Термическая обработка в машиностроении: Справочник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Термическая обработка в машиностроении: Справочник

Термическая обработка стабилизированных хромоникелевых сталей аустенит-ного класса. В зависимости от назначения, условий работы и агрессивности среды изделия из сталей 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Б, 08Х18И12Б могут подвергаться следующим видам термической обработки:
...
Закалка проводится для устранения склонности к МКК изделий, работающих при температуре до 350° С, и к ножевой коррозии изделий, эксплуатирующихся в азотной кислоте и других агрессивных средах, для повышения общей коррозионной стойкости и пластичности стали.
...
Режим закалки: нагрев до 1050—1100° С, охлаждение деталей толщиной до 10 мм на воздухе, а выше 10 мм — в воде. Сварные изделия сложной конфигурации во избежание коробления охлаждают на воздухе.
...
Время выдержки при нагреве под закалку выбирается из расчета: для изделий с толщиной стенки до 10 мм — 30 мин; свыше 10 мм — 20 мин + 1 мин на 1 мм максимального сечения.
...
Стабилизирующий отжиг проводится для предотвращения склонности к МКК изделий, работающих при температуре выше 350° С, и в случае невозможности или нецелесообразности проведения закалки для снятия остаточных напряжений
...
в изделиях сложной формы, а также для изделий, к которым предъявляются одновременно требования стойкости против МК.К и коррозионного растрескивания.
...
Режим стабилизирующего отжига: нагрев до 870—900° С, выдержка 2—3 ч, охлаждение на воздухе. В процессе нагрева, при достаточном содержании титана в стали, происходит связывание углерода в карбиды титана [3], и при дальнейшем охлаждении не образуется существенного количества карбидов хрома.
...
Стабилизирующий отжиг имеет значительный резерв применения. Дело в том, что для сварных изделий может проводиться местный стабилизирующий отжиг замыкающего шва, если все свариваемые элементы были подвергнуты стабилизирующему отжигу до сварки. При этом следует обеспечить равномерный нагрев всего шва и прилегающего к нему основного металла на ширину не менее 200 мм. Это может быть достигнуто с помощью индукционного нагрева токами промышленной частоты или инфракрасными нагревателями. Местную закалку по описанной методике не проводят, так как в переходной зоне, где температура иагрева вследствие теплопроводности будет 600—750° С, может возникнуть склонность к МКК-
...
Стабилизирующий отжиг при 900° С с охлаждением в печи почти полностью снимает остаточные напряжения даже в изделиях сложной формы.
...
Для узлов, работающих при температуре выше 350° С, в средах, вызывающих МКК, особенно эффективна обработка, состоящая из холодной деформации с обжатием до 25%, отжига при 650° С в течение 5—20 ч для выделения карбидов Ярома преимущественно по плоскостям скольжения и окончательного отжига при
...
обработки коррозионно-стойких сталей по их назначению
...
900° С в течение 5—10 ч для выделения карбидов титана на месте образовавшихся ранее карбидов хрома (А. с. № 282384). Этот режим позволяет более полно связать углерод в карбиды титана, т. е. сделать сталь, не склонной к МКК-Если после выдержки при 900° С охладить деталь вместе с печью, остаточные напряжения будут сняты и тем самым будет повышена стойкость против коррозионного растрескивания.
...
напряжений и предотвращения коррозионного растрескивания проводят при 900° С с выдержкой 2—3 ч и охлаждением в печи до 300° С, а далее на воздухе.
...
В процессе ступенчатой обработки нагрев при 1050—1100° С устраняет все изменения в структуре стали, вызванные предшествовавшей обработкой, деформацией, сваркой, а выдержка при 870—900° С приводит к достаточно полному связыванию углерода в карбиды титана, что препятствует выделению карбидов хрома и появлению склонности к МКК-
...
В табл. 2 приведены результаты электротензометрического определения величины остаточных напряжений в сварных вальцованных обечайках диаметром 150 мм с толщиной стенки 10 мм после ступенчатой термической обработки и стабилизирующего отжига.
...
Следует подчеркнуть, что ступенчатой обработке и стабилизирующему отжигу можно подвергать стали, в которых отношение титана к углероду будет больше 5, а отношение ниобия к углероду больше 8, так как при меньшем отно-
...
Таблица 2. Остаточные напряжения в сварных обечайках из стали 08Х18Н10Т после различной термической обработки
...
Рис. 2. График проведения ступенчатой обработки аустенитной стали
...
Рис. 3. Влияние содержания углерода в аустенитной стали типа Х18Н10 на критическую выдержку тКр, вызывающую появление МКК
...
Особое место среди нестабилизированных хромоникелевых аустенитных сталей занимает сталь 03Х18Н11, которая является основным материалом оборудования для производства слабой азотной кислоты и азотнотуковых удобрений.
...
Для повышения коррозионной стойкости, устранения склонности к МКК. восстановления пластичности после нагартовки сталь подвергается закалке от 1050—1100°С с охлаждением в воде или на воздухе; выдержка при нагреве, как и для обычных нестабилизированных сталей.
...
Важной особенностью стали 03Х18Н11 является возможность ее термической обработки для снятия остаточных напряжений по режиму стабилизирующего отжига: нагрев до 870—900° С, выдержка 2—3 ч, охлаждение с печью до 300° С, далее на воздухе. Это связано с тем, что благодаря низкому содержанию углерода критическая выдержка ткрИТ в районе опасных температур, вызывающая появление склонности к МКК, У стали 03Х18Н11 в несколько раз больше, чем у аустенитных сталей с обычным содержанием углерода (рис. 3).
...
В последние годы наряду со сталью 03Х18Н11 начала применяться сталь 03Х19АГЗН10 (А. с. № 427090), содержащая азот и обладающая более высоким пределом текучести (о0)2^35 кгс/мм2) и
...
