×
27.11.2013
216.012.8574

СПОСОБ СМЯГЧАЮЩЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА МАРКИ 07Х16Н6

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в промышленности при промежуточной термической обработке изделий из листового материала стали аустенитно-мартенситного класса марки 07Х16Н6. Способ включает высокотемпературный нагрев изделий и охлаждение на воздухе. Охлаждение на воздухе осуществляют до 100°C. Затем изделие помещают в печь, нагретую до 90°C, и охлаждают вместе с печью со скоростью 6-7°C/мин до комнатной температуры. Техническим результатом изобретения является получение равновесной структуры с наилучшей деформируемостью, исключение наклепа и трещин, возникающих при изготовлении изделий из стали 07Х16Н6. 5 ил.
Основные результаты: Способ термической обработки изделия из стали аустенитно-мартенситного класса марки 07Х16Н6, включающий высокотемпературный нагрев изделия и охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что охлаждение изделия на воздухе осуществляют до 100°C, а затем изделие помещают в печь, нагретую до 90°C, и охлаждают вместе с печью со скоростью 6-7°C/мин до комнатной температуры.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности при смягчающей промежуточной термической обработке изделий из листового материала стали аустенитно-мартенситного класса марки 07Х16Н6 для снятия напряжений, приводящих к трещинообразованию после деформации и сварки.

Сталь 07Х16Н6 относится к аустенитно-мартенситному классу. После аустенизации при температуре 1000°C и охлаждении в воде или на воздухе структура стали состоит из аустенита и 10-60% мартенсита. Температура начала мартенситного превращения стали для различных видов плавок в пределах химического состава изменяется. Мартенситное превращение реализуется в интервале температур Мн-Мк от 70 до 30°C и зависит от количества углерода в аустените стали и наличия легирующих элементов [1, стр.205].

В настоящее время для снятия наклепа и получения равновесной структуры для наилучшей деформируемости при формообразовании изделий применяют смягчающий отжиг.

При смягчающем отжиге (способе термической обработки) для листового проката стали 07Х16Н6 по ГОСТ 7350-77 производится нагрев детали до 1040°C±10°C, затем охлаждение на воздухе до комнатной температуры (ближайший аналог). Разрыв времени между операцией штамповки и последующей операцией термообработки для исключения появления надрывов и трещин составляет не более 7 часов.

В сварных конструкциях после сварки детали остывают на воздухе при температуре окружающей среды. Разрыв времени между сваркой и последующей термообработкой для исключения трещин составляет не более 20 суток.

Недостатком указанного способа смягчающей термической обработки деталей из стали 07Х16Н6 является образование термических трещин на деталях при штамповке с большой степенью деформации или в околошовной зоне при сварке.

Известно, что при закалке сталей возникают значительные напряжения как макроскопические так и микроскопические, которые обусловлены деформацией, фазовыми и структурными напряжениями [2, стр.349]. Поэтому на многих легированных сталях применяется ступенчатая закалка: т.е. с температуры закалки изделия охлаждают в соляной или масляной ванне, в которой поддерживается температура, немного выше или ниже мартенситной точки (при Т~180…220°C), выдерживают в ней до выравнивания температуры, а затем дают медленно охладиться в мартенситной области до комнатной температуры (закалка в теплой ванне).

В этом случае термические напряжения получаются меньшими благодаря меньшему перепаду температур, чем при прямом охлаждении до комнатной температуры [2, стр.357].

Известен смягчающий отжиг для нелегированных сталей: от температуры нагрева до температуры немного ниже A1 производят быстрое охлаждение изделий, а затем выдерживают их настолько долго, пока не закончится аустенитно-перлитное превращение [2, стр.260].

При анализе имеющейся по данной теме литературы не были найдены рекомендации по снятию термических напряжений и предотвращению образования трещин после термической обработки и сварки деталей из стали 07Х16Н6, прошедших предварительную штамповку.

Стали аустенитно-мартенситного (переходного) класса имеют структуру аустенита и мартенсита, количество которых может меняться в широких пределах. После закалки структура сталей переходного класса в основном аустенитная. Однако этот аустенит неустойчив при охлаждении до отрицательных температур либо при пластической деформации, сравнительно легко превращается в мартенсит.

