Термообработка стали 14х17н2 режимы для hrc 28 32

Термообработка стали 14х17н2 режимы для hrc 28 32

Изобретение относится к технологии термической обработки и предназначено для термической обработки деформируемой коррозионно-стойкой стали 14X17H2, применяемой в судовом машиностроении для изготовления сложнонагруженных деталей, воспринимающих значительные разнонаправленные динамические нагрузки, например, крепежа, поковок.

Известны способы термической обработки стали 14X17H2, разные технологические приемы и решения по процедуре нагрева, выдержки и охлаждения, которые нашли широкое промышленное применение в серийном производстве продукции общетехнического назначения. Однако они не обеспечивают требуемого уровня механических характеристик.

Известен способ термической обработки изделий из стали 14X17H2 (ГОСТ 5949-75) «Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная», включающий закалку в масле в интервале температур 1000-1030°C с последующим высоким отпуском в интервале температур 620-660°C и охлаждением на воздухе. Однако он не обеспечивает получения однородного комплекса свойств в направлении вдоль и поперек волокон деформации, регламентируя лишь значения механических свойств поперек волокон деформации. Известное техническое решение находит промышленное применение при термической обработке проката, применяемого в судостроительной промышленности для изготовления из него деталей в процессе последующего перекова проката.

Недостатком известного способа является то, что он обеспечивает более низкую ударную вязкость, которая определяется содержанием δ феррита в стали. Наиболее высокой ударной вязкостью обладает сталь, практически не содержащая δ феррит; несколько ниже — у сталей мартенситно-ферритного класса, содержащих δ феррита более 40%; наименьшая ударная вязкость у стали, содержащей δ феррит в пределах 10-20%.

В качестве прототипа принят способ термической обработки штамповок кривошипных валов из стали мартенситно-ферритного класса 14X17H2, включающий закалку в масле с температуры 970-1020°C и последующий двукратный высокотемпературный отпуск, первый и второй отпуск осуществляют при температуре 620-670°C с охлаждением после каждого отпуска в воде или масле, при этом первый отпуск проводят в течение 4,5-5 часов, а второй отпуск 3,5-4,5 часа. Однако способ по прототипу не обеспечивает высоких пластических характеристик и ударной вязкости. Эти недостатки устраняются предлагаемым техническим решением. Задачей изобретения является повышение качества сложнонагруженных деталей. Технический результат — повышение пластических характеристик и ударной вязкости, которые наиболее важны для сложнонагруженных деталей.

Этот технический результат достигается тем, что в способе термической обработки деформируемой коррозионно-стойкой стали 14X17H2, включающем нагрев под закалку, охлаждение в масле, двукратный отпуск с охлаждением после каждого отпуска в воде, нагрев под закалку осуществляют при температуре 1040-1050°C, нагрев при первом отпуске — при температуре 600-610°C. При этом время выдержки при закалке 3 часа, время выдержки при первом отпуске 4,5-5 часов, при втором отпуске 3,5-4,5 часа, как в прототипе, температура второго отпуска находится в интервале, принятом в прототипе (620-670°C), в предлагаемом способе 640-660°C. Технический результат достигается выбором узкого диапазона температур при закалке и первом отпуске. В структуре после охлаждения от температуры закалки до комнатной образуется мартенсит и сохраняется некоторое количество мягких структурных составляющих δ феррита. Проведение высокого отпуска при указанной температуре приводит к распаду мартенсита на ферритно-карбидную смесь, обеспечивая стабильное состояние отпущенной мартенситной составляющей.

Способ осуществляют следующим образом.

Заготовки вырезают из прутков стали 14X17H2, помещают в печь с выдвижным подом и подвергают их термической обработке по предлагаемому режиму. После термической обработки из заготовок изготавливают образцы для механических испытаний.

Пример осуществления способа.

Из прутка стали 14X17H2 (химический состав приведен в таблице 1) диаметром 80 мм брали отрезок 1,5 м, из которого фрезой вырезали заготовки для термической обработки. Заготовки вырезали в соответствии с требованиями ГОСТ 7564-97: продольные — бруски сечением 25×25 мм, поперечные — шайбы толщиной 20 мм. Вырезанные заготовки проходили термообработку по различным режимам: на средних, минимальных, максимальных и запредельных значениях параметров. Оптимальным был признан режим: закалка при 1040°C 3 часа, охлаждение в масле, нагрев при первом отпуске при температуре 610°C, выдержка 4,5 часа, охлаждение в воде, нагрев при втором отпуске 650°C 3,5 часа, охлаждение в воде. Обработанные образцы подвергали механическим испытаниям (результаты приведены в таблице 2). Определение ударной вязкости производилось при нормальной температуре по ГОСТ 9454-78; испытания на растяжение образцов проводилось по ГОСТ 1497-84; склонность к межкристаллитной коррозии определялась по ГОСТ 6032-2003 методом AM на продольных и поперечных пластинах. Склонность к межкристаллитной коррозии отсутствовала; содержание δ феррита определялось по методу Розиваля на поперечных микрошлифах и составило 0,1%.

