Способ термической обработки деталей из мартенситно- стареющих сталей

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке мартенситно-стареющих сталей. Цель изобретения - повышение комплекса механических свойств, сокращение технологического цикла и снижение уровня остаточных напряжений. Сталь ОЗН17К9М2В10 нагревают до 1100°С и охлаждают с температуры конца горячей деформации 960°С и подвергают механической обработке. Предварительно проводят построение зависимостей предела текучести данных сталей от температуры старения в интервале 400-550°С и определяют параметры термической обработки (температура и длительность старения). Старение при 495°С в течение 50 мин с последующим охлаждением в воде обеспечивает предел текучести 2000 МПа, относительное сужение - 55% с одновременным уменьшением уровня остаточных напряжений . 1 табл. в fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)э С 21 0 6/00, 1/78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711146/02 (22) 23.03.89 (46) 30.1".,91. Бюл. ЬЬ 44 (71) Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (72) Ю. В. Шахназаров, С.С. Колесов, H.Ê.Øìàðãóíîâà, .Т.B.Boðîáüåâà, Е.M.Ìè сюревич, А, С. Набоков и В.В. Скрелин (53) 621,785.79 (088.8) . (56) Перкос М.Д. Високопрочные мартенситно-стареющие стали, M,: Металлургия, 1970.

Авторское свидетельство СССР

hL 623883, кл. С 21 D 6/00, 1/78. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ДЕТАЛЕЙ ИЗ МАРТЕНСИТНО-СТАРЕЮЩИХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термиИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке деталей из мартенситно-стареющих сталей.

Цель изобретения — улучшение комплекса механических свойств, сокращение технологического цикла и снижение уровня остаточных напряжений.

Пример. Проводили термическую обработку деталей из стали ЗП-836 (03 H 17 К9 М2 В 10).

Последовательность операций при осуществлении способа:

1. Нагрев до температурй аустенизации, выдержка, охлаждение; операцию аустениэации совмещали с нагревом под горячую пластическую деформацию.,5U 1694665 А1 ческой обработке мартенситно-стареющих сталей. Цель изобретения — повышение комплекса механических свойств, сокращение технологического цикла и снижение уровня остаточных напряжений. Сталь

03Н17К9М2В10 нагревают до 1100 С и охлаждают с температуры конца горячей деформации 960 С и подвергают механической обработке. Предварительно проводят построение зависимостей предела текучести данных сталей от температуры старения в интервале 400-550 С и определяют параметры термической обработки (температура и длительность старения).

Старение при 495 С в течение 50 мин с последующим охлаждением в воде обеспечивает предел текучести 2000 МПа, атносительное сужение — 55 с одновременным уменьшением уровня остаточных напряжений. 1 табл.

2. Задавали исходя из технологических условий необходимый уровень предела текучести (oo,2).

3. Подбирали температуру старения (Т ), обеспечивающую при продолжительности г = 3 ч заданный уровень предела текучести.

4, Подбирали температуру старения (Т2), обеспечивающую при продолжительности тд = 40 мин заданный уровень предела текучести.

5. Подбирали температуру старения (Тэ), обеспечивающую пр i продолжительности тз= 20 мин заданный уровень предела текучести.

6. Полученные значения температуры и продолжительности старения подставляли в систему уравнений:

1694665

1 1+ Т1+ь

rz +с;, (2) а Т2+Ь

t3+c aT +b где а, b, с, —:.коэффициенты, зависящие от предела текучести и марки стали, 7. Решали систему уравнений (2), определяя значение коэффициентов à, b, с.

8. Задавались рациональным по технологическим и теплотехническим соображениям продолжительностью старения из промежутка 20 — 180 мин.

9. Определяли температуру старения из выражения (1) путем подстановки коэффициентов а, b, с и заданной (по п.7) продолжительности старения.

10. Проводили старение по найденным параметрам: температура (п,8) и продолжительность старения (п.7).

11, Охлаждение от температуры старения проводили в воде.

Температуру старения Т1 выбирали исходя из заданного предела текучести oo,z по кривой с@,2 — Тст, Кривую строили путем опре деления oo z на образцах из заданной стали, состаренных при различных температурах в интервале 400-550 С, при продолжительности старения 71 = 3 ч. Выбранный интервал температур старения объясняется тем, что в этом диапазоне температур проходят процессы старения всех мартенситно-стареющих сталей, Аналогично происходит выбор температуры старения Tz при длительности старения г2 = 40 мин и Тз при ta = 20.мин.

Конкретные параметры обработки:

1, Операцию аустенизации совмещают с нагревом под горячую пластическую деформацию. Проводили нагрев до 1100—

1200 С, горячую пластическую деформацию и охлаждение с температуры конца горячей пластической деформации (800-900 С), затем механическую обработку.