Проведенным рентгеноструктурным анализом образцов из стали 07Х16Н6 было установлено:

- фазовый состав стали после термообработки на рекомендуемом режиме 1040°C имеет α-фазу (мартенсит) - 60% (Фиг.1);

- фазовый состав стали после термообработки на рекомендуемом режиме 1040°C и пластической деформации ≈30% имеет α-фазу (мартенсит) от 84 до 87,8% (Фиг.2).

Возникновение фазовых напряжений для аустенитно-мартенситных сталей (07Х16Н6) при закалке, когда аустенит превращается в мартенсит, обусловлено тем, что мартенсит имеет значительно больший объем, чем аустенит.

Мартенситное превращение реализуется в интервале температур Мн-Мк и зависит от количества углерода в аустените стали и наличия легирующих элементов. Для стали 07Х16Н6 - это интервал температур от +60°C до -80°C. Твердость стали тем ниже и пластичность тем выше, чем больше остаточного аустенита.

Для устранения напряжений необходимо нагреть изделие до высоких температур, но охлаждение на воздухе приводит к возникновению термических напряжений. Наиболее полное снятие напряжений достигается при проведении отжига (выполнить смягчающую промежуточную термическую обработку) с последующим медленным охлаждением, что нежелательно для стали 07Х16Н6, так как ухудшаются ее механические свойства: увеличивается прочность, уменьшается пластичность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение равновесной структуры с наилучшей деформируемостью, исключение наклепа и трещин, возникающих при изготовлении изделий из жаропрочной стали аустенитно-мартенситного класса марки 07Х16Н6.

Данный технический результат достигается способом смягчающей термической обработки изделий из стали 07Х16Н6, включающим высокотемпературный нагрев изделий и охлаждение на воздухе до 100°C при комнатной температуре. Затем изделие помещают в печь, нагретую выше начала мартенситного превращения до 90°C и изделие охлаждают вместе с печью со скоростью 6-7°C/мин до комнатной температуры.

В связи с тем, что протекание процесса перехода аустенита в мартенсит значительно замедляется в изотермических условиях, а для развития процесса необходимо непрерывное охлаждение, была предложена следующая схема нагрева и охлаждения листовых, формообразуемых деталей:

- рекристаллизационный отжиг для снятия напряжений при 1050°C (в стали 07Х16Н6 при нагреве до 1040°C фазовые превращения отсутствуют, происходит растворение карбидов);

- охлаждение на воздухе до 100°C (в процессе резкого охлаждения карбиды не выделяются, получается однородная структура аустенита, сталь приобретает высокую пластичность и коррозионную стойкость);

- помещение изделия в печь, нагретую до 90°C;

- охлаждение изделия совместно с печью со скоростью 6-7°С/мин до комнатной температуры (для стабилизации аустенита и уменьшения количества мартенсита).

Вышеуказанная схема снятия напряжений применима и в случае использования сварки:

- в процессе сварки околошовная зона нагревается до Т>900°C, в результате чего при охлаждении на воздухе до комнатной температуры возникают фазовые напряжения, приводящие к образованию микротрещин. Если изделие после сварки охладить до 100°C на воздухе, а затем поместить в нагретую до 90°C печь и далее охладить вместе с печью, трещины не образуются.

Для подтверждения технического результата предложения были проведены исследования влияния замедленного охлаждения по заявляемому способу на свойства, макро- и микроструктуру металла. Были изготовлены два образца со сварным швом.

Образец №1:

- глубокая штамповка изделия из листового материала марки 07Х16Н6 толщиной 2 мм;

- термообработка по режимам: нагрев до 1040°C;

- охлаждение на воздухе до 100°C;

- помещение изделия в печь, нагретую до 90°C;

- охлаждение изделия совместно с печью со скоростью 6-7°C/мин до комнатной температуры.

- сварка;

- охлаждение на воздухе до температуры 100°C;

- помещение изделия в печь, нагретую до 90°C;

- охлаждение изделия совместно с печью со скоростью 6-7°C/мин до комнатной температуры.

Образец №2:

- глубокая штамповка изделия из листового материала марки 07Х16Н6 толщиной 2 мм;

- термообработка по режимам: нагрев до 1040°C;

- охлаждение на воздухе до комнатной температуры.

- сварка;

- охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды.

Металлографическим исследованием макроструктуры образцов было установлено, что металл сварного шва образца №2 имеет ярко выраженное столбчатое строение с четкой направленностью отдельных кристаллитов. Металл сварного шва образца №1 имеет однородную структуру.