В примерах меняли температуру нагрева под закалку и принимали ее 1030, 1040, 1050, 1060°C при времени выдержки 3 часа, нагрев при первом отпуске до 610°C 4,5 часа, при втором 650°C 3,5 часа, охлаждение в воде. При температуре нагрева под закалку 1030°C свойства на образцах были нестабильны, то же наблюдалось при нагреве при 1060°С. Вероятно это связано с неполным распадом мартенсита. Меняли температуру нагрева при первом отпуске: 590, 600, 610, 620°C, выдержка 4,5 часа, охлаждение в воде. Температуру второго отпуска принимали 650°C, выдержка 3,5 часа, охлаждение в воде. Температура закалки 1040-1050°C 3 часа. При температуре первого отпуска 590°C не весь мартенсит распадался на ферритно-карбидную смесь и снижались механические характеристики. При температуре первого отпуска 620°C свойства были, как и при 610°C, следовательно нагрев до этой температуры нецелесообразен экономически.

Как видно из таблицы 2, пластические характеристики и ударная вязкость после обработки по предлагаемому способу выше, чем по прототипу. Значения δ_в и δ_0,2 практически соответствуют значениям прототипа. Испытания проведены в производственных условиях и подтвердили промышленную применимость способа.

Способ термической обработки деформируемой коррозионно-стойкой стали 14X17H2, включающий нагрев под закалку, охлаждение в масле, двукратный отпуск с охлаждением в воде после каждого отпуска, отличающийся тем, что нагрев под закалку осуществляют при температуре 1040-1050°C, а нагрев при первом отпуске — при температуре 600-610°C.

Источник

Сталь 14Х17Н2 (ЭИ268)

Заменители

По коррозионной стойкости и жаростойкости сталь близка к стали марки 20X17Н2

Иностранные аналоги

ВАЖНО. Возможность замены определяется в каждом конкретном случае после оценки и сравнения свойств сталей

Расшифровка стали 14Х17Н2

Цифра 14 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. для стали 14Х17Н2 это значение равно 0,14%.

Буква «Х» указывает на содержание в стали хрома. Цифра 17 после буквы «Х» указывает примерное количество хрома в стали в процентах, округленное до целого числа, т.е. среднее содержание хрома около 17%.

Буква «Н» указывает на содержание в стали никеля. Цифра 2 после буквы «Н» указывает примерное количество никеля в стали в процентах, округленное до целого числа, т.е. среднее содержание никеля около 2%.

Вид поставки

Вид поставки — сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.

Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73.

Лист толстый ГОСТ 7350-77. Лист тонкий ГОСТ 5582-75.

Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Характеристика стали 14Х17Н2

Сталь 14Х17Н2 (Условное обозначение ЭИ268) относится к коррозионностойким, жаропрочнмым сталям мартенситно-ферритного класса, т.е. содержат в своей структуре помимо мартенсита не менее 10% феррита. Наибольшей коррозионостойкостью обладает после закалки с высоким отпуском.

Назначение и применение

Назначение — рабочие лопатки, диски, валы, втулки, фланцы, крепежные и другие детали, детали компрессорных машин, работающие на нитрозном газе, детали, работающие в агрессивных средах и при пониженных температурах в химической, авиационной и других отраслях промышленности.

Согласно ГОСТ 5632-2014 сталь 14Х17Н2 в основном применяется как коррозионностойкая, так же может применяться как жаропрочная и не применяется как жаростойкая.

Свариваемость

Сталь 14Х17Н2 относится к трудно свариваемым. Cпособы сварки РДС (ручная дуговая сварка), АрДС (аргонодуговая сварка).

Сварные соединения в зоне термического влияния обладают пониженной стойкостью к МКК (межкристаллитная коррозия) и общей коррозии, поэтому после сварки необходим отпуск при 680-700 °С в течении 30-60 мин.

Применение стали 14Х17Н2 для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

ПРИМЕЧАНИЕ
Сталь 14Х17Н2 стойка к межкристаллитной коррозии после закалки и высокого отпуска.
Испытание на межкристаллитную коррозию проводить по ГОСТ 6032 по методу А (без провоцирующего нагрева), кипятить 15 часов.

Применение стали 14Х17Н2 для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

к содержанию ↑

Применение стали для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

к содержанию ↑

Применение стали 14Х17Н2 для узла затвора арматуры

к содержанию ↑

Применение стали 14Х17Н2 для направляющих и резьбовых втулок

к содержанию ↑

Применение стали 14Х17Н2 для изготовления основных деталей арматуры атомных станций

Физические свойства

Плотность ρ при температуре испытаний, 20 °С — 7750 кг/см 3
Удельная теплоемкость c при температуре испытаний, 20°С — 462 Дж/(кг*К)

Модуль нормальной упругости Е, ГПа

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

Коэффициент линейного расширения α*10 6 , К -1

к содержанию ↑

Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)

Механические свойства

охл. на воздухе 635 835 16 55 75 — ГОСТ 7350-77 Лист горячекатаный
или холоднокатаный.
Закалка с 960-1050°С
в воде или на воздухе;
отпуск при 275-350 °С,
охл. на воздухе
образцы поперечные) Образцы 882 1078 10 — — — ГОСТ 25054-81 Поковка. Закалка с
980-1020 °С в масле;
отпуск при
680-700°С,
охл. на воздухе До 1000 637 784 12 30 49 248-293 Марочник сталей
Уралмашзавода, 1975 г. Поковка. Закалка с
1010-1030 °С в масле;
100 двойной отпуск при
665-675 °С с печью
или на воздухе До 100 540 690 15 40 59 228-269