SU1022997A1 - Method of mechanical heat treatment of metastable austenitic steels - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЁС (ГОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАСТАБИЛЬНЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, включающий пластическую деформацию, старение и закал1ку , о т л и ч а ю Щ и и с   тем, что, с целью повышени  пластичности стали, деформацию провод т в интервв ле протекани  мартенситных превраще НИИ в два этапа: сначала осуществл ют деформацию со степенью, обеспечивающей получение 20- tO S-мартенсита, затем нагревают выше температуры окончани  обратного - У превраще ни , но ниже е - превращени , охлаждают и провод т деформацию до получени  30-70% -мартенсита. 2. Способ по п.2, о тли ч .а ю щи и с   тем, что после второго этапа пластической деформации перед закалкой провод т нагрев и изотермическую выдержку в течение 10-30 ч при температуре на 10-30 С ниже начала обратного (X .У превращени . О 1C ю со QD ч11. METHOD OF MECHANICAL TERMICITY (GOI TREATMENT OF METASTABLE AUSTENITE STEELS, including plastic deformation, aging and hardening, so that, in order to increase the ductility of steel, the deformation is carried out in the interval of leakage of martensit Conversion to scientific research institutes in two stages: first, the deformation is carried out with a degree ensuring the production of 20-tO S-martensite, then heated above the temperature of the end of the reverse - Y transformation, but below the e-transformation, cooled and deformed to obtain 30-70% -martensite. 2. Sposo b according to claim 2, about aphids and so that after the second stage of plastic deformation, before heating, heat and isothermal aging are carried out for 10–30 hours at a temperature 10–30 ° C below the beginning of the reverse (X. At the transformation. About 1C s with QD P1

Description

Изобретение относитс  к машино строению и металлообработке и может быть использовано дл  механико-термической обработки аустенитных ста лей в металлургическом и машиностро- .ительном производстве.The invention relates to mechanical engineering and metalworking and can be used for mechanical-thermal treatment of austenitic steels in metallurgical and machine-building production.

Известен способ упрочнени  сталей с нестабильным аустенитом на Fe-Cr- Мп основе, включающий закалку, теплую пластическую деформацию при на 20-100С нижеМй, затем холодную пластическую деформацию и в заклю.чение - низкотемпературный отжиг . Данный способ не повышает пластичность сталей.There is a method of hardening steels with unstable austenite on a Fe-Cr-Mn base, including quenching, warm plastic deformation at 20-100 ° C below Me, then cold plastic deformation and, in closing, low-temperature annealing. This method does not increase the ductility of steel.

Известен способ упрочнени  аустенитных дисперсионно-твердеющих сталей , включающий закалку, затем холодную пластическую деформацию и старение , по которому в заклочение провод т теплую деформацию при температуре выше Mot, но на 200- 00°С ниже температуры старени , при этом после теплой деформации проводит последеформационную выдержку при этих же температурах 2 . Этот способ понижает фактически пластичность сталей, такA known method of hardening austenitic dispersion hardening steels, including hardening, then cold plastic deformation and aging, in which warm deformation is performed at a temperature above Mot, but 200–00 ° C below the aging temperature, and after warm deformation, the postdeformational holding at the same temperatures 2. This method actually reduces the ductility of steel, so

как заключительной операцией обработки  вл етс  пластическа  деформаци .as the final processing step is plastic deformation.

Известен также способ упрочнени  железомарганцевых сплавов, сометающий пластическую деформацию на 30100 С ниже температуры обратного мартенситного превращени  с деформацией при температуре на 20- С ниже температуры М ос 31 . Этот способ обработки также приводит к снижению пластичности аустенитных сталей.There is also known a method of hardening ferromanganese alloys, which stabilizes plastic deformation 30100 ° C below the temperature of the reverse martensitic transformation with deformation at a temperature 20 ° C below the temperature M = 31. This method of treatment also leads to a decrease in the plasticity of austenitic steels.

