×
25.08.2017
217.015.c597

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДЕФОРМАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АУСТЕНИТНОЙ ВЫСОКОМАРГАНЦЕВОЙ СТАЛИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке аустенитных высокомарганцевых сталей с TWIP-эффектом, и может быть применено в автомобилестроении для производства несущих конструкций автомобиля. Для получения оптимальной комбинации прочности и пластичности стали проводят предварительный гомогенизационный отжиг слитка из аустенитной стали, содержащей в химическом составе марганец не менее 15% и алюминий не менее 1,5%, при температуре 1223 - 1423K в течение 2 - 8 часов, многократную ковку слитка при температуре 1223 – 1423К с суммарной истинной степенью деформации не менее 1.2. После ковки сталь подвергается гомогенизационному отжигу при 1223 - 1423К в течение 2 - 8 часов и последующей многократной горячей прокатке при 773 – 1423К с суммарной истинной степенью деформации не менее 2. Горячекатаную сталь подвергают отжигу в течение 1-2 часов при 1223 - 1423К, холодной деформации путем прокатки при температуре 293К до суммарной истинной степени не менее 3, с последующим рекристаллизационным отжигом в интервале температур 873 - 973К в течение 30 – 60 минут. 2 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке аустенитных высокомарганцевых сталей, и может быть применено в автомобилестроении для производства несущих конструкций автомобиля.

Высокомарганцевые аустенитные стали с TWIP эффектом (twinning induced plasticity – пластичность наведенная двойникованием) являются одними из наиболее перспективных материалов, используемых в автомобильной промышленности. Стали данного класса чрезвычайно пластичны и характеризуются высоким уровнем деформационного упрочнения, что делает их привлекательными для широкого применения в автомобильной промышленности. Очень большое деформационное упрочнение обеспечивается за счет деформационного двойникования, которое приводит к структурному упрочнению по закону Холла-Петча, и деформационного упрочнения благодаря росту плотности дислокаций при деформации [C.M. Young, O.D. Sherby. Sub-Grain Formation and Sub-Grain-Boundary Strengthening in Fe-Based Materials. J. Iron Steel Inst. 211 (1973) 640]. Таким образом, существенного повышения предела текучести сталей данного класса можно добиться в результате холодной пластической обработки. Однако повышение прочности в этом случае сопровождается падением пластичности. Сохранение достаточно высокого уровня пластичности и увеличение прочности может быть достигнуто за счет формирования в стали ультрамелкозернистой структуры, которая может быть получена в результате специальной деформационно-термической обработки, сочетающей холодную деформацию и отжиг [Y. Estrin, A. Vinogradov. Extreme grain refinement by severe plastic deformation: A wealth of challenging science. Acta Mater. 61 (2013) 782 - 817].

Известен способ получения горячекатаной полосы из хорошо деформируемой в холодном состоянии, высокопрочной аустенитной стали для легких конструкций с высоким содержанием марганца, алюминия и кремния, а также обладающей TWIP эффектом (Патент RU2335358, опубликованный 10.10.2008). Сущность способа заключается в том, что сталь для легких конструкций разливают на машине непрерывной разливки в непрерывную заготовку, а затем разделяют в слябы и прокатывают до конечной толщины. Разливают заготовку на машине непрерывной разливки тонких слябов с применением литейного порошка, затем делят на слябы, после окончания кристаллизации и разделения непрерывной заготовки на слябы осуществляют выравнивание температуры сляба в промежуточной печи, затем сляб без промежуточного охлаждения подвергают горячей прокатке. Недостатком данного метода является необходимость применения специализированного и энергозатратного оборудования, включающего CSP (CSP – производство тонких слябов) литейную установку, содержащую машину непрерывной разливки, промежуточную печь, которая является печью с роликовым подом, и прокатный стан. Также горячая прокатка не обеспечивает должного уровня механических свойств, сталь после данной обработки имеет низкий предел текучести.

В публикации D. P. Escobar и др. «Martensite reversion and texture formation in17Mn-0.06C TRIP/TWIP steel after hot cold rolling and annealing», J Mater Res Technol. (2014), т. 4, в. 2, стр.162-170, была исследована высокомарганцевая сталь с TWIP/TRIP эффектом (TRIP – пластичность наведенная мартенситным превращением), содержащая в химическом составе Si и Al, подвергнутая холодной прокатке и рекристаллизационному отжигу. В данном исследовании было показано, что после деформационно-термической обработки предел текучести достигает 650 МПа, предел прочности 950 МПа и относительное удлинение составляет 45%. Обработка стали предложенным способом обеспечивает высокие показатели прочности, однако не обеспечивает достаточную пластичность. Химический состав представленной в данной публикации стали обеспечивает энергию дефекта упаковки, соответствующую сталям с TRIP-эффектом, которые характеризуются повышенными прочностными свойствами, однако свойства стали после предложенной обработки не достигают должного уровня.