2, Исходили из необходимого уровня предела текучести 1950 МПа.

По кривым ooz — Тст определяли температуры старения, обеспечивающие заданные уровни предела текучести.

3, При продолжительности старения т1 =-3 ч заданный уровень предела текучести обеспечивает температура Т, 480 С.

4. П ри п родолжител ьн ости старения т2 = 40 мин заданный уровень предела текучести обеспечивает температуру Т2 =

=5000 С, 25

5, При продолжительности старения

tj = 20 мин заданный уровень предела текучести обеспечивает температура Тз =

=530 С.

5 6. Полученные значения температуры и продолжительности старения подставлены в систему уравнений (2):

180 + с 480 . а + b

500 a+b

20+с = 530 а

7, Решали систему уравнений (2), опре15 деляя значение коэффициентов а, Ь, с:а =

1,004 10 з; Ь - — 0,476; с = — 2,079.

8. Задавались продолжительностью старения: х = 20 мин;

20 т" = 50 мин; т " = 180 мин.

9, Определяли температуру старения из выражения (1):

Тст +

1,004 10 — 2,087 10

+ 474,104;

Тст =530 С;

Тст = 495ОС:

Тст =480 С.

30 10. Проводили старение по найденным параметрам:

Тст = 530 С; х = 20 мин;

Тст = 495 С; 7" = 50 мин;

Тст = 480 С; t" = 180 мин.

11. Охлаждение от температуры стареГ ния проводили в воде, а при режиме; Тст -.

=530 С; т = 20 мин, охлаждение проводят на воздухе и в воде, Проводили контроль механических свойств и остаточных напряжений, Результаты контроля показаны в таблице.

Проводили термическую обработку по известному способу.

Режимы и механические свойства, определенные после проведения термической обработки, приведены в таблице.

Иэ таблицы видно, что предлагаемый способ термической обработки позволяет получить лучший комплекс механических свойств. Повышается предел текучести (ooz = 2000 — 2050 МПа по предлагаемому. способу и (7o,z= 1830 — 1990 МПа по известному способу), повышается ударная вязкость

МДж (с 0,37-0,43 . по известному способу до г

0,43 — 0,45 по предлагаемому способу)

Мдж м2 и относительное сужение ф увеличивается

1694665

Охлаждение после старения проводится в. воде для снижения уровня остаточных напряжений.

Пс

Составитель А. Орешкина

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M. Лемчик

Редактор М, Петрова

Заказ 4 131 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производств :.нно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 101 с 43 — 51% по известному способу до 54-56% по предлагаемому способу, Обеспечивается также сокращение технологического цикла и снижение уровня остаточных напряжений.

Предлагаемый диапазон температур и продолжительности выдержки определяют следующими факторами. После аустениэации и охлаждения получают мартенситную структуру. Для упрочнения детали проводят старение. В процессе старения сначала атомы легирующих элементов мигрируют к дислокациям, затем образуются метастэбильные выделения, обогащенные никелем и молибденом, с упорядоченным расположением атомов и структурой а-фазы, далее метастабильные выделения переходят в стабильную фазу типа Ре Мо. После такого цикла термической обработки сталь имеет хорошую пластичность и вязкость. Предлагаемый диапазон времен старения (r) обьясняется тем, что при г < 20 мин процессы старения не успевают пройти, а при т >

>180 мин проходят процессы перестаривания, т.е. идет процесс коэгуляции упрочняющих фэз, что приводит к рэзупрочнению.

Ускоренное охлаждение в воде от температуры старения способствует снижению уровня остаточных напряжений из-ээ создания на поверхности детали сжимающих напряжений.

Согласно предлагаемому способу определяются параметры термической обработки {температура и длительность старения).

5 Формула изобретения

Способ термической обработки деталей иэ мартенситно-стареющих сталей, включающий аустенизацию, охлаждение, механическую обработку и старение, о т л и ч а ю10 шийся тем, что, с целью улучшения комплекса механических свойств, сокращения технологического цикла термической обработки и снижения уровня остаточных напряженйй, предварительно проводят

15 построение зависимостей предела текучести от температуры старения в интервале температур старения 400-550 С и продолжительности старения 20-180 мин, определяют для заданного уровня предела

20 текучести температуры и длительности старения, рассчитывают исходя из системы уравнений г +с — Т +Ь .- =1,2,З (1 а Т + Ь

25 где r u Ti — длительность и температуры старения; а, Ь, с — коэффициенты, зависящие от требуемого предела текучести и марки стали.

30 и далее проводят старение с длительностью в интервале 20 — 180 мин и температурой, определяемой иэ выражения

1 Ь

Тст = — + — у- —.