с охлаждением в воде или на воздухе. Время выдержки при температуре закалк для деталей толщиной до 10 мм 30 мии, для деталей толщиной свыше 10 мм -20 мин + 1 мин на 1 мм наибольшей толщины. Для устранения а-фазы закалку!, рекомендуется проводить при 1100° С. Для снятия остаточных напряжений и предотвращения коррозионного растрескивания в несварных изделиях можно проводить стабилизирующий отжиг при 900° С с выдержкой 2—3 ч и охлаждением на воздухе.
...
Изделия из хромоинкельмолнбденовых сталей, сваренные нестабилизирован-> иымн электродами, для снятия остаточных напряжений подвергают отжигу по* режиму: нагрев до 1020—1060° С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе.
...
Более полное снятие остаточных напряжений может быть достигнуто на изделиях, сваренных низкоуглероднстымн чисто аустеннтнымн электродами. Такие изделия можно подвергать отжигу прн 1020—1060° С с выдержкой 2 ч н охлаждением в печи до 300е С, далее на воздухе.
...
Изделия, сваренные электродами, стабилизированными ниобием, для снятия остаточных напряжений подвергают отжигу прн 1100—1140° С с выдержкой 2 ч и охлаждением с печью до 300 С, далее на воздухе.
...
Приведенные здесь режимы термической обработки для снятия остаточных напряжений, как правило, не вызывают появления склонности к МКК н заметного охрупчивання стали. Однако, как это уже отмечалось, целесообразно предварительно провести термическую обработку сварных образцов н проверить их свойства перед проведением термической обработки аппарата.
...
Из-за склонности к образованию а-фазы сталь не может подвергаться отжигу для снятия напряжений при 900° С. В связи с этим при необходимости сни-тия остаточных напряжений поковкн илн сварные изделия, сваренные низкоуглероднстымн чисто аустеннтными электродами, подвергают нагреву прн 1020— 1060° С с выдержкой 2 ч, охлаждению в печи до 300° С, далее па воздухе.
...
В последние годы класс хромоникельмолнбдеиовых сталей аустеннтного класса пополнился сталью 03Х18АГЗН11МЗБ (А. с. № 563825), содержащей азот. Эта сталь обладает высокой стойкостью в карбамиде, канролактаме, предел текучести ее (40 кгс/мм2) в 2 раза выше, чем у стали— аналога без азота (03Х17Н14МЗ).
...
Для того, чтобы растворить имеющиеся в структуре стали сложные нитриды, так называемую г-фазу [(Ре, Мп, Сг)4 (N5, Мо)3 N3],
...
Разработана новая сталь 03Х21Н21М4ГБ, предназначенная для оборудования производства фосфорной кислоты н минеральных удобрений. Благодаря высокому содержанию никеля она обладает высокой стойкостью против коррозионного растрескивания и поэтому может ие подвергаться отжигу для снятия напряжений. Нагрев стали прн 9б0—950° С не рекомендуется из-за образования енгма-фазы н связанного с этим охрупчивання стали. Сталь подвергается закалке от 1100° С с охлаждением в воде.
...
Термическая обработка сплавов на железой икелевой основе. Для оборудования производства серной кислоты применяют сплавы 06ХН28МДТ н 03ХН28МДТ. Для достижения максимальной коррозионной стойкости и для устранения а-фазы в структуре стали эти сплавы подвергают закалке по режиму: нагрев до 1100— 1150° С, выдержка при толщине стенки до 15 мм 30 мнн, свыше 15 мм 15 мнн + + 1 мнн на 1 мм максимального сечення, охлаждение в воде нлн иа воздухе.
...
Отжиг для снятия остаточных напряжений изделий нз сплавов 03Х28МДТ и 06ХН28МДТ, не подвергавшихся сварке, проводят прн 950° С в течение 2 ч с охлаждением на воздухе, а отжиг сварных нзделнй — по режиму: нагрев при 1050° С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе.
...
Изделия нз сплава 03Н28МДТ можно подвергать также ступенчатой обработке для снятия остаточных напряжений по режиму: нагрев до 1100—1150° С, выдержка как н прн нагреве под закалку, охлаждение с печью до 950° С, выдержка 2 ч, охлаждение с печью до 300° С, далее на воздухе. После такой обработки в структуре сплава выделяется некоторое количество а-фазы, но коррозионная стойкость практически не снижается. Ударная вязкость, в особенности в сварньг ,
...
соединениях, может значительно снизиться. В связи с этим рекомендуется предварительно провести термическую обработку образцов-свидетелей и определить их ударную вязкость.
...
"Термическая обработка сталей ферритного класса. В химическом машиностроении применяют феррнтные стали 08X13, 12X17, 08Х17Т, 15Х25Т, которые в отлнчке от сталей аустенитного класса приобретают максимальную стойкость против МКК и пластичность после отжига. Они обладают высокой стойкостью против коррозионного растрескивания, не содержат в своем составе де(Ьпцнтного никеля. Отжнг сталей 12X17, 08Х17Т, 15Х25Т проводят прн 760—780° С с выдержкой нз расчета 30 мии -f-
...
Изделия из стали 08X13 отжигают прн 680—720е С с выдержкой 1—2 ч, охлаждение иа воздухе. Стали ферритного класса не рекомендуется нагревать при 450—550° С во избежание появления так называемой 475-градусной хрупкости. Следует отметить, что класс ферритных коррозионно-стойких сталей за последние годы пополнился новыми марками с очень низким содержанием углерода и азота (<" 0,01%), что повысило вязкость сварных соединений. Это позволяет утверждать, что область применения ферритных сталей в ближайшее десятилетие значительно расширится, чему в немалой степени будет способствовать совершенствование металлургической технологии в нашей стране.
...
Термическая обработка сталей мартенситного класса. В химическом машиностроении применяют хромистые стали мартенситного класса 20X13, 30X13, 40X13, 95X18, которые подвергаются закалке с отпуском или отжигу.
...
Закалку и отпуск сталей проводят для достижения максимальной коррозионной стойкости или для получения заданного уровня механических свойств.