Повышение прочности сталей с де формационно-метастабильным аустенитом в указанных способах достигаетс  за счет деформационного и фазового наклепа аустенита при пластической деформации и при образовании прочного мартенсита деформации. Именно поэтому конечной операцией обработки  вл етс  не закалка, см гчающа  аустенитные стали, а пластическа  деформаци  с низкотемпературным отжигом. Пластичность сталей, обработанных указанными способами, не повышаетс , а сохран етс  на прежнем уровне или уменьшаетс .An increase in the strength of steels with deformation-metastable austenite in these methods is achieved due to the deformation and phase hardening of austenite during plastic deformation and in the formation of strong deformation martensite. That is why the final processing operation is not quenching, softening austenitic steels, and plastic deformation with low-temperature annealing. The ductility of the steels treated by these methods does not increase, but remains at the same level or decreases.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ механико-термической .обработки мётастабильных аустенитных сталей, вк/точающий пластическую деформацию, старение и закалку k .The closest to the proposed is the method of mechanical-thermal treatment of metastable austenitic steels, VK / plastic deformation, aging and hardening k.

. В результате такой обработки сталь упрочн етс , пластичность ее не увеличиваетс  (( , а показатель О падает (табл. 1) , резко уменьшаетс  также ударна  в зкость.. As a result of this treatment, the steel is strengthened, its ductility does not increase ((, while the indicator O falls (Table 1), the impact strength also sharply decreases.

