SU1135781A1 - Способ изготовлени изделий преимущественно из сталей мартенситного класса - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЖНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИЗ СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА, бключакнций скоростной нагрев заготовки выше Аса пластическую деформацию и высокий отпуск, отличающийс  тем. что, с целью повьшени  производи- тельности процесса, пластическую деформацию заготовки ведут в два перехода - на первом переходе прюизвод т формообразование заготовки со степенью деформации 5-10% с одновременным подструживанием до температур  от АС до (АС И00-150с), а на вто ром переходе заготовку прокатывают со степенью деформации не менее 30% при температуре конца первого перехода в изотермическом режиме и при этой же температуре выдерживают в течение 5-10 мин, азатем производ т охлаждение заготовки до температуры § начала бейнитного превращени  со скоростью 3-5 С/мин и последуилцее (О охлаждение на воздухе до температуры с полного мартенситного превращени , 2. Способ ПОП.1, отличаю§ щийс  тем, что высокий отпуск производ т в течение 1-2 ч.

Description

14 Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении прецизионных деталей гидроаппаратуры. Известен спосо.б изготовлени  издеЛИЙ поперечно-клиновой прокаткой, по которому деформацию ведут в два перехода: на первом - при ковочной темпе ратуре, а на втором прокатку осуществл ют при 200-350°С Q. Недостатком данного способа изготовлени  деталей  вл етс  то, что пр деформировании сталей мартенситного класса вследствие интенсивного упрочнени  во врем  прокатки на втором переходе возможно разрушение заготовки , кроме того, материал, именлдий по- вьшенную твердость, трудно поддаетс  обработке резанием. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ изготовлени  изделий из сталей мартенситного класса, включающий скоростной нагрев заготовки выше АС, пластическую деформацию и высокий отпуск 2J. Недостатком известного способа обработки  вл етс  низка  производительность процесса, особенно в слу чае загрузки в печь крупных партий деталей. Цель изобретени  - повышение производительности процесса. Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу изготовлени  изделий преимущественно из сталей мартенситного класса, включающему скоростной нагрев заготовки выше АС пластическую деформацию и высокий отпуск, пластическую деформацию ведут в два перехода - на первом переходе производ т формообразование заготовки со степенью деформации до 5-10% с одновременным подстуживанием до температуры от АС, до Ас +100150 С), а на втором переходе заготов ку прокатьзают со степенью деформации не менее 30% при температуре кон ца первого перехода в изотермическом режиме и при этой же температуре вы держивают в течение 5-10 мин, а зате производ т охлаждение заготовки до температуры начала бейнитного превра щени  со скоростью 3-5 С/мин и последующее охлаждение на воздухе до температуры полного мартенситного превращени . 1 Высокий отпуск производ т в течение 1-2 ч, Замедленное снижение твердости при отпуске легированных сталей св зано с затруднением распада мартенсита и коагул ции карбидов легирующих элементов, а также с процессом вторичного твердени  при высокой пластической деформации клиновой прокаткой , осуществл емой при определенной температуре, с последующими термическими операци ми позвол ет создавать специфическую микроструктуру на стадии предварительной (до отпуска обработки, после которой отпуск стали по сокращенному циклу приводит к получению такой же твердости , как и после отпуска нормальной продолжительности. Предлагаема  обработка проводитс  непосредственно в процессе изготовлени  детали прокаткой и включает не сколько взаимосв занных этапов. Первый этап - формообразование со степенью деформации до 10% с одновременным подстуживанием до температуры от АСЛ до (АС„ +100- 150°с) включает ускоренную гомогенизацию легированного аустенита в услови х, преп тствуницих значительному pocty зерна, После скоростного нагрева в аустените сохран етс  концентрационна  неоднородность по легирующим элементам и, соответственно, по углероду. Непосредственно в процессе деформации на первом этапе (степень деформации 5-10%) на дислокаци х происходит выделение карбидов железа и карбидов легирующих элементов в мелкодисперсной форме. Сразу же после окончани  деформации в св зи с высокой температурой и дисперсностью кар бидов происходит их обратное растворение в аустените, но распределение углерода и легируюпщх элементов уже более равномерное. Деформаци  менее 5% не охватывает все зерна стали и не обеспечивает необходимой гомогенности . Деформаци  более 10% при максимальной температуре обработки способствует ускоренному росту зерна аустенита за счет собиратель™ ной рекристаллизации и ухудшению свойств после термообработки. В процессе прокатки производитс  подсту- живание стали до температуры проведени  второго этапа. Поскольку выделение и растворение карбидов при