...
Стали 20X13, 30X13, 40X13 н 95X18 закаливают в масле от 1000—1050° С. Время выдержки прн нагреве под закалку для изделий с толщиной стенки до 10 мм составляет 20 мин, при толщине свыше 10 мм — 10 мнн -f- 1 мнн на 1 мм наибольшей толщины. Сварные изделия из стали 20X13 перед закалкой подвергают отжигу при 700° С, выдержка 1—2 ч. Стали 30X13 и 40X13 чувствительны к трещинам, и поэтому изделия из этих сталей прн нагреве под закалку рекомендуется загружать в печь прн 500—550° С н медленно нагревать до 800° С, а затем скорость нагрева можно увеличить. Для стали мартенситного класса не допускается разрыв по времени между операциями закалки и отпуска.
...
Максимальные прочностные свойства для сталей 20X13, 30X13, 40X13 достигаются после отпуска при 180—300° С, максимальная коррозионная стойкость и пластичность — после отпуска прн 700—750° С.
...
Клапанные пластины компрессоров н другие элементы из стали 30X13 подвергают отпуску прн 400° С. Для нзделнй из стали 95X18 применяют отпуск при 200—300° С. В сталях 30X13, 40X13, 95X18 после закалкн может сохраняться некоторое количество остаточного аустенита, тем большее, чем выше содержание углерода в стали. Для превращения остаточного аустенита в мартенсит сталь после закалки подвергают обработке холодом. Изделия из хромистых сталей мартенситного класса не рекомендуется отпускать при 450—550° С, так как при этом происходит снижение ударной вязкости в результате необратимой отпускной хрупкости.
...
Техническая обработка сталей аустенитно-мартенситного класса. В химическом машиностроении применяют следующие стали аустенитно-мартенситного (переходного) класса: 09Х15Н8Ю, 07Х16Н6, 09Х17Н7Ю, 08Х17Н5МЗ, что способствует значительному прогрессу в области создания высокопроизводительных центробежных машин, прочность н надежность которых не может быть повышена за счет увеличения толщины стенки нзделня. Это же относится и к узлам трения и резьбовым соединениям, для которых требуется повышенная твердость.
...
Применение аустенитных сталей для узлов трення не дает хороших результатов. Повышение твердости аустенитной стали путем хнмнко-термической обработки снижает ее коррозионную стойкость. Аустенитно-мартенснтные стали, которые после термической обработки упрочняются до твердости 40—45 HRC и при этом сохраняют достаточно высокую коррозионную стойкость, позволили в зна-
...
Стали аустенитно-мартенситного класса, применяемые в виде поковок, прутков и ленты, могут подвергаться следующим видам термической обработки:
...
При проведении термической обработки изделий из аустенитно-мартенситной стали следует иметь в виду, что после закалки (аустенитизации) структура стали — аустенит; после обработки холодом в структуре содержится свыше 70% мартенсита, что сопровождается увеличением размеров деталей на 0,3—0,5%.
...
Старение повышает прочность стали только при наличии в структуре мартенсита, который образуется и в результате холодной деформации.
...
Детали из сталей 09X15Н8Ю и 08Х17Н5МЗ, изготовляемые из мягких листов, ленты, прессованных профилей, прутков и поковок, для достижения максимальной коррозионной стойкости подвергают закалке (аустенитизации) от 975—1000° С с выдержкой 10 мин + 1 мин на 1 мм наибольшего сечения и охлаждению на воздухе или в воде; затем проводят обработку холодом при —70° С с выдержкой не менее 2 ч и старение при 350—380° С с выдержкой не менее 1 ч.
...
Более высокий уровень прочности можно получить, повысив температуру старения до 475—500° С, однако при этом сталь приобретает склонность к МКК-Изделия нз сталей 07Х16Н6 и 09Х17Н7Ю подвергают закалке от 1000° С с охлаждением на воздухе или в воде, обработке холодом при —70° С и старению при 350—380° С. Для получения максимально высоких прочностных свойств температуру старения повышают до 430—540° С, однако, как и для сталей 09Х15Н8Ю и 08Х17Н5МЗ, при этом возникает склонность к МКК- Следует также иметь в виду, что старение изделий из сталей аустенитно-мартенситного класса при более высоких, чем указано, температурах приводит к перестариванию стали и снижению прочности.
...
Важным условием получения высокой прочности на сталях аустенитно-мартенситного класса является своевременное проведение обработки холодом; разрыв между закалкой и обработкой холодом не должен превышать 12 ч, так как длительное вылеживание закаленного изделия приводит к стабилизации аустенита и значительно уменьшает количество мартенсита, образующегося при обработке холодом. По этой же причине перед обработкой холодом детали не должны подвергаться нагреву или воздействию низких температур от 0 до —40° С.
...
Для стали 09Х17Н7Ю упрочняющую термическую обработку можно проводить и без обработки холодом по режиму: закалка от 1050° С, двукратный дестабилизирующий отжиг при 760° С с выдержкой 2—3 ч и старение при 400° С в течение 1 ч. Двукратная дестабилизация (разбалансировка) при 760° С приводит к значительному повышению мартенситной точки, и при последующем охлаждении до комнатной температуры в структуре стали появляется значительное количество мартенсита.
...
Указанный режим не вызывает склонности к МКК в слабоокислительных средах; в растворах азотной кислоты стойкость стали значительно снижается.
...
линкого, О. П. Максимовой С. Ф. Пазюрич). С металловедческой точки зрения интерес представляет то обстоятельство, что в процессе обработки холодом при О или —20 С и последующего старения происходят частичное превращение аустенита в мартенсит и настолько сильная стабилизация оставшегося аустенита, что даже охлаждение в жидком азоте не может вызвать его превращения в мартенсит.
...
Стали аустенитно-мартенситного класса для улучшения обрабатываемости резанием подвергают двойной термической обработке по режиму: отжиг при 760— 780° С с выдержкой 1,5—2 ч, охлаждение на воздухе н отпуск при 650—680° С с выдержкой 1,5—2 ч, охлаждение на воздухе.
