Спосіб обробки хроммарганцевих сталей

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам обработки хромомарганцевых сталей мартенситноаустенитного класса. Известны способы обработки хромоникелевых и хромомарганцевых сталей с метастабильным аустенитом (Богачев И.Н., Лепехина Л.И, Влияние холодной пластической деформации на структуру и механические свойства сталей. Известия АН СССР, Металлы, 1974, №3, с.157 - 164; Малинов Л.М., Конопляшко В.И., Никопорец Н.М. Упрочнение сталей холодной пластической деформацией, Известия ВУЗов. Черная металлургия, 1983, №11, с.112 - 116), включающие закалку, холодную пластическую деформацию прокаткой со степенями обжатия 10 50% и последующее старение (отжиг) при температурах 350 - 480°C. Однако использование более жесткой деформации прокаткой в одном направлении с последующей деформацией при испытаниях не позволяет повысить пластичность одновременно с повышением прочности. Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и технической сущности является способ обработки хромомарганцевых сталей (а.с. СССР №1765206, кл. C21D6/00 от 30.09.92, Бюл. №36), включающий закалку с 1000 1100°C в масле, отпуск при 200 - 300°C, холодную деформацию кручением со степенями 5 - 15% и последующий отпуск 200 - 300°C. Однако этот способ повышает одновременно прочностные свойства и пластичность хромомарганцевых сталей лишь с преимущественно аустенитной структурой. Существенным его недостатком является невозможность одновременного повышения прочностных и пластических свойств мартенситно-аустенитных сталей с преимущественно мартенситной структурой, поскольку осуществление деформации при обработке и испытаниях (эксплуатации) в одном направлении интенсифицирует превращение остаточного аустенита в мартенсит в процессе испытаний, что и снижает пластичность. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа обработки хромомарганцевых сталей за счет изменения направления деформации обработки и, т.е. осуществления ее реверсивно той, которая будет иметь место при испытаниях либо эксплуатации, что обеспечивает одновременное повышение прочностных и пластических свойств мартенситноаустенитных сталей и за счет этого увеличивает долговечность и снижает металлоемкость деталей машин. Поставленная задача решается тем, что в способе обработки хромомарганцевых сталей, включающем закалку, низкотемпературный отпуск и холодную деформацию кручением со степенями 5 - 15% согласно изобретению предварительную деформацию осуществляют реверсивно деформации при испытаниях либо эксплуатации. Хромомарганцевые стали мартенситноаустенитного класса после закалки и низкого отпуска содержат значительные количества 50 70% мартенсита и метастабильный остаточный аустенит. Предварительная холодная деформация вызывает в них частичное превращение остаточного аустенита в мартенсит, что увеличивает предел текучести. Реверсирование деформации кручением значительно уменьшает интенсивность деформационного превращения остаточного аустенита в мартенсит при деформировании в противоположную сторону в условиях испытаний либо эксплуатации. Это обусловлено тем, что при реверсировании деформации для мартенситного превращения уже не реализуются прежние кристаллографические ориентировки, сокращается число потенциальных мест зарождения и направлений роста мартенситных кристаллов, снижается сопротивление повторному нагружению по эффекту Баушингера. В результате деформационное превращение остаточного аустенита в мартенсит в этих условиях нагружения развивается со значительно меньшей (в 2-3 раза) интенсивностью, более продолжительно и обеспечивает наряду с самоупрочнением наиболее эффективную релаксацию микронапряжений, что и вызывает одновременное повышение прочностных и пластических свойств сталей. Таким образом, обработка по предложенному способу отличается осуществлением холодной деформации реверсивно деформации при испытаниях либо эксплуатации и обеспечивает одновременное увеличение прочностных и пластических свойств мартенситно-аустенитных сталей. Проведение обработки по известному способу, взятому за прототип, с деформацией кручением при выполнении обработки и при испытаниях либо эксплуатации в одном направлении (без реверсирования) вызывает чрезмерно интенсивное превращение аустенита в мартенсит в процессе испытаний или эксплуатации, что снижает пластичность сталей мартенситно-аустенитного класса в сравнении с обычной термообработкой закалкой и низким отпуском. Предложенный способ обработки хромомарганцевых сталей опробован в лабораторных условиях Мариупольского металлургического института (ныне Приазовского государственного технического университета). Образцы хромомарганцевых сталей и закаливали с 900 - 980°C в масле и отпускали при температуре 180 - 200°C, 2 часа. Затем их подвергали предварительной деформации кручением со степенями деформации 5 - 15% на машине КМ-501, снабженной специальным устройством для реверсирования деформации. Скорость деформации составляла причем ее направление было противоположным тому, которое затем использовалось при испытаниях или эксплуатации. Результаты испытания механических свойств сталей приведены в таблице. Из таблицы следует, что обработка по предложенному способу повышает одновременно прочностные и пластические относительный сдвиг) свойства при кручении. Обработка мартенситно-аустенитных сталей по способу прототипа, т.е. с предварительной холодной деформацией и деформацией при испытаниях (эксплуатации) в одном направлении, вызывает снижение пластичности и не реализует технического эффекта. Эффективность предложенного способа заключается в повышении комплекса прочностных и пластических свойств хромомарганцевых сталей мартенситно-аустенитного класса, в результате чего может быть снижена металлоемкость деталей, увеличена их долговечность, а также возможности его применения для деталей цилиндрической формы (для которых другие способы деформации не применимы), работающих на кручение.