максимальной температуре обработки протекает чрезвычайно быстро (несколь ко секунд), подстуживание может начинатьс  одновременно с деформированием первого перехода. Это позвол ет избежать роста зерна и нежелательного перераспределени  легирующих элементов в гомогенном аустените

При отсутствии первого этапа последующа  на втором этапе) деформаци  негомогенного аустенита при более низкой температуре не устран ет полностью областей концентрационной неоднородности но легирующим элементам и углероду, что вызывает после от- пуска неравномерность твердени  детали . Гомогенизаци  за счет снижени  скорости нагрева или увеличени  выдержки при максимальной температуре обработки приводит к резкому сниже- нию производительности труда, значительным потер м легированной стали в виде окалины и поэтому в серийном производстве неприемлема . Цель второго этапа состоит в

формировании субструктуры, стимулирующей выделение из раствора карбидов легирующих элементов в услови х , преп тствующих их обратному .растворению..

Выпадение карбидовлегирующих эле ментов возможно на дефектах кристаллической рещетки уже в процессе гор чей пластической деформации аусте- нита. Однако при №1сокой температуре эти карбиды неустойчивы и склонны к обратному растворению в аустените. Деформацию поэтому следует.вести таютм образом, чтобы одновременно с выделением карбидов формировалась устойчива  дислокационна  субструктура типа полигональной, взаимодействие с которой повьппает стабильность карбидных образований. Дл  формировани  полигональной структуры с легированной стали при температурах выще требуетс  степень деформации не менее 30%.

Однако дислокационна  субструктур в рамках предлагаемого способа  нп етс  лишь промежуточным звеном, способствующим получению относительн устойчивых легированных карбидов, поскольку сохранение этой субструк- туры при- мартен сит ном превргццении приведет к повьшению устойчивости стали и отпуску. Поэтому температурный -HHTepBan деформировани  и услови

последеформационной обработки должны выбиратьс  с учетом последующего распада дислокационной субструктуры, но с сохранением образованного на ее основе распределени  легированных карбидов. Вследствие этого температу ный интервал деформировани  на втором этапе обработки выбираетс  следующим образом: верхн   точка (выше АС на 100-150 С - более высока  температура дп  высоколегированных сталей мартенситного кпасса) соот-; ветствует температуре, вьше которой чрезвычайно трудно получить устойчивое состо ние систеьы карбид-дислокаци  ввиду высокой подвижности дислокаций и атомов легированных элементов; нижн   (точка А)соответствует температуре, ниже которой в легированной стали практически тормозитс  распад закрепленной карбидами дислокационной субструктуры, что может привести к ее переходу в мартенсит и замедлению процессов отпуска.

Последеформационна  выдержка при температуре деформации проводитс  с целью распада полигональной, суб- структуры. Врем  выдержки, определ етс  временем завершени  при данной температуре первичной рекристаллизации не менле 5 мин дп  степени деформации 30% и не более 10 мин дл  более высоких степеней деформации.

После распада полигональной системы в стали сохран етс  достаточно дисперсное распределение карбидов, расположенных преимущественно на далокаци х и других дефектах решетки. Переход дисперсных карбидов и повышенной плотности дефектов в мартенсит оказывает замедл ющее действие на процессы отпуска. Поэтому режим последующего охлаждени  направлен на снижение плотности дислокаций и уменьшение дисперсности карбидов. Это достигаетс  достаточно медленны охлаждением, при котором в стали происходит коагул ци  выделившихс  при деформации карбидов с одновременным освобождением дислокаций от блокирующих частиц, аннигил ци  освободившихс  дислокаций и снижени их плотности. Скорость охлаждени  выбираетс  из услови  максимально возможного снижени  плотности дислокаций при коагул ции блокирующих карбидов, однако в таких пределах, чтобы обеднение матрицы углеродом