...
Важным обстоятельством при проведении термической обработки сталей аустенитно-мартенситного класса является зависимость положения мартенситной точки от колебаний химического состава каждой плавки в пределах нормы, что приводит иногда к тому, что после термической обработки прочностные показатели соответствуют требованиям ГОСТа или ТУ, а пластические свойства и чаще всего относительное сужение, а также ударная вязкость оказываются ниже нормы.
...
Иногда причиной понижения пластических свойств является насыщенность стали водородом. В этом случае улучшение свойств достигается проведением обезводороживающего отжига при 500—550° С в течение 25—30 ч.
...
В крупных поковках из стали переходного класса часто не удается получить необходимую ударную вязкость и пластичность из-за крупнозернистой структуры и неравномерного распределения легирующих элементов. Обычная термическая обработка не устраняет этот недостаток, требуется проведение комплексной термической обработки. Вначале поковка подвергается предварительной термической обработке на мартенсит, состоящей в
...
Устранение склонности к МКК может быть достигнуто перераспределением карбидов. С этой целью сначала проводят термическую обработку на мартенсит путем закалки и обработки холодом, а затем нагрев при 760—780° С; выделяющиеся карбиды равномерно распределяются по всей матрице, что устраняет склонность к МКК-
...
В общем случае эти стали не подвергаются упрочняющей термической обработке я, если в состоянии поставки не имеют склонности к МКК, применяются без термической обработки. Сварные аппараты из этих сталей также не подвергают термической обработке. Если же в стали обнаружена склонность к МКК или пластические свойства ее ниже нормы, то сталь подвергают закалке от 1000—1050° С с выдержкой при нагреве изделий толщиной до 10 мм 15 мин, свыше 10 мм — 10 мии
...
Указанное выше преимущество двухфазных аустенптно-ферритных сталей — возможность повышения содержания хрома — способствует тому, что этот класс коррозионно-стойких сталей продолжает развиваться и совершенствоваться. Если учесть, что двухфазные стали обладают более высокой стойкостью против МКК и коррозионного растрескивания, чем аустенитные стали, можно ожидать8 что в ближайшее время в этом классе появятся весьма интересные марки стали, обладающие благоприятным сочетанием прочностных, технологических и-эксплуатационных свойств.
...
Изделия из стали 14Х17Н2 подвергают закалке от 975—1040° С, выдержка при толщине сечения до 10 мм 15 мин, при толщине свыше 10 мм 5 мин 1 мин на 1 мм наибольшего сечения, охлаждение в масле; отпуск при 660—700° С с выдержкой 30 мнн + 1 мин на 1 мм толщины.
...
При необходимости получения высокой прочности отпуск проводят при 275— 350° С с выдержкой в течение 2 ч 4- 1 мин на 1 мм сечения. После такой обработки сталь 14Х17Н2 не приобретает склонности к МКК-
...
Низкий отпуск не рекомендуется для крепежных изделий а прецизионных пар, так как после него в стали сохраняется некоторое количество остаточного аустенита, превращение которого в мартенсит в процессе эксплуатации может привести к увеличению размеров.
...
Следует избегать отпуска мартенситно-ферритных сталей в интервале температур 400—500°С в связи с явлением необратимой отпускной хрупкости и в интервале 560—650° С — из-за появления склонности к МКК- Если изделие из стали 14Х17Н2 подвергается сварке, то в зоне термического влияния возникает склонность к МКК- Поэтому сварные изделия из этой стали следует подвергать отпуску при 680—720° С в течение 30 мин + 1 мин на 1 мм толщины.
...
Термическая обработка сплавов на никелевой основе. В химическом машиностроении применяют никелевые сплавы ХН78Т, ХН65МВ, Н70МФ, поставляемые в закаленном состоянии. Эти сплавы имеют аустенитную структуру и применяются для особо агрессивных сред.
...
Для деталей и узлов из никелевых сплавов, изготовленных методом холодной или горячей деформации, а также подвергавшихся в процессе изготовления нагреву при температуре выше 500° С, применяют термическую обработку. Для повышения коррозионной стойкости сварные узлы и аппараты из сплавов Х1165МВ и Н70МФ могут подвергаться термической обработке по режиму: нагрев до 1070 ± :£: 20° С, выдержка 3—5 мин на 1 мм толщины материала, охлаждение в воде, а из сплава ХН78Т по режиму: нагрев до 1080=£ 20 С, выдержка 2,5—3,0 мин на 1 мм толщины изделия, охлаждение в воде или на воздухе. Иногда для повыг шения коррозионной стойкости сплава ХН65МВ применяют двукратный отжи-при 1225° С; характерным при этом режиме является то, что увеличение выдержки при однократном отжиге не является равноценным. При проведении такого ре-
...
Термическая обработка сосудов и аппаратов из двухслойных сталей. В химическом машиностроении применяют двухслойные стали с основным металлом (слоем) из сталей ВСтЗ, 20К, 16ГС, 09Г2С, 12ХМ и плакирующим слоем из сталей 08X13, 08Х18Н10Т, 10Х17Н13МЗТ, 03Х18Н11, 03Х21Н21М4ГБ, 03Х17Н14МЗ, железоникелевого сплава 06ХН28МДТ, а также из никелевых сплавов ХН78Т, ХН65МВ, Н70МФ.
...
Трудности в термической обработке листов и сварных аппаратов из двухслойной стали заключаются в том, что по условиям изготовления и эксплуатации аппаратов из двухслойной стали к основному и плакирующему слоям часто предъявляются несовместимые требования по термической обработке.
...
Положение усугубляется еще и тем, что до настоящего времени недостаточно изучены распределение остаточных напряжений по сечению двухслойных сталей и их изменение при нагреве. Два примера позволяют наглядно представить себе эти трудности.
...