Наиболее близкий к предложенному изобретению способ, принятый за прототип, описан в патенте США №20100258218, опубликованном 14.10.2010 году. Способ получения высокопрочных листов TWIP стали, имеющей химический состав, вес. %: углерод (С) 0.15-0.30, кремний (Si) 0.01-0.03, марганец (Mn) 15-25, алюминий (Al) 1.2 – 3.0, фосфор (P) менее 0.020, сера (S) 0.001-0.002 и титан (Ti) 4.0-5.0, включает холодную прокатку горячекатаных стальных листов, с последующим отжигом. Стальные заготовки после литья подвергают горячей прокатке с 1100~1300°С (1373~1573К) до 850~950°С (1123~1223К) с последующим охлаждением на воздухе с 850 ~950°С до 650~750°С со скоростью охлаждения 35~45°С/с (308~318К/с) с целью получения в TWIP стали высоких прочностных показателей. Горячекатаные листы подвергались холодной прокатке и последующему рекристаллизационному отжигу при температуре 700~900°С (973~1173К) в течение 3~5 минут. Такая деформационно-термическая обработка позволила получить микроструктуру со средним размером зерен 2.1 мкм и предел текучести составил 550 МПа.

Описанный способ обработки не приводит к получению ультрамелкозернистой структуры, что в свою очередь не обеспечивает требуемый уровень механических свойств, предъявляемых к материалам для изготовления ответственных деталей автомобилей.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа деформационно-термической обработки аустенитных высокомарганцевых сталей с TWIP эффектом, содержащих в химическом составе марганец не менее 15% и алюминий не менее 1.5%, позволяющего получить оптимальную комбинацию прочности и пластичности в данных сталях.

Технический результат заключается в том, что:

- холодная пластическая обработка методом прокатки обеспечивает интенсивное деформационное упрочнение за счет обширного деформационного двойникования и формирования полос сдвига;

- последующий рекристаллизационный отжиг позволяет получить ультрамелкозернистую структуру со средним размером зерен менее 1 мкм, что способствует получению повышенных прочностных характеристик, при сохранении высоких значений пластичности.

Поставленная задача решается предложенным способом деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой стали с содержанием марганца более 15% и алюминия не менее 1.5% и обладающей TWIP-эффектом, который включает: предварительную термообработку, состоящую из гомогенизационного отжига при температуре 1223 - 1423K в течение 2 - 8 часов, многократную ковку при температуре 1223 – 1423К. Суммарная истинная степень деформации после ковки не менее 1.2. После достижения необходимой степени деформации сталь подвергается гомогенизационному отжигу при температуре 1223 - 1423К в течение 2 - 8 часов, с последующей многократной горячей прокаткой при температуре 773 – 1423К, суммарная истинная степень деформации не менее 2. После горячей прокатки сталь подвергают отжигу в течение 1-2 часов при температуре 1223 - 1423К. Далее сталь подвергают холодной деформации методом прокатки при температуре 293К до суммарной истинной степени не менее 3, с последующим рекристаллизационным отжигом в интервале температур 873 - 973К в течение 30 – 60 минут.

Примеры осуществления

Пример 1. Лист высокомарганцевой стали Fe - 0,3%C - 17%Mn - 1,5%Al был подвергнут термообработке. Сначала исходный материал в литом состоянии в виде слитка размерами 140х140х140 мм3 был подвергнут гомогенизационному отжигу в печи при температуре 1423К в течение 4-х часов. Затем этот слиток был прокован при температуре 1423К в три ступени: 140 мм →100 мм, 100 мм →70 мм, 70 мм →50 мм, суммарная истинная степень деформации составила 1. После этого материал опять был подвергнут гомогенизационному отжигу в печи при температуре 1423К в течение 4-х часов. Следующей стадией была прокатка в интервале температур 773 – 1423К в 5 проходов: 50 мм →34 мм, 34 мм →25 мм, 25 мм →17 мм, 17 мм →13 мм, 13 мм →10 мм, суммарная истинная деформация составила 1.6. Все стадии прокатки проводились без промежуточного нагревания. После прокатки сталь была подвергнута отжигу в течение 1 часа при температуре 1423К. Затем заготовка стали были подвергнута холодной прокатке при температуре 293К, после 4 проходов суммарная истинная степень деформации составила 3. Прокатанная заготовка стали была подвергнута рекристаллизационному отжигу при температуре 873К в течение 1 часа. После представленной обработки средний размер зерен составил 0.85 мкм.