за врем  охлаждени  до точки начала бейнитного превращени  не вызвало снижени  устойчивости аустенита в бейгл1тной области и частичного бай- нитного превращеьш  при охлаждении на воздухе, что ухудшает свойства стали после Термообработки Этим услови м отвечает скорость охлаждени  З-З С/мин.В результате обработки сталь после охлаждегш  на воздухе имеет мартенситную структуру с низкой плотностью дислокаций, в которой содержитс  значительное количество карбидов , легирующих элементов, что позвол ет уменьшить (до 1-2 ч) продолжительность наиболее длительной час ти отпуска, св занной с образованием специальных карбидов, и снизить про вление эффекта вторичного твердени 

Способ осуществл етс  следующим образом.

Заготовку нагревают до койочной температуры и подают в прокатное устройство, Клинь ми первого этапа производ т предварительное формообразование заготовки со степенью деформации до 10Z. В это врем  производ т подстуживание заготовки до температуры от до (А( С и деформируют ее клиновыми инструментами второго перехода, причем степень деформации на этом переходе должна составл ть не менее 30%, и прокатка ведетс  при относительно посто нной температуре за счет выделени  теппа деформации, подогрева инструмента и т.д. После завершени  формообразовани  заготовка по лотку скатываетс  в термостат и выдерживаетс  в нем в течение 5-)О мин при температуре второго переход а/Деформации. Далее заготовки выталкиваютс  в печь и охлаждаютс  вместе с ней с.о скоростью 3-5 С/мин до температуры начала бейнитного превращени . При достиже5 НИИ этой температуры заготовки извлекают из печи и охлаждают на воздухе до температуры полного мартенсит но го превращени  (менее 200с) после чего производ т высокий отпуск

0 в течение 1-2 ч.

Пример. Обрабатывают заготовки из стали 18Х2Н4МА, предназ . наченные дл  изготовлени  прецизионных деталей гидроаппаратуры. Заготов5 ки 18X62 н«:-ревают до -IIOO C-и

подвергают поперечно-клиновой прокатке в два этапа.: на первом этапе -сте- пень деформации составл ет 8-10%, а на втором - 40%, при этом во вре0 м  прокатки на первом этапе заготовку подстуживают сжатым воздухом до 950-930°С, а на втором этапе прокатку ведут на подогреваемом инструменте без охлаждени  воздухои, что

5 обеспечивает изотермические услови  прокатки на втором этапе. После окончани  деформации заготовки по лотку скатываютс  в термостат, представл ю; щий собой проходческий индуктор,.где

Q выдерживают в течение Вмин.Далее заготовки выталкиранэт из термостата в печь СШОЛ-1...6/11-MI иохлаждают вместе с ней до . Затем заготовки высыпают из TiipM и охлаждают на воздухе до 180 С. Последующий высокий отпуск ло температуры . в течение 1,3 ч обеспечивает твердость прокатанной заготовки НРС 24-26.

Таким образом, использование предлагаемого способа позвол ет сократить врем  обработки, что видно также из таблицы.

Режим термообработки,

Способ Прокатка ( ;

) Охлаждение в таре

Высокий отпуск (t 690°С; С

Прокатка ( С; , -8%

t 950-9 30;е2 40%) Охлаждение в индукторе , печи и на воздухе

Б ЛСОКИЙ отпуск ( 1,3 ч)

Врем  см гчающей обработки партии, ч

о

28

6 ч)

1.3

23,3

Claims (2)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИЗ СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА, Включающий скоростной нагрев заготовки выше Ас^, пластическую деформацию и высокий отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, пластическую деформацию заготовки ведут в два перехода — на первом переходе производят формообразование заготовки со степенью деформации 5—10% с одновременным подструживанием до температуры от Ас^ до (Ас^ +100-150°с), а на вто ром переходе заготовку прокатывают со степенью деформации не менее 30% при температуре конца первого перехода в изотермическом режиме и при этой же температуре выдерживают в течение 5—10 мин, а затем производят охлаждение заготовки до температуры q начала бейнитного превращения со скоростью 3—5 С/мин и последующее охлаждение на воздухе до температуры полного мартенситного превращения.

2. Способ поп.1,отличающ и й с я тем, что высокий отпуск производят в течение 1—2 ч.

SU .... 1135781

4135781