Аппарат, изготовленный из двухслойного материала с основной (несущей нагрузку) сталью 12ХМ и плакирующим слоем из стали 08Х18Н10Т, должен по принятым в
...
Аппарат из двухслойной стали 12ХМ+ 10Х17Н13МЗТ в случае сварки электрошлаковым способом для основной стали должен подвергнуться нормализации при 950° С, но при этом в сварном шве плакирующего слоя возникает а-фаза, вызывающая охрупчивание стали и снижение коррозионной стойкости.
...
При выборе режима термической обработки сосудов и аппаратов из двухслойной стали следует руководствоваться следующими основными положениями:
...
С учетом указанных положений, термическую обработку сосудов и аппаратов из двухслойных сталей можно проводить по режимам, приведенным ниже.
...
Аппараты с толщиной стенки до 30 мм из двухслойной стали с плакирующим слоем из стали Ü8X18H10T можно подвергать отпуску для снятия напряжений при 650° С с выдержкой не более 1 ч. При толщине стенки более 30 мм отпуск следует проводить при 500° С с выдержкой из расчета 3 мин на 1 мм толщины.
...
Аппараты из двухслойной стали с плакирующим слоем из стали 03Х18Н11 независимо от толщины стенки подвергают отпуску при температурах, определяемых маркой стали основного слоя: для сталей ВСтЗ, 20К. 16ГС, 09Г2С — при 600—650° С, для сталей 12ХМ, 12МХ, 15ХМ — при 650—680° С. При сварке электрошлаковым способом аппараты можно подвергать нормализации при 920— 950° С для углеродистой стадии при 950—980° С для сталей 12ХМ, 12МХ, 15ХМ.
...
Следовательно, аппараты из двухслойной стали с плакирующим слоем из стали 03Х18Н11 можно применять вередах, вызывающих коррозионное растрескивание, так как их можно подвергать отжигу при 900° С для снятия остаточных напряжений в плакирующем слое.
...
Сварные аппараты из двухслойной стали с плакирующим слоем из сталей 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13МЗТ, 03Х17Ш4МЗ можно подвергать отпуску при 550° С, который снимает значительную часть остаточных напряжений в основном слое и пики напряжений в плакирующем слое. Повышение температуры отпуска более полно снимает напряжения, но может привести к снижению коррозионной стойкости, и поэтому не рекомендуется.
...
Термическую обработку сварных аппаратов из двухслойной стали с плакирующим слоем из сплавов 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ и из стали 03X21Н21М4ГБ можно проводить прн 650° С с выдержкой 30 мин для стали 06ХН28МДТ и не более 1 ч для двух других. При необходимости увеличения длительности отпуска (для аппаратов с толщиной стенки более 30 мм) следует предварительно проверить стойкость сваоного соединения против ММ К после выдержки при 700° С в течение 2—3 ч.
...
При термической обработке двухслойной стали с основным слоем из стали 16ГС или 09Г2С и плакирующим слоем из сплавов ХН78Т, ХН65МВ, Н70МФ следует иметь в виду, что нагрев указанных сплавов в интервале температур 650—700° С или медленное охлаждение с 1000—1050° С приводит к ухудшению их коррозионной стойкости. Это в сильной степени сужает возможность выбора режима термической обработки таких двухслойных сталей и сварной аппа-туры из них.
...
Из сказанного ранее о режимах термической обработки сталей 09Г2С и 16ГС, а также никелевых сплавов следует, что не существует совместимых режимов термической обработки этих материалов. В связи с этим единственным режимом термической обработки сварной аппаратуры из двухслойной стали с плакирующим слоем из никелевых сплавов ХН78Т, ХН65МВ и Н70МФ является отпуск при 500° С в течение 3—5
...
Так как термическая обработка сварной аппаратуры из двухслойной стали с плакирующим слоем из никелевых сплавов с целью улучшения коррозионной стойкости практически не возможна, это накладывает особые требования к качеству металла, используемого для плакирования, и к соблюдению технологического процесса изготовления двухслойной стали и аппаратуры из нее, а также к контролю качества двухслойной стали.
...
По этой причине в качестве основного слоя двухслойных сталей с плакирующим слоем из никелевых сплавов целесообразно применять сталь 12ХМ или 12МХ, нормализация которой обычно проводится при 980° С. Такую двухслойную сталь можно подвергать нормализации при 1000° С, которая требуется для улучшения коррозионной стойкости плакирующего слоя и не вызывает заметного перегрева стали основного слоя.
...
Новая коррозионно-стойкая сталь с азотом для химического машинострое. ния/М. Б. Шапиро, А. П. Горленко, С- А. Глазкова, Л. П. Колосова. — Химическое и нефтяное машиностроение, 1975, № 4, с. 19—21.
...
Специфика термической обработки в приборостроении заключается в том, что несмотря на весьма низкую долю в трудоемкости изготовления основной продукции (в пределах 0,1—5%), термическая обработка является фактором, во многом определяющим ресурс работы, надежность и точность приборов, и эффективным средством повышения этих параметров.
...
В приборостроении применяют все основные виды термической обработки, указанные в классификации Комиссии по стандартизации СЭВ (см. гл. III), а также ряд специальных технологических процессов, таких как термомагиитная обработка, старение под напряжением, термоциклирование и т. д., которые обеспечивают деталям высокие служебные характеристики.
...
Примерный перечень наиболее распространенных деталей приборов и рекомендуемые для них процессы термической обработки приведены в конструкторско-технологическом классификаторе, разработанном ВНИТИприбором (табл. 1).
...
В соответствии с этим классификатором все детали приборов могут быть условно разделены на три основные группы: детали конструкций, детали с особыми упругими свойствами (пружины, упругие чувствительные элементы), детали с особыми физическими (магнитными) свойствами.
...
К деталям каждой из этих трупп предъявляется определенный комплекс требований, поэтому технология их термической обработки отличается специфическими особенностями, которые подробно рассматриваются ниже.
...