Данный пример характеризуют следующие графические материалы:

Фиг. 1– схема деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой TWIP стали, где ε - истинная степень деформации.

Фиг. 2 – микроструктура стали, подвергнутой холодной прокатке до истинной степени деформации 3 и отжигу при температуре 873К в течение 1 часа.

Пример 2. Отличающийся от примера 1 тем, что в качестве материала исследования была использована высокомарганцевая сталь Fe - 0,3%C - 22%Mn - 1,5%Al и холодная прокатка проводилась до суммарной истинной степени деформации 1.6 с последующим рекристаллизационным отжигом при температуре 973К в течение 30 минут.

Из полученных стальных заготовок были вырезаны образцы для испытаний на механические свойства, образцы вырезались вдоль направления прокатки. В таблице 1 представлены результаты механических испытаний образцов. Механические испытания на растяжения проводились по ГОСТ 1497-84 при комнатной температуре.

Таблица 1. Механические свойства и средний размер зерен аустенитных высокомарганцевых TWIP сталей, подвергнутых деформационно-термической обработке.

Способ деформационно-термической обработки Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Относительное удлинение до разрушения,% Средний размер зерен, мкм
Пример 1
После гомогенизационного отжига и горячей прокатки 240 690 96 24
После холодной прокатки и рекристаллизационного отжига 620 1000 62 0.85
Пример 2
После гомогенизационного отжига и горячей прокатки 235 660 67 24
После холодной прокатки и рекристаллизационного отжига 560 950 60 1.3

Таким образом, достигнута задача по разработке нового способа деформационно-термической обработки аустенитной стали с высоким содержанием марганца, алюминия и обладающей TWIP-эффектом. Предложенный способ обработки приводит к получению ультрамелкозернистой стали, отличающейся повышенными показателями прочности и пластичности.


СПОСОБ ДЕФОРМАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АУСТЕНИТНОЙ ВЫСОКОМАРГАНЦЕВОЙ СТАЛИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 94 items.
13.01.2017
№217.015.7581

Способ получения биологически активных концентратов антоцианов с высокой антиоксидантной активностью из лепестков красных роз

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к получению биологически активных концентратов антоцианов с высокой антиоксидантной активностью из лепестков роз красного цвета. Лепестки роз без предварительной экстракции непосредственно добавляются в горячий сахарный сироп, с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598545
Дата охранного документа: 27.09.2016
13.01.2017
№217.015.75a0

Способ получения нанокапсул адаптогенов в альгинате натрия

Изобретение относится к способу получения нанокапсул адаптогенов в альгинате натрия, в котором действующее вещество при перемешивании диспергируют в суспензию альгината натрия в изопропаноле в присутствии препарата Е472 в качестве поверхностно-активного вещества, затем добавляют осадитель, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598748
Дата охранного документа: 27.09.2016
13.01.2017
№217.015.7877

Способ получения нанокапсулированного иодида калия в альгинате натрия

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в фармацевтике. Способ получения нанокапсулированного иодида калия в альгинате натрия заключается в следующем: иодид калия при перемешивании со скоростью 1200 об/мин добавляют к раствору альгината натрия в петролейном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599006
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.876a

Способ оценки биоинертности медицинских имплантов in vivo

Изобретение относится к медицине, в частности к экспериментальной хирургии, и может быть использовано для оценки биоинертности материалов для изготовления медицинских имплантов. Для этого имплантируют в печень и почки крыс по два образца исследуемого материала с последующим послойным ушиванием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603717
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.87f5

Замещенные пиразинопиримидиноны как блокаторы trpa1 каналов, фармацевтическая композиция, способы их получения и применения

Изобретение относится к новым замещенным пиразинопиримидинонам общей формулы I или их рацемическим смесям, индивидуальным оптическим изомерам и фармацевтически приемлемым солям, которые обладают свойствами блокаторов TRPA1 каналов. В формуле I R1=H, (C-C) алкил; R2=H, (C-C) алкил; R3=H, (C-C)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603770
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8ec7

