Спосіб зміцнення метастабільних аустенітних сталей

Реферат: Винахід належить до способів зміцнення аустенітних метастабільних сталей. Спосіб включає гартування сталі з 950-1100 °C, холодну пластичну деформацію зі ступенями деформації 3050 %, подальший нагрів на 50-70 °С вище температури початку перетворення мартенситу деформації в аустеніт, витримку 10-30 хв, охолодження на повітрі до 300 °С, витримку при цій температурі 1 годину та охолодження на повітрі до кімнатної температури. Винахід дозволяє одержати вироби з високою міцністю та пластичністю. UA 108170 C2 (12) UA 108170 C2 UA 108170 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до металургійного виробництва чорних металів, а саме способам зміцнення сталей з метастабільним аустенітом. Відомо спосіб зміцнення метастабільних аустенітних сталей, що включає гартування з 9501100 °C і холодну пластичну деформацію (ХПД) зі ступенями ε=30-50 %. Однак при досягненні в результаті зміцнення тимчасового опору σв=1000 МПа, відносне подовження складає 10 %, що у багатьох випадках не задовольняє вимогам. (Гольдштейн М.И. Специальные стали /М.И. Гольдштейн, С.В. Грачев, Ю.Г. Векслер. - 2 изд. перераб. и доп.-М.:МИСИС- 1999. -408 с.). Відомо спосіб зміцнення метастабільних аустенітних сталей, що включає гартування з 9501100 °C і холодну пластичну деформацію (ХПД) зі ступенями ε=30-50 %, подальший нагрів на 300 °C і витримку при цій температурі (Берштейн М.Л. Структура деформированных металлов /М.Л. Бернштейн.- М.: Металлургия.- 1977.- 431 с.). Однак при збереженні підвищеної міцності не вдається значно збільшити пластичність. Відомо спосіб зміцнення метастабільних аустенітних сталей (прийнято за найближчий аналог), що включає гартування з 950-1100 °C і холодну пластичну деформацію (ХПД) зі ступенями ε=30-50 %, нагрів на 700 °C з витримкою 10-30 хв., подальше охолодження на повітрі, в результаті якого забезпечується підвищення пластичності, проте рівень межі течії порівняно невеликий (Малинов Л.С. ресурсосберегающие экономнолегированные сплавы и упрочняющие технологии, обеспечивающие эффект самозакалки /Л.С. Малинов, В.Л. Малинов.Мариуполь.- "Рената", 2009.- 584 с.). У основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб зміцнення метастабільних аустенітних сталей, в якому за рахунок зміни режиму термообробки досягається підвищений рівень механічних властивостей, зокрема межі течії і пластичності. Для вирішення поставленої задачі в способі зміцнення метастабільних аустенітних сталей, що включає гартування з 950-1100 °C, холодну пластичну деформацію (ХПД) зі ступенями ε=3050 %, подальший нагрів і витримку 30 хв., відповідно до винаходу, температуру нагріву встановлюють на 50-70 °C вище за температуру початку перетворення, мартенсіту деформації в аустеніт, а після витримки 10-30 хв. охолоджують до 300 °C, витримують при цій температурі впродовж години, після чого охолоджують на повітрі. В основу винаходу покладений принцип отримання після запропонованого способу зміцнення разом з мартенситом метастабільного аустеніту, що перетворюється при випробуваннях механічних властивостей в мартенсит деформації, кількість якого в зоні руйнування після випробувань на розрив не повинно перевищувати 15-20 %. При нагріванні після ХПД нижче, ніж температура початку перетворення мартенсіту деформації в аустеніт Ан+50 °C, утворюється в структурі після охолодження менше 20 % метастабільного аустеніту, що не дозволить істотно підвищити пластичність. Нагрів вище Ан+70 °C приведе до того, що кількість мартенситу в структурі стане 30-40 %. Це викликає істотне зниження межі течії. Охолодження заздалегідь підданою ХПД сталі з міжкритичного інтервалу температур (МКІТ), перетворення до 300 °C і витримка при цій