4) высокую размерную стабильность деталей конструкций приборов. В значительной мере выполнение этих требований определяется технологией термической обработки деталей конструкций приборов.
...
тали, на котором могут быть произведены соответствующие измерения; в тех случаях, когда это невозможно, предусматривается контроль на образцах-свидетелях.
...
Типовой технологический процесс изготовления высокоточных деталей приборов (ГОСТ 17535—77) предусматривает проведение упрочняющей термической обработки главным образом на заключительных этапах, когда припуски на финишную механическую обработку минимальны и притом оставлены на самые точные и важные размеры, поэтому возникает ряд дополнительных технологических трудностей. В результате термической и химико-термической обработки, как правило, изменяются удельный объем металла и, следовательно, размеры деталей. Знак и величину этих изменений, зависящих от материала, вида термической и химико-термической обработки, устанавливают экспериментально для каждой детали и учитывают при назначении межоперационных припусков.
...
Кроме того, упрочняющая термическая обработка, как правило, сопровождается также изменением формы деталей (короблением и поводкой), что обусловлено неблагоприятным сочетанием чисто термических напряжений (при неравномерном тепловом расширении или сжатии) и напряжений, связанных с неравномерным протеканием фазовых и внутрифазовых превращений. Величина деформации зависит от конфигурации и размеров деталей, вида применяемой термической обработки, а также в значительной степени от используемого материала и его исходного структурного состояния. Более всего подвержены короблению детали одномерной и двухмерной формы, имеющие резкую разнотолщипность и изготовленные из сталей и сплавов, отличающихся сильным разупрочнением и низкой релаксационной стойкостью при температурах термической обработки, высоким температурным коэффициентом линейного расширения, низким коэффициентом теплопроводности, малыми значениями модуля упругости, структурной неоднородностью.
...
В связи с этим в целях предотвращения и уменьшения поводки и деформации деталей в технологии термической обработки деталей приборов предусматриваются следующие мероприятия:
...
В заключение следует отметить, что и в том случае, когда удается предотвратить деформацию деталей в процессе термической обработки, потенциальная опасность поводки и коробления деталей не устраняется полностью: при сохранении в металле высоких остаточных напряжений их равновесие в массе металла может быть нарушено при последующей механической обработке, что и приведет к формоизменению. Это обстоятельство учитывается, и поэтому предусматриваются межоперационные припуски также для самых финишных операций механической обработки.
...
В последние годы в связи с развитием тенденции миниатюризации высокоточных приборов возникла проблема получения высоких эксплуатационных характеристик, равномерного упрочнения всего объема металла — как поверхностных слоев, так и сердцевины; кроме того, возросли требования к качеству поверхности деталей. При уменьшении размеров деталей поверхностные слои и дефекты поверхности оказываются по протяженности соизмеримыми с сечением детали, и влияние состояния поверхности усиливается [12].
...
Ниже рассмотрены наиболее часто встречающиеся дефекты поверхности деталей приборов и способы их предотвращения или устранения.
...
Разупрочнение поверхностного слоя. Наиболее чзсто разупрочнение происходит из-за обезуглероживания поверхности стальных деталей. Показано, что уже при толщине обезуглероженного слоя всего несколько десятков микрометров значительно снижается усталостная прочность при всех уровнях напряжений, усиливается релаксация напряжений [12].
...
В дисперсионно-твердеющих сплавах в результате избирательного окисления или за счет испарения отдельных компонентов при нагреве в высоком вакууме уменьшается пересыщение твердого раствора и, следовательно, эффект дисперсионного твердения.
...
Уменьшение коррозионной стойкости поверхностного слоя. Этот поверхностный дефект наблюдается у деталей, изготовленных из высокохромистых коррозионно-стойких сталей, содержащих хром иа нижнем пределе (<12%). При термической обработке таких деталей в окислительной атмосфере нли в высоком вакууме концентрация хрома (отличающегося весьма высокой упругостью паров) в поверхностных слоях металла может уменьшиться ниже предела, необходимого для обеспечения коррозионной стойкости.
...
Изменение фазового состава в поверхностном слое. Для ряда сталей аусте-иитного класса изменение химического состава в поверхностном слое может сопровождаться повышением температуры начала мартенситиого превращения и, следовательно, частичным протеканием последнего уже при охлаждении до комнатных температур. Появление в поверхностном слое ферромагнитной структурной составляющей увеличивает его магнитную восприимчивость и, естественно, изменяет магнитные характеристики миниатюрной детали в целом, что в ряде приборов недопустимо. Такие изменения происходят, например, при термической обработке в вакууме (~10"2 мм рт. ст.) деталей из немагнитного сплава 36НХТЮ, в котором положение температуры начала мартенситиого превращения сильно зависит от концентрации хрома.
...
Возникновение растягивающих остаточных напряжений в поверхностном слое. В результате обезуглероживания поверхностного слоя или обеднения его другими компонентами после проведения термической обработки в нем возникают высокие растягивающие остаточные напряжения, обусловленные различием температурных коэффициентов линейного расширения и объемных эффектов при протекании фазовых превращений в измененном поверхностном слое и в сердцевине детали [12]. В таких условиях в поверхностном слое детали при действии даже незначительного внешнего растягивающего напряжения может возникнуть пластическая деформация. Остаточные растягивающие напряжения в поверхностном слое снижают прочность при циклическом нагружении.
...
Появление концентраторов напряжений в поверхностном слое. Они возникают при сильном окислении поверхности детали вследствие влияния самой окалины, шероховатости поверхности, образующейся при этом, окисления границ зерен, расположенных у поверхности. По своему ослабляющему действию эти концентраторы эквивалентны устойчивой усталостной трещине по Гриффитсу.
...
Необходимо отметить, что и в том случае, когда удается предотвратить нежелательное изменение химического состава поверхностного слоя, особенности протекания структурных превращений в этом слое детали, как правило, не позволяют обеспечить в нем структурное состояние, аналогичное получаемому в сердцевине детали и, следовательно, выполнить условие равнопрочности всего сечения.
