Способ термической обработки изделий

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 840153 Союэ. СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) П риоритетОпубликовано 23,06.81. Бюллетень Ж 23 С 210 1/781 ееударстееииый комитет ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 23.06.81 гМ. И. Гольдштейн, В. Г. Сорокин, В. М. фарбер,"- .1 ДдВ. Н. Давыдов, М. А, Гервасьев,Л.А. Лахти Т. Г. Потемкина4 .; ,Центральный научно-исследовательский институт матариалсзв,;и технологии тяжелого и транспортного машиностроенй-=.Заявг.елии Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехническййинститут им. С, М. Кирова 54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ Изобретение относится к металлургии,в частности к термической обработке конст. рукционных сталей с добавками сильныхкарбидообразующих элементов.Известны способы, позволяющие получить высокие значения прочности, плас-тичности и вязкости сталей, включающиеих легирование и обработку на мелкоезерно. Последнее может осуществлятьсяналожением горячей пластической деформации в область устойчивого аустенита 11или многократным осуществлением аФ фпревращения 2 -6),Измельчение зерна при многократныхб Ф превращениях основано на использовании фазового наклепа.15Известен способ термической обрабочки отливок из чугуна, согласно которому для повышения вязкости сначала проводят отжиг при температуре выше АсЮа затем термоциклическую обработку порежйму: нагрев до температуры на 305 СРС выше А,1, охлаждение на воздухедо температуры на 30-50 С ниже Ас:4 2и окончательное охлаждение в жидкости 21.Известен также способ термическойобработки углеродистых сталей для повышения их ударной вязкости, согласно которому сталь многократно (4-6 раз) нагревают до температур 30-60 С вышеоАс, со скоростью 50-150 С/мин, азатем охлаждают на воздухе до температуры на 30-60 ОС ниже Ас, Дальнейшее охлаждение до комнатных температур проводят в воде или масле 131,Однако эти способы не позволяют полностью использовать резерв повышениякомплекса механических свойств, так какзерно измельчается лишь за счет частичного превращения,Известен способ термической обработки стали, при которой сталь после нагрва до точки Аъзакаливают, вновьнагревают до температуры, лежащей винтервале (Ас- А , со скооспью,меньше 7:/с, а затем на 50 С вышетемпературы Ао . После закалки с этой840153 3температуры проводят отжиг при температуре, лежащей ниже Ас(4Известен способ термической обработ, ки, когда сталь приобретает мелкозернистую структуру в результате выдерж 5 ки в течение 5-30 мин при температуре от ( А С ) до чуть меньше Ас после которой следует быстрый нагрев до температуры выше А,- в течение времени, необходимого для аустенизации, и медленное охлаждение со скоростью формирования мелкозернистой ферритоперлитной структуры . Зтот цикл может быть повторен несколько раз(5.Однако эти способы не позволяют достигнуть максимально возможного уровня механических свойств вследствие формирования относительно крупного зерна аусте- . нита при температурах, превышающих А, и образования в стали при конечном охлаждении феррито перлитной структу- Ы.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и дсстигаемому результату является способ термичес - кой обработки деталей, преимущественно Из конструкционных сталей включающий термоциклирование с нагревом до температуры, находящейся в интервале А- А, подстуживание до температуры зо А -, 600 оС и охлаждение в воде или масле. Перед термоциклированием производят закалку, а термоциклирование проводят с выдержкой до полного растворения карбидов и попсгуживание в интервале ф 600 С до завершения распада аус тенита 6 Недостаток этого способа заключает ся в том, что закалку производят от тем пературы А +(30-50)ОС, не обеспечивающей перевод в твердый раствор атомов всех легируюших эПементов связанных в карбидные фазы, температура раст.т ворения которых более 1000 С, а выдер жка при термоциклировании в интервале Ае,ъ-А производится до полного растворенйя только тех карбидов, температурырасчэорения которых лежат ниже А В связи с этим зерно измельчается лишь в ходе частичногооФ превращения. Врезультате конечного охлаждения получаетса структура продуктов распада переохлажденного аустенита по первой ступени, что не позволяет получить высокую проч. нос тьв Цель изобретения - повышение прочности, пластичности и вязкости. фУказанная цель достигается тем, чтоперед многократным о 4 т превращением,осуществляемым с нагревом до температуры А. +(30-50) С с выдержкой до полОоъного прохождения Ы превра 1 цения, производят отпуск при 550-650 ОС в течение2-3 ч аустенизацию проводят при 1200 Ь.1250 С в течение 1-2 ч, а охлаждениепосле последнего нагрева при термоцнклировани - до 300 С со скоростью20-1 20 С/с., причем термоциклиров аниеосуществляют не менее трех раз. 1(роме того с целью получения бейнитнойОструктуры, охлаждение после 300 Сосуществляют с изотермической выдержкой,Способ осуществляется следующиМ образом.