Т а б   и ц а 1T a b and c a 1

В воде (типовой 230 650 режим) Закалка + 620-750 820-950 +деформаци  npH-tO ... + старение при (50°С, 30 ч, + нагрев , 8 мин охл, вода Данный способ не позвол ет повысить пластичность стали, а относитель нов удлинение резко уменьшаетс . Уменьшение относительного удлинени , а такие ударной в зкости обусловле60 70 2,6 25-30 65-70 0,7 но ,тем, что при относительно низком нагреве под закалку ( , 8 мин) не раствор ютс  хромистые карбиды , выделившиес  в процессе дли тельного старени  при , а аустенит оказываетс  фазонаклепанным в результате о - f п|эевращени , реали зующегос  при нагреве до . Цель изобретени  - повышение пластичности стали. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу механикотермической обработки метастабильных аустенитных сталей, включающему плас тическую деформацию, старение и закалку, деформацию провод т в интервале протекани  мартенситных прев ращений в два этапа, сначала ос чцест вл ют деформацию со степенью, обеспёчйва дей получение 20- 0 -мартен сита, затем нагревают вьше температуры окончани  обратного - У прев ращени , но ниже ОС- Jj превращени , охлаждают и затем провод т деформацию до получени  30-70 о{ -мартенсита После второго этапа пластической деформации перед закалкой провод т нагрев и изотермическую выдержку в течение 10-30 ч при температуре на Ю-ЗО С-ниже начала обратного ; превращени . В нержавеющих мeтactaбильныx аустенитных и аустенито мартенситных стал х, особенно в хромомарганцевых и хромоникельмарганцевых, при холодной деформации обычно протекают дда вида мартенситных превращений: и/J - Об , интенсивность протекани  которых в зависимости от степени деформации неодинакова. Температурный интервал обратных превращений - и Qi- при нагреве также существенно различен:соответственно гоо-зоо с и soo-yso c. в предлагаемом способе в отличие от известных деформаци  проводитс  при одной температуре, когда имеют место оба вида дефор мационного марТенситного превращени , например при комнатной температуре в два эта па. Сначала деформацию провод т до степени/ обеспечивающей получение в структуре стали максимально возможного количества -мартенсита, (деформаци  приt°С ЛЛл), затем сталь нагреваетс  до 300-400 С, т.е выше конца -т превращени , но ни же температуры начала а(, у превращени . После охлаждени  сталь сно ва деформируют до степени, обеспечи вающей получение в структуре стали ЗО-УО Л-мартенсита ( деформаци  , и провод т высоко10 7Ц температурный нагрев 11000-1 I под закалку на аустенит. Частна  цель пластической деформации стали в предлагаемом способе получение в структуре стали значи- тельного количества 30-70% мартенситной фазы. Орнако сщноразовой деформацией такое количество мартенсита деформации можно получить практически только в малоуглеродистых или безуглеродистых высокопластичных метастабильных сплавах. В стал х с повышенным содержанием углерода (азота) {0,2-0,и; одноразова  пластическа  деформаци  с протеканием - и У- об превращений, быстро исчерпыва , запас пластичности стали, исключает возможность получени  в структуре должного количества мартенсита деформаций до наступлени  чрезмерного охрупчивани  и даже разрушени  { за исключением гидроэкструзии при больших давлени х. Промежуточный низкотемпературный нагрев в данном способе не только переводит -мартенсит в аустенит, но и стабилизирует аустенит по отношению к деформированному пр мому у - превращению при последующей деформации, тем самым увеличива  запас пластичности стали и обуславлива  возможность проведени  суммарной деформации до больших степеней и получени  необходимого количестварб-мартенсита деформации в структуре деформированной стали. Таким образомг, предлагаемый способ существенно отличаетс  от известных по форме проведени  ЛредваритеЛЬ ной /перед закалкой на аустенит) .пластической деформации нЪстабильной аустенитной стали. Физическа  сущность процессов, т.е. повышение пластичности метаста:бильных аустенитных и аустенитномартенситных сталей, также существенно отличаетс  от таковой в известных способах. В известных способах с целью повышени  прочности деформационным мартенситным превращением вызывают фазовый наклеп, упрочнение от которого должно сохранитьс  после окончательного нагрева. В предлагаемом способе главным  вл етс  повышение стабильности аустенйта по отношению к мартенситным превращени м при пластической деформации в отдельны микрообъемах за счет повышени  легированцости аустенита в этих микрообъемах, т.е. снижени  в них точки Мл . Повышение легированности отдельных микрообъемов аустенита, т.е. полумение химически неоднороднего аустенита в микроскопическом . Масштабе, обусловлено в предлагаемой способе действием трех основных факторов: разной растворимостью легирую щих элементов в аустените и мартенси те, развитостью (большой площадью) межфазной поверхности из-за высбкой дисперности мартенсита деформации в метастабильных аустенитнь1х стал х и астрономическим повышением скорости диффузии элементов на межфазной границе ( и в прилегающей к ней зоне) аустенит - мартенсит при протекании обратного мартенситного превращени  при нагреве. Таким образом, реализаци  предлагаемого способа обработки позвол ет получить микроскопические области стабильного при деформации аустенитаIn water (typical 230 650 mode) Hardening + 620-750 820-950 + deformation npH-tO ... + aging at (50 ° С, 30 h, + heating, 8 min cool, water This method does not allow to increase the ductility steel, and the relative elongation decreases sharply. The decrease in the relative elongation, and such toughness due to 60 70 2,6 25-30 65-70 0.7 but due to the relatively low heating for quenching (, 8 min) is not a solution chromium carbides precipitated during long aging at, and austenite is phasic-sticking as a result of the f – f | The purpose of the invention is to increase the ductility of steel. The goal is achieved by the method of mechanical thermal treatment of metastable austenitic steels, including plastic deformation, aging and hardening, the deformation is carried out in the course of martensitic transformations in two stages, first are deformed with a degree ensuring that 20–0 martens are obtained, then heat up the temperature of the end of the reverse — converting, but below the OS — Jj transformation, cool, and then carry out deformations of about 30-70 to yield {martensite After the second stage of plastic deformation before quenching is carried out heating and isothermal exposure for 10-30 hours at a temperature in Yu-LP C below the onset of the reverse; transform. In corrosion-free metastable austenitic and austenitic martensitic steels, especially in chromium-manganese and chromium-nickel-manganese ones, during cold deformation, usually dana of martensitic transformations occur: and / J - Ob, the intensity of which varies depending on the degree of deformation. The temperature range of the inverse transformations - and Qi- when heated is also significantly different: respectively, goosoo c and soo-yso c. in the proposed method, in contrast to the known, deformation is carried out at one temperature, when both types of deformation marTen transformation occur, for example, at room temperature at two times. First, the deformation is carried out to the extent that the maximum possible amount of martensite is obtained in the steel structure (deformation at t ° C LLL), then the steel is heated to 300-400 ° C, i.e. above the end of the transformation, but below the onset temperature (at the transformation. After cooling, the steel is re-deformed to the extent that the L-martensite is obtained in the structure of the ZO-UO steel structure (deformation, and the high-temperature heating of 11000-1 I is carried out at 10 ° C for austenite hardening). in the proposed method, the floor A considerable amount of 30-70% of the martensitic phase is formed in the steel structure. Ornacular deformation, this amount of deformation martensite can be obtained practically only in low-carbon or carbon-free highly plastic metastable alloys. In steel x with an increased carbon content (nitrogen) {0.2-0 , and; one-time plastic deformation with leakage - and Y - about transformations, quickly exhausted, the stock of plasticity of steel, eliminates the possibility of obtaining in the structure of an appropriate amount of martensite deformations before excessive embrittlement and even breaking {except at high hydrostatic pressures. Intermediate low-temperature heating in this method not only translates -martensite into austenite, but also stabilizes austenite with respect to the deformed direct y-transformation during subsequent deformation, thereby increasing the ductility of steel and causing the total deformation to high degrees and obtaining the required amount of -martensite deformation in the structure of deformed steel. Thus, the proposed method differs significantly from that known in the form of Lredvarital or before quenching for austenite. Plastic deformation of nstable austenitic steel. The physical essence of the processes, i.e. The increase in plasticity of the metastatus: austenitic and austenitic-martensitic steels, is also significantly different from that in the known methods. In the known methods, in order to increase the strength by the deformation martensitic transformation, they cause phase hardening, the hardening of which should be preserved after the final heating. In the proposed method, the main thing is to increase the stability of the austenite with respect to martensitic transformations during plastic deformation in separate microvolumes due to the increase in austenite doping in these microvolumes, i.e. decrease in their points ml. Increased doping of individual microvolumes of austenite, i.e. the half-knowing of chemically inhomogeneous austenite in the microscopic. The scale of the proposed method is determined by three main factors: different solubility of alloying elements in austenite and martensite, development (large area) of the interfacial surface due to deformation of martensite deformation in metastable austenite steels and astronomical increase in the diffusion rate of elements at the interfacial boundary (and in the zone adjacent to it) austenite-martensite during the reverse martensitic transformation during heating. Thus, the implementation of the proposed method of processing allows to obtain microscopic areas of austenite stable under deformation.