...
Дело в том, что у поверхности металла существенно облегчено образование равновесных зародышей новой фазы, особенно если оно сопряжено с заметной упругой или пластической деформацией матричной решетки твердого раствора, окружающего зародыш; очевидно, что по этой же причине и вероятность образования зародышей в поверхностных слоях значительно выше. Кроме того, поверхностные слои металла характеризуются более высокой плотностью вакансий, и поэтому диффузионные процессы здесь протекают с большей скоростью, чем в сердцевине.
...
Различия термодинамических и кинетических условий протекания структурных превращений в поверхностном слое и сердцевине металла еще более усиливаются, если металл перед термической обработкой был подвергнут холодной пластической деформации: вследствие неоднородности пластической деформации (например, при прокатке листовых заготовок) поверхностные слои металла характеризуются более высокой плотностью дислокаций.
...
Все эти факторы определяют специфику формирования структурного состояния в поверхностном слое в процессе термической обработки деталей, изготовленных практически из всех сталей и сплавов. Однако наибольшей неоднородностью упрочнения по объему отличаются дисперсионпо-твердеющие сплавы, в поверхностных слоях которых наблюдается резкая интенсификация процессов распада пересыщенного твердого раствора; в результате максимум упрочнения иа периферии детали достигается за более короткое время (когда в центральны» зонах наблюдается максимум упрочнения — в поверхностных слоях уже начинается процесс коагуляции избыточной фазы и наступает разупрочнение) [1].
...
Естественно, что наибольшую опасность все отмеченные изменения стру*-турного состояния и свойств поверхностного слоя представляют в том случае, если они происходят при операциях упрочняющей или стабилизирующей термической обработки на заключительных стадиях технологического процесса изготовления деталей приборов.
...
Технологическая задача получения равнопрочного структурного состояния и требуемого комплекса свойств по всему сечеиию миниатюрной детали решается в принципе по двум направлениям:
...
В соответствии с первым направлением в целях предотвращения окисления поверхности деталей, выгорания или испарения из поверхностного слоя отдельных компонентов в технологии термической обработки деталей приборов предусматриваются следующие мероприятия:
...
Поскольку различие в структурном состоянии поверхностного слоя и сердцевины детали после упрочняющей термической обработки неизбежно, в тех случаях, когда оно особенно велико или недопустимо, необходимо предусмотреть в качестве окончательной операции технологического процесса применение методов электрохимической обработки деталей с целью удаления дефектных поверхностных слоев [12].
...
Обеспечение неизменности размеров деталей и стабильности рабочих параметров и характеристик высокоточных приборов в условиях длительной эксплуатации или хранения приборов представляет собой сложную технологическую задачу.
...
Анализ причин размерной нестабильности деталей приборов показал [14], что изменение размеров деталей в процессе эксплуатации приборов или длительного их хранения в принципе вызвано нестабильностью фазового состава и структурного состояния сталей и сплавов после окончательной термической и механической обработки деталей, причем самопроизвольный переход к более стабильному фазовому составу или структурному и напряженному состоянию дополнительно стимулируется эксплуатационными и остаточными напряжениями, возникшими в деталях в процессе различных технологических операций. На практике размерная нестабильность изделий является результатом протекания релаксации конструкционных (эксплуатационных) и остаточных напряжений, причем эти процессы особенно интенсивно развиваются в сплавах с метастабильным фазовым и структурным состоянием, а наименее интенсивно — в сплавах со стабильной структурой, в том числе и дислокационной, для которых характерно высокое сопротивление малым пластическим деформациям (последнее обстоятельство позволяет оценивать степень размерной стабильности металлов и сплавов показателями сопротивления микропластическим деформациям).
...
Проблема обеспечения размерной стабильности деталей приборов в настоящее время решается комплексно. Часть необходимых требований учитывается на стадии конструкторской разработки при выборе материала деталей и конструктивных решений. Прн этом принимаются во внимание характеристики размерной стабильности сталей и сплавов и практические рекомендации [14], соотношение коэффициентов термического линейного расширения и теплопроводности для контактирующих, а также для жестко зафиксированных деталей, температурные условия эксплуатации и хранения приборов, возможность их термоста-тирования и другие фзкторы.
...
В свою очередь, выполнение требований максимальной стабилизации фазового состава, структурного состояния, дислокационной структуры, уменьшения остаточных напряжений обеспечивается выбором эффективных режимов термической, термомеханической, химико-термической обработки и наиболее рациональным расположением отдельных операций термической обработки в общем технологическом цикле изготовления деталей.
...
Обеспечение стабильного фазового состава сталей н сплавов. Наименьшей стабильностью отличается фазовый состав сталей, упрочняемых мартенситиым превращением, в которых диффузионные процессы перемещения атомов углерода с выделением карбидов вызывают уменьшение размеров деталей, а распад остаточного аустенита — их увеличение.
...
Если прибор будет эксплуатироваться в климатическом интервале температур, то проблема стабилизации деталей из закаленной на мартенсит стали в принципе решена: с этой целью достаточно провести после закалки 2—4-часовой отпуск при 150° С. Для эксплуатации при повышенных температурах мартенситную структуру стабилизируют путем отпуска, температура которого иа 50—100 С превышает эксплуатационную [11].
...
Однако основная причина нарушении геометрии изделий из закаленной на высокую твердость стали — превращение остаточного аустенита [11].
...
и сплазов. Металл отливок отличается повышенной микро- и макронеоднородностью строения. Такой металл, кроме того, содержит многочисленные крупные и мелкие поры, неметаллические включения и грубозернист, что ослабляет его и создает условия
...
неоднородного и неодновременного протекания пластической деформации, снижает показатели сопротивления микро- и макропластической деформации, понижает релаксационную стойкость [14].
...
связи с этим проблема обеспечения высокой размерной стабильности ответственных литых деталей высокоточных приборов представляет собой сложную технологическую задачу.