Изделия нагревают до температуры1200-1250 С, в результате которой атомы сильных карбидообразующих элементовпереводятся в твердый раствор, а послезакалки фиксируются в твердом растворзПри последую 1 цем отпуске при 55 ОСв течение 2-3 ч в стали формируютсямелкодисперсные глобулярные карбиды,равномерно распределенные в перекристаллизованной матрице, Затем, в ходемногократногодР превращения, включающего нагрев до температуры А +(3(50)ССс выдержкой до полного осуществленияО(превращения и охлаждение до температуры А, - 600 С до завершения распада аустенита, эти карбиды выполняют рольцентров зарождения нового аустенитногозерна и тормозят его рост. Окончательное охлаждение после последнего нагреваосуществляется со скоростью 2 С 120 РС/сдо 300 оС, а далее произвольно, чтоисключает формирование в структуре стали высокотемпературных продуктов распада,Таким образом, формируется структурас очень мелким зерном, а это, в конечном счете, приводит к формированию высоких значений прочности, пластичности, вязкости и к существенному понижению порога хладоломкости, что особенноважно для конструкционных сталей, работающих в условиях низких температур. П р и м е р . Образцы из стали 15 Г 2 ФМБ подвергают обработке по следующему режиму: аустенпзапия при 1230 ОС в течение 1 ч, охлаждение в масле до 20 С, отпуск в тгчение 2 ч, трехкратноесФ превращение (нагрев до 900 С, выдержка 25 мин, охлаждение до 610(С, выдержка 25 мин) и оконча5 940153 6 тельное охлаждение с 900 С. После об- шими способами обработки сталей для работки по указаннЬму режиму сталь име- северного исполнения). ет размер зерна порядка 4 мк н меланнче- По уровню прочностных свойств пегиские свойства, представленные в табли- рованные стали, обработанные по предлацее ь гаемому способу, приближаются к лучПрименение предлагаемого способа . щим советским и зарубежным сталям термическойобработкинзделийизконструк- (14 Х 2 ГНР, 14 ХМНДфР, 12 Г 2 СМф и др.), ционных сталей, легированных небольши- а по уровню вязкости и хладостойкости ми добавками сильных карбидообразующих значительно их превосходят. элементов, позволяет получить высокий 0 Повышение хладостойкости и ударной комплекс прочностных и пластических вязкости при достаточно высоком уров- свойств и значительно увеличить вяз- не прочности позволяет сэкономить до кость и хладостойкость сали без допол вес, % металла при изготовлении , нительного легирования дорогостоящими конструкций для северного исполнения, элементами (КСИ -О увеличивается в 1 ь что приводит к экономии затрат до 10 руб, 2-2,5 раза по сравнению с существук на тонну конструкции.840153 Составитель Л. ЛахтТехред М.Голннка Корректор Ю. Макаренко Редактор Н, Егорова Заказ 4668/35 Тираж 618 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З 5, Рауаская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 9Формула изоб ретения 1. Способ термической обработки изде лий, преимущесмьвнно из конструкщионных сталей включающий аустенизашпО, закай ку,терважиклирование и охлаждение, о тл и ч а в ш и й с я тем, что, с це,-лью повывения прочности, пластичности и вязкости, перед термоциклированием производят отпуск при 550-650 С в те 1 оО чение 2-3 ч аустенизацию проводят при 1200 125 ОС в течение 1-2 ч, термо.- циклирование - с нагревом до Ас,+(30- 50) С и выдержкой до полного прохож- денияаЬ ф превращения, а охлаждение-, 15 до 300 С со скоростью 2 СС/с.2.Способпоп. 1,отличаю - ш и й с я тем, что . термоциклирование осуществляют не менее трех раз. 10,3. Способ по п, 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью получения,бейнитной структуры, гохлаждение после 300 фС осуществляют с изотермической выдержкой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 571520, кл. С 21 Э 7/14, 1976,2. Авторское свидетельство СССР% 384893, кл, С 210 5/04, 1971,3. Авторское свидетельство СССР% 459518, кл, С 210 1/00, 1971.4. Патент Японии й 51-18885,кч. С 211) 1/78. 1976.5. Патент ВеликобританииМо 1342417, кл. С 210 1/00, 1974.6. Авторское свидетельство СССР