Типовой: закалка что и  вл етс  причиной резкого повышени  пластичности деформационно-метастабильных аустенитных сталей. Пример. Сталь 32Х10Г7НЗ, содержащ} ю,%: С 0,32 Сг 10,2, МП7,Ь 44 3,7, при 20°С деформируют на 15 раст жением, затем нагревают до и выдерживают 10 мин, охлаждают , затем ещё раз, деформируют раст жением на 221 П|Ьи 20°С и закаливают сталь в воде после нагрева на и выдержки при этой температуре 7 мин (режим а). Другой режим обработки дополнительно включает длительное старение перед закалкой: деформаци  при на 15 раст жением + отпуск 10 мин, + раст жение на 26% + старение , 30 ч + закалка в воде от .1070°С после 7 мин выдержки (режим б} .. Результаты механических свойств представлены в табл. 2. Т а б л и ц а 2Typical: quenching, which is the reason for the sharp increase in plasticity of deformation-metastable austenitic steels. Example. Steel 32Kh10G7NZ, containing} o,%: C 0.32 Cg 10.2, MP7, L 44 3.7, at 20 ° C is deformed by 15 stretching, then heated to and kept for 10 minutes, cooled, then again, they are deformed by stretching to 221 P | l of 20 ° C and quenched the steel in water after heating and holding at this temperature for 7 minutes (mode a). Another treatment mode additionally includes prolonged aging before quenching: deformation at 15 stretch + tempering 10 min, + stretch 26% + aging, 30 h + quenching in water from .1070 ° С after 7 min exposure (mode b}. The results of the mechanical properties are presented in Table 2. T a b e and c a 2

Claims (2)

1. СПОСОБ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАСТАБИЛЬНЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, включающий пласти ческую деформацию, старение и закальку, о т л и ч а ю Щ ий с я тем, что, с целью повышения пластичности стали, деформацию проводят в интервале протекания мартенситных превращений в два этапа: сначала осуществляют деформацию со степенью, обеспечивающей получение 20-40% ζ-мартенсита, затем нагревают выше температуры окончания обратного С-* У превращения , но ниже еС -* Υ превращения, охлаждают и проводят деформацию до получения 30-70% -мартенсита.1. METHOD OF MECHANICAL AND THERMAL TREATMENT OF METASTABLE AUSTENITIC STEELS, including plastic deformation, aging and hardening, based on the fact that, in order to increase the ductility of steel, the deformation is carried out in the range of martensitic transformations stage: first carry out the deformation with a degree that provides 20-40% ζ-martensite, then heat above the end temperature of the reverse C- * Y transformation, but below the eC - * Υ transformation, cool and deform to obtain 30-70% martensite . 2. Способ по п.2, о тли ч .а ю щ и й с я тем, что после второго этапа пластической деформации перед р закалкой проводят нагрев и изотермическую выдержку в течение 10*30 ч при температуре на 10-30°С ниже начала обратного & превращения.2. The method according to claim 2, with the fact that after the second stage of plastic deformation, before hardening, heating and isothermal holding is carried out for 10 * 30 hours at a temperature of 10-30 ° C lower beginning reverse & turning. J „„1022997J „„ 1022997