...
Для измельчения структуры (включая размеры зерен и частиц избыточных фаз) и повышения ее однородности проводят предварительную термическую обра-Сотку стальных отливок: для доэвтектоидных сталей — трехкратный отжиг при постепенно понижающихся температурах, двойную нормализацию или высокотемпературную нормализацию с последующим улучшением [14], для высокохромистых сталей (типа 20Х13Л) — высокотемпературный отжиг с реглзмеи-тированными условиями нагрева и охлаждения.
...
Проведение предварительной термической обработки позволяет устранить крупнозернистость структуры литой стали, ее структурную неоднородность, внутризереиную текстуру, ликвидировать сетку феррита в доэвтектоидиой стали, уменьшить количество и изменить характер распределения неметаллических включений и тем самым значительно повысить пластичность и вязкость, а также характеристики размерной стабильности литых деталей при последующем термическом улучшении.
...
тогда понижает внутренние напряжения и способствует формированию стабильной дислокационной структуры, когда микронапряжения, возникающие при изменении температуры сплавов, превышают предел текучести и вызывают протекание мнкропластических деформаций. В этом случае при последующем нагреве происходят процессы возврата, в результате которых уровень микрона-пряженкй уменьшается, а дислокационная структура стабилизируется. Следовательно, термоциклическая обработка как способ стабилизации дислокационной структуры эффективна главным образом для тех сплавов, где присутствуют фазы с резко различными температурными коэффициентами линейного расширения (особенно, если объемная доля частиц второй фазы велика) или для металлов и сплавов с гексагональной решеткой, для которых характерна высокая анизотропия теплового расширения зерен (Zn, Be, Cd, Mg). Для технологии термоциклической обработки существенно, что эффективность такой обработки практически ие зависит от скорости теплосмен, от длительности изотермической выдержки при температурах нагрева и охлаждения. Наиболее распространенный режим термоциклической обработки, применяющийся для литейных алюминиевых сплавов, приведен ниже (см. стр. 693).
...
Релаксационная обработка. Такая обработка представляет собой разновидность термомеханической обработки, в которой нагрев и деформационное воздействие совмещены в одной операции. При этом уровень действующих напряжений и температура иагрева должны быть таковы, чтобы в металле параллельно с развитием микропластических деформаций, снижающих уровень микронапряжений, могли идти процессы отпуска или возврата. В этом случае перераспределение дислокаций ведет к формированию более стабильной дислокационной структуры, к уменьшению внутренних напряжений, а следовательно, и к возрастанию предела упругости и релаксационной стойкости. Существенно, что сопротивление микропластическим деформациям- возрастает только тогда, когда направление деформации при предварительном нагружении совпадает с направлением деформации при последующем испытании или эксплуатации [14]. В противном случае указанные характеристики имеют значения ниже исходных. Такая анизотропия сопротивления микропластическим деформациям свидетельствует об образовании в процессе релаксационной обработки ориентированной дислокационной структуры, получившей название текстура дислокаций. Поэтому релаксационная обработка весьма перспективна как средство повышения размерной стабильности высокоточных деталей приборов, работающих преимущественно в условиях статического нагружения при комнатной и повышенных температурах.
...
Принципы оптимизации параметров релаксационной обработки для различных сталей и сплавов в основном совпадают, однако выбор величины действующего напряжения, температуры нагрева, длительности процесса, предварительной термической обработки, условий нагружеиия во многом зависит от индивидуальных особенностей материала и от характера реализуемого в нем механизма упрочнения. Установлено, что релаксационная обработка является перспективным способом повышения структурной стабильности углеродистой стали [5], а также ряда дисперсионно-твердеющих сплавов [10]. Например, проведение релаксационной обработки на стали 50ХФА после стандартной закалки и отпуска при 200° С — нагружение при 250—300° С до напряжения, равного o0,oos> — позволило повысить предел упругости на 20—30% (но данным Г. А, Мелковой). Применение программного нагружения при 150—250° С способствовало повышению предела упругости бериллиевой бронзы почти на 50% и увеличению релаксационной стойкости при статическом нагружении в 4
...
Дорекристаллизационный отжиг. Отжиг этого вида заключается в нагреве деформированного металла до температуры, не превышающей температуру рекристаллизации, ведет к перераспределению дислокаций внутри скоплений по типу полигонизации и сопровождается часто образованием сегрегации на дефектах. В результате этого процесса дислокации образуют стабильные конфигурации, что сопровождается уменьшением искажений кристаллической решетки и повышением сопротивления деформированию. Целям обеспечения высокой размерной стабильности материала отвечает лишь такой отжиг, в ходе которого стабилизация дислокационной структуры не сопровождается значительным уменьшением
...
плотности несовершенств, что и обусловливает максимальные показатели сопротивления микропластическим деформациям [14]. Так, например, оптимальный режим дорекристаллизационного отжига для оловянно-фосфористых бронз: температура 185—200° С, выдержка 1 ч, для латуией — температура 200—250е С, выдержка 1 ч.
...
Сказанное выше относится не только к деталям приборов, изготовляемым из холоднодеформированного металла. Необходимо также учесть, что пластически деформированный наклепанный слой возникает на поверхности деталей из любых сплавов в результате механической обработки. Такой поверхностный слой также может явиться причиной размерной нестабильности изделий, особенно миниатюрных или тонкостенных, поэтому применение дорекристаллизационного отжига в
...
Вид и число операций термической обработки (в том числе и стабилизирующих), а также их распределение на различных стадиях технологического процесса изготовления детали определяется в первую очередь из условий обеспечения необходимого комплекса физико-механических свойств и зависит от требуемой степени постоянства размеров и точности изготовления деталей. В соответствии с ГОСТ 17535—77 детали подразделяют на три категории (табл. 2).
...

Цементация стали
Зварювальні матеріали
Контактная сварка
Термическая обработка в машиностроении: Справочник
Металлургия черных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Термическая обработка в машиностроении: Справочник