температурі 1 г забезпечує стабілізацію метастабільного аустеніту, що залишився. Нижча, ніж 300 °C температура, вимагає більшої тривалості витримки, що знижує продуктивність процесу, а більш висока температура нагріву, ніж 300 °C, викликає дестабілізацію аустеніту, активізує утворення мартенситу деформації при випробуваннях механічних властивостей і, відповідно, знижує пластичність. Температурно-тимчасові інтервали термообробки після гартування і ХПД, запропоновані в заявці, дозволяють отримати поєднання високих міцнісних властивостей при достатній пластичності. Відхилення від вказаних температурно-тимчасових інтервалів в меншу або більшу сторону знижує або міцнісні або пластичні властивості. Дослідження по розробці запропонованого способу зміцнення метастабільних аустенітних сталей проведені в ГВУЗ "ПДТУ" на кафедрі "Матеріалознавство". Приклад 1 Метастабільна аустенітна сталь 14 × 14Г12СТ у вигляді дроту 4 мм гартували з 950 °C, піддавали ХПД при кімнатній температурі на 30 %, нагрівали на Ан + 50 °C (550 °C), витримували 10 хв., охолоджували на повітрі до 300 °C, витримували при цій температурі 1 г і охолоджували до кімнатної температури. В результаті отримано наступний рівень механічних властивостей: σ0,2=1000 МПа, σв=1100 МПа, δ=18 %. Застосування способу зміцнення у відповідність з найближчим аналогом - гартування з 950 °C, ХПД на ε=30 %, нагрів на 700 °C (вище за температуру завершення перетворення мартенсіту деформації в аустеніт Ак), витримка 10 хв., охолодження на повітрі до кімнатної 1 UA 108170 C2 5 10 15 20 25 30 температури, дозволило отримати нижчу межу течії при близьких значеннях межі міцності і відносного подовження: σ0,2=620 МПа, σв=1150 МПа, δ=19 %. Приклад 2 Метастабільну аустенітну сталь 14 × 12Г12СТ у вигляді дроту 4 мм гартували з 1100 °C, деформували плющенням на 50 %, нагрівали на Ан + 70 °C (570 °C), витримували 30 хв., охолоджували на повітрі до 300 °C, витримували при цій температурі 1 г і охолоджували на повітрі до кімнатної температури. В результаті отримано наступний рівень механічних властивостей: Σ0,2=1020 МПа, σв=1120 МПа, δ=19 %. Після застосування способу зміцнення відповідно до прототипу: гартування з 1100 °C, ХПД плющенням на ε= 50 %, нагрів на 700 °C, витримка 30 хв., охолодження на повітрі до кімнатної температури, отримані наступні механічні властивості: σ0,2=750 МПа, σв=1220 МПа, δ=18 %. Приклад 3 Аустенітна метастабільна сталь 20 × 14Г14 у вигляді дроту 4 мм гартували з 950°, деформували розтягуванням на 37 %, нагрівали на Ан + 70 °C (520 °C), витримували 20 хв., охолоджували на повітрі до 300 °C, витримували при цій температурі 1 г і охолоджували на повітрі до кімнатної температури. В результаті отримані наступні механічні властивості: σ0,2=1100 МПа, σв=1180МПа, δ=17 %. Після застосування способу зміцнення відповідно до прототипу: гартування з 1100 °C, ХПД на 37 %, нагрів на 700 °C, витримка 20 хв., охолодження до кімнатної температури, отримані наступні механічні властивості: σ0,2=710 МПа, σв=1200 МПа, δ=20 %. Наведені дані показують ефективність запропонованого способу зміцнення метастабільних аустенітних сталей. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб зміцнення метастабільних аустенітних сталей, що включає гартування з 950-1100 °C, холодну пластичну деформацію (ХПД) зі ступенями деформації 30-50 %, подальший нагрів, витримку 10-30 хв та охолодження на повітрі, який відрізняється тим, що температуру нагріву після ХПД встановлюють на 50-70 °C вище за температуру початку перетворення мартенсіту деформації в аустеніт, а після витримки охолоджують до 300 °C, витримують при цій температурі впродовж години і потім охолоджують на повітрі. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2