Сравнительным анализом микроструктуры изготовленных образцов установлено, что:

- микроструктура обоих образцов аустенитно-мартенситная;

- микроструктура образца с обычным охлаждением (№2) более крупнозернистая, чем образца с замедленным охлаждением с ориентацией мартенсита по границам зерен и имеет четкое игольчатое строение;

- микроструктура образца с замедленным охлаждением (№1) более мелкозернистая по сравнению с образцом №2, более однородная.

В околошовной зоне зерна крупнее, по мере удаления от околошовной зоны прослеживается уменьшение величины зерна.

Отличие микроструктуры металла после термообработки по заявленному способу от существующего более наглядно представлено фотографиями.

На фото №1, 2, 3 приведена микроструктура основного материала, сварного шва и околошовной зоны стали 07Х16Н6 после термической обработки (образец №1 - по заявленному способу, образец №2 - с обычным охлаждением по известной технологии ближайшего аналога).

Предлагаемый способ смягчающей термической обработки осуществляется следующим образом.

Детали нагревают до 1040°C, затем ступенчато охлаждают. Сначала быстро охлаждают до 100°C на воздухе при комнатной температуре. Затем детали помещают в печь, нагретую до 90°C. После чего печь отключают и детали остывают вместе с печью до комнатной температуры 20-30°C со скоростью 6-7°C/мин.

При изготовлении изделий способом формообразования и сварки изделие после сварки охладить до 100°C на воздухе, а затем поместить в нагретую до 90°C печь и далее охладить вместе с печью.

Практическое применение указанного способа показало следующее:

- до внедрения вышеуказанного способа замедленного охлаждения процент брака по причине образования трещин после штамповки со значительной степенью деформации, сварки, термообработки на детали из листового материала толщиной стали 07Х16Н6 в производстве составлял 29%;

- после внедрения способа брак по причине образования трещин отсутствует.

Работы по внедрению указанного способа проводились в условиях производства на разных плавках в течение 2-х лет.

Литература

1. Ульянин Е.А. Коррозионно-стойкие стали и сплавы. Справочник. М.: Металлургия, 1991 г.

2. Гудремон Э. Специальные стали. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1959 г., т.1.

Способ термической обработки изделия из стали аустенитно-мартенситного класса марки 07Х16Н6, включающий высокотемпературный нагрев изделия и охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что охлаждение изделия на воздухе осуществляют до 100°C, а затем изделие помещают в печь, нагретую до 90°C, и охлаждают вместе с печью со скоростью 6-7°C/мин до комнатной температуры.
СПОСОБ СМЯГЧАЮЩЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА МАРКИ 07Х16Н6
СПОСОБ СМЯГЧАЮЩЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА МАРКИ 07Х16Н6
СПОСОБ СМЯГЧАЮЩЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА МАРКИ 07Х16Н6
СПОСОБ СМЯГЧАЮЩЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА МАРКИ 07Х16Н6
СПОСОБ СМЯГЧАЮЩЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА МАРКИ 07Х16Н6
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-8 из 8.
10.01.2014
№216.012.9491

Способ изготовления оболочки теплообменника из аустенитной нержавеющей стали

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления внутренних оболочек теплообменников, а именно блока сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя. Для повышения механических свойств оболочки и улучшения обрабатываемости резанием осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503727
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.01.2014
№216.012.9af6

Способ изготовления форм для литья по выплавляемым моделям

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает изготовление огнеупорной оболочки путем нанесения на выплавляемую модель суспензии на основе огнеупорного материала с применением в качестве связующего этилсиликата. При формовке в опоку на поверхность огнеупорной оболочки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505376
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.06.2014
№216.012.ccdb

Способ фрезерования крупногабаритных нежестких оживальных оболочек сопел жидкостных ракетных двигателей (жрд)

Изобретение относится к ракетной технике, может быть использовано для фрезерования пазов на наружной поверхности оживальной оболочки сопла ЖРД и снятия с оправки крупногабаритных нежестких оболочек сопел жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Способ включает установку заготовки оживальной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518214
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.09.2014
№216.012.f0f2

Способ изготовления шаробаллона

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при производстве жидкостных ракетных двигателей. Штампуют две несимметричные полусферы. Большую полусферу изготавливают глубокой вытяжкой с цилиндрической частью. Затем большую полусферу подвергают обжиму, формируя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527504
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.05.2015
№216.013.4a1a

Способ изготовления толстостенной крупногабаритной оболочки оживальной формы из материалов с интенсивным упрочнением

