деформации кручения с кратковременными остановками (выдержками),поскольку при однофазовой деформациипорядка критической (10-20%) вносимыеею искажения распределяются не повсему объему, а локально,При деформации кручением сплошной 10цилиндрической заготовки центральныеслои металла деформированы с гораздо меньшими степенями деформации,чем наружные. Глубина проработкиструктуры зависит от количества циклов деформации: чем больше циклов,тем на большей глубине проработанаструктура, так как при горячей деформации с каждым циклом наклепанные впредыдущем цикле деформации участки 20заготовки деформируются менее интенсивно, чем ненаклепанные,Структура металла реальной заготовки характеризуется значительнойразнозернистостью поверхностных слоев: зерна крупнее 1 номера окруженымелкими бномерами, При этом более глубокие слои заготовки имеютоднородную мелкозернистую структуру,которую следует сохранить в процессе 30обработки кручением.Предлагаемый способ позволяет устранить разнозернистость заготовки засравнительно небольшое число цикловдеформации (10) в результате замедления процессов рекристаллизации изза. цикличности прерывистого скручивания,В табл. 2 приведены сравнительные исследования образцов из сталей аустенитного класса известным (горячуюо деформацию проводили при 1170 С) и предлагаемым способами.Известным способом не была получена мелкозернистая однородная структура ни на одной из исследованных марок сталей, В микроструктуре аустенитных сталей наблюдаются крупные зерна и значительная разнозернистость, что вызвано неоднородностью протекания процессов рекристаллизации при малой степени высокотемпературной деформации. Известный способ пригоден для обработки лишь дисперсионнотвер 55 деющих сталей, в которых вторичная рекристаллизация тормозится выделениями дисперсной фазы. Пластическая деформация в известном способе осубоб 4ществляется осадкой, что сбуславливает значительную неравномерностьдеформации по объему детали, а следовательно, неравномерность рекристаллизации и раэнозернистость, Таким образом, не обеспечивается, особенно для крупногабаритных деталей,однородная мелкозернистая структура,что ухудшает эксплуатационные свойства изделий, Степень деформации20% в указанном способе являетсяпредельной и однократной, так какдальнейшая осадка приводит к значительному формоизменению изделия,Величина зерна определяет механические и коррозионные свойства металла, а также его эксплуатационныехарактеристики,Она регламентирована в технической документации напоставку труб для атомной энергетики,химической промьшненности, машиностроения. Трубы, применяемыенапример, для котельных установок, должныиметь величину зерна 8 номера и мельче. Указанная структура имеет лучший комплекс механических свойствпри температурах эксплуатации, чемкрупнозернистая сталь того же химсостава. Такую структуру (3-10 номеров) позволяет получить в изделиипредлагаемый способ, Обрабатываемыесплошные цилиндры из аустенистойстали являются трубной заготовкойдля производства труб, характеризуются тем, что одинаково деформируются по сечению и длине, т.е. обеспечивается однородность физико-механических свойств.Таким образом, предлагаемый способ изготовления изделий из аустенитных сталей обеспечивает получениеизделий с повышенными эксплуатационными свойствами за счет получениямелкозернистой структуры,Формула из обр ет енияСпос об обр аб отки изделий иэ аустенитных сталей, преимущественно сплош" ных цилиндрических заготовок, включающий нагрев и деформацию, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств изделий путем получения однородной мелкозернистой структуры при повышении производительности процесса, нагрев осуществляют до температуры 0,7-0,8 температуры плавления стали, л леформацию проводят многоциклично,1296606 6 ной оси заготовки, с последующей остановкой. чередуя в каждом цикле кручение вплоскости, перпендикулярной продольТаблица 1 зерна, номерТ 5639-82) 0,5 0,5 1,0 астич рекристаллиз 8-1 Т а 2 150 8-10 15 1 80 Х 18 Н 10 Т 15 5 1175 1 000 85 1,0 1 5 1,10 5 5 ХТ 10 12 Х 18 Н 10 Т 15 06 Х 18 Н 10 Т 15 09 Х 16 Н 15 МЗБ 15 ОЗХ 16 Н 15 МЗ 15 00 800 2,70 770 2,00 700 4,астичная рекристаллиза 0 15 1,0 1015 1 0 10 1 15 1 О 101 с 96 Ь 06 Составитель В.КитайскийТехредА.Кравчук Корректор М.Демчик Редактор К.Волощук Тираж 550 Подписное ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5