Способ получения гранулированного нанокристаллического гидроксилапатита

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения гранулированного нанокристаллического гидроксилапатита (ГАП). Способ получения гранулированного нанокристаллического гидроксилапатита включает синтез гидроксилапатита в насыщенном растворе гидроксида кальция,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605296
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.a025

Способ минимизации относительной деформации усадки твердеющего закладочного массива

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с твердеющей закладкой выработанного пространства. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении устойчивости искусственной кровли, ограничении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606738
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a093

Способ термомеханической обработки литых (γ+α2)- интерметаллидных сплавов на основе алюминида титана γ-tial

Изобретение относится к области металлургии, а именно к обработке давлением и может быть использовано для получения из этих материалов заготовок, полуфабрикатов и изделий с регламентированной структурой, используемых в аэрокосмической и автомобильной технике. Способ термомеханической обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606685
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a0af

Способ упрочнения твердеющего закладочного массива

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - обеспечение безопасных условий горных работ при увеличении прочности закладки на растяжение. В способе упрочнения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606729
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a185

Способ получения нанокапсул сухого экстракта шпината

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе. Способ включает диспергирование сухого экстракта шпината в раствор натрий карбоксиметилцеллюлозы в бензоле в соотношении 1:1-3 в присутствии E472c...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606854
Дата охранного документа: 10.01.2017
Showing 31-40 of 98 items.
13.01.2017
№217.015.75a0

Способ получения нанокапсул адаптогенов в альгинате натрия

Изобретение относится к способу получения нанокапсул адаптогенов в альгинате натрия, в котором действующее вещество при перемешивании диспергируют в суспензию альгината натрия в изопропаноле в присутствии препарата Е472 в качестве поверхностно-активного вещества, затем добавляют осадитель, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598748
Дата охранного документа: 27.09.2016
13.01.2017
№217.015.7877

Способ получения нанокапсулированного иодида калия в альгинате натрия

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в фармацевтике. Способ получения нанокапсулированного иодида калия в альгинате натрия заключается в следующем: иодид калия при перемешивании со скоростью 1200 об/мин добавляют к раствору альгината натрия в петролейном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599006
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.876a

Способ оценки биоинертности медицинских имплантов in vivo

Изобретение относится к медицине, в частности к экспериментальной хирургии, и может быть использовано для оценки биоинертности материалов для изготовления медицинских имплантов. Для этого имплантируют в печень и почки крыс по два образца исследуемого материала с последующим послойным ушиванием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603717
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.87f5

Замещенные пиразинопиримидиноны как блокаторы trpa1 каналов, фармацевтическая композиция, способы их получения и применения

Изобретение относится к новым замещенным пиразинопиримидинонам общей формулы I или их рацемическим смесям, индивидуальным оптическим изомерам и фармацевтически приемлемым солям, которые обладают свойствами блокаторов TRPA1 каналов. В формуле I R1=H, (C-C) алкил; R2=H, (C-C) алкил; R3=H, (C-C)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603770
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8ec7

Способ получения гранулированного нанокристаллического гидроксилапатита

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения гранулированного нанокристаллического гидроксилапатита (ГАП). Способ получения гранулированного нанокристаллического гидроксилапатита включает синтез гидроксилапатита в насыщенном растворе гидроксида кальция,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605296
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.a025

Способ минимизации относительной деформации усадки твердеющего закладочного массива

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с твердеющей закладкой выработанного пространства. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении устойчивости искусственной кровли, ограничении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606738
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a093

Способ термомеханической обработки литых (γ+α2)- интерметаллидных сплавов на основе алюминида титана γ-tial

Изобретение относится к области металлургии, а именно к обработке давлением и может быть использовано для получения из этих материалов заготовок, полуфабрикатов и изделий с регламентированной структурой, используемых в аэрокосмической и автомобильной технике. Способ термомеханической обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606685
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a0af

Способ упрочнения твердеющего закладочного массива

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - обеспечение безопасных условий горных работ при увеличении прочности закладки на растяжение. В способе упрочнения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606729
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a185

Способ получения нанокапсул сухого экстракта шпината

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе. Способ включает диспергирование сухого экстракта шпината в раствор натрий карбоксиметилцеллюлозы в бензоле в соотношении 1:1-3 в присутствии E472c...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606854
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a6a2

Хладостойкая аустенитная высокопрочная сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению конструкционной коррозионностойкой и хладостойкой аустенитной высокопрочной стали, используемой в машиностроении, в частности, для изготовления высокопрочных конструкций, работающих в условиях пониженных климатических температур,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608251
Дата охранного документа: 17.01.2017
+ добавить свой РИД