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу изготовления толстостенной крупногабаритной оболочки оживальной формы выдавливанием обкаткой без преднамеренного утонения из листовой заготовки. Используя одну оправку для получения окончательного профиля оболочки, за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550477
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.09.2015
№216.013.7bcc

Способ изготовления внутренней оболочки сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (жрд)

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу изготовления внутренней оболочки сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). Способ включает ротационное выдавливание оболочки за несколько переходов. Верхнюю часть со стороны малого диаметра оболочки изготавливают из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563289
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.01.2018
№218.016.15c7

Способ изготовления полых деталей полусферической формы из труднодеформируемого титанового сплава вт6-с

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способу вытяжки деталей полусферической формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ6-С. Осуществляют предварительное утонение плоской исходной заготовки протачиванием, нагрев заготовки и ее установку в нагретую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635210
Дата охранного документа: 09.11.2017
20.01.2018
№218.016.1b4d

Способ штамповки детали полусферической формы из труднодеформируемого титанового сплава вт6-с в одном штампе

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способу штамповки деталей полусферической формы из труднодеформируемых титановых сплавов. Предварительную вытяжку заготовки из листа в коническую чашку выполняют с применением конусного прижима. Проводят разупрочняющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635990
Дата охранного документа: 17.11.2017
Показаны записи 1-10 из 34.
20.02.2013
№216.012.2865

Способ передачи информации и устройство для его осуществления

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в системах передачи данных по каналам связи при летных испытаниях ракетно-космической техники. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости передачи данных на основе одновременного использования частотной и фазовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475861
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28d0

Многофункциональный мобильный комплекс обеспечения потребителей мониторинговой информацией (мкопми)

Изобретение относится к системам связи, а именно к информационным системам для обеспечения потребителей мониторинговой информацией, и может быть использовано для контроля объекта (района, явления) и прогнозирования развития ситуации на территориях без стационарных средств мониторинга....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475968
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.04.2013
№216.012.3bad

Способ передачи телеметрической информации, адаптированный к неравномерности потока данных телеизмерений, и система для его осуществления

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в системах передачи данных по каналам связи при летных испытаниях баллистических ракет (БР) и ракетно-космической техники (РКТ). Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости передачи данных на основе адаптации бортовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480838
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3baf

Способ передачи информации и система для его осуществления

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи информации по цифровым каналам связи. Технический результат заключается в уплотнении сигналов в канале связи и расширении на этой основе его пропускной способности, обеспечении контроля и исправления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480840
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3cf3

Секционная крупногабаритная матрица для калибровки взрывом

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Крупногабаритная матрица для калибровки взрывом состоит из секции матрицы закрепленны между собой по плоскости стыка болтовым соединением. Плоскость стыка секций выполнена на пояске, образованном конусным поднутрением на одной из секций....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481170
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.41c2

Низкотемпературный термостат

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для испытания на прочность металлических образцов. Заявлен низкотемпературный термостат, содержащий блок регулирования температуры, рабочую ванну, наполненную теплоносителем, решетку для размещения образцов, датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482404
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.11.2013
№216.012.8636

Система опознавания транспортных средств

Изобретение относится к области регулирования дорожного движения. Система содержит диспетчерский центр, запросчики, установленные на контрольных пунктах, и бортовые модули, устанавливаемые на каждом транспортном средстве (ТС). Бортовой модуль и контрольный пункт обмениваются информацией по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500036
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.01.2014
№216.012.9491

Способ изготовления оболочки теплообменника из аустенитной нержавеющей стали

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления внутренних оболочек теплообменников, а именно блока сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя. Для повышения механических свойств оболочки и улучшения обрабатываемости резанием осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503727
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.01.2014
№216.012.9ae7

Устройство для очистки поверхностей изделий

Изобретение предназначено для очистки поверхностей изделий ракетно-космической техники в процессе их изготовления, хранения и наземной подготовки и обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение эксплуатационных характеристик. Устройство для очистки содержит щетку, штанга...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505361
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.01.2014
№216.012.9af6

Способ изготовления форм для литья по выплавляемым моделям

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает изготовление огнеупорной оболочки путем нанесения на выплавляемую модель суспензии на основе огнеупорного материала с применением в качестве связующего этилсиликата. При формовке в опоку на поверхность огнеупорной оболочки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505376
Дата охранного документа: 27.01.2014
+ добавить свой РИД