Меню

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%.

Читайте также:  Сталь aisi 430 для индукционной плиты

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 δв и δ0,2 практически соответствуют значениям прототипа. Испытания проведены в производственных условиях и подтвердили промышленную применимость способа.

Таблица 1
Марка стали Полуфабрикат Химический состав, % мас.
C Mn Si Cr Ni P S
ГОСТ 5632-72 0,11-0,17 0,8 0,8 16-18 1,5-2,5 0,025 0,030
14X17H2 0,12
14X17H2 прокат 0,52 0,56 16,0 2,2 0,022 0,011
Таблица 2.
⌀ проката, мм Способ обработки Механические свойства, не менее Вид образца
δ, % ψ, % KCU, МДж/м 2
от 60-100 Известный 12 43 38-52
По прототипу
80 Предлагаемый 17,5 45,8 Продольные
14,3 43,2 83 Поперечные

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

Германия DIN Марка X20CrNi17-2
Номер 1.4057
США (AISI, SAE, ASTM) 431
Франция (AFNOR) Z15CN16-02,
Z10CN17
Великобритания (BS) 431S29
Швеция (SS) 2321
Италия UNI X16CrNi16

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.

Читайте также:  Имена всех роботов из живая сталь

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

Марка стали НД на поставку Температура рабочей среды (стенки), °С Дополнительные указания по применению
14X17Н2
ГОСТ 5632
Сортовой прокат
ГОСТ 5949,
Листы ГОСТ 7350
М3б, М2б.
От -70 до 350 Для деталей внутренних устройств
арматуры, работающих в средах
слабой агрессивности при
требовании повышенной прочности
и твердости.
Поковки
ГОСТ 25054
Стойкость против
межкристаллитной коррозии
обеспечивается термообработкой
на твердость 22,5…31 HRC
(229…285 НВ) и 25…28 HRC
(240…260 НВ)
Для деталей электромагнитных
клапанов с улучшенными
магнитными свойствами
(после длительного отжига
на твердость 25…28 HRC
(240…260 НВ). После закалки
и низкого отпуска температура
применения 200°С

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)

Марка стали,
по ГОСТ 1759.0
Стандарт или
технические
условия на
материал
Параметры применения
Болты, шпильки, винты Гайки Плоские шайбы
Темпера-
тура
среды, °С
Давление
номи-
нальное,
МПа (кгс/см 2 )
Темпера-
тура
среды, °С
Давление
номи-
нальное,
МПа (кгс/см 2 )
Темпера-
тура
среды, °С
Давление
номи-
нальное,
МПа (кгс/см 2 )
14Х17Н2 ГОСТ 5632 От -70 до 350 2,5 (25) От -70 до 350 2,5 (25) От -70 до 350 Не
регламен-
тируется

к содержанию ↑

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

Марка стали НД на
поставку
Температура
рабочей
среды, °С
Дополнительные
указания по
применению
14Х17Н2
ГОСТ 5632
Сортовой
прокат ГОСТ
5949, ГОСТ 1051
От -70 до 350 Применяется для работы
в средах слабой
агрессивности при
требовании повышенной
прочности. Стойкость
против
межкристаллитной
коррозии
обеспечивается после
термической обработки
на твердость 22,5…31
HRC (229…285 НВ) и
25…28 HRC (240…260
НВ). Применяется
также для деталей с
улучшенными
магнитными свойствами
(после длительного
отжига на твердость
25…28 HRC). Пределы
применения даны после
закалки и высокого
отпуска; после низкого
отпуска температура
применения 200°С

к содержанию ↑

Применение стали 14Х17Н2 для узла затвора арматуры

Марка стали Температура
рабочей
среды, °С
Твердость Дополнительные
указания по
применению
14Х17Н2
ГОСТ 5632
От -70 до 250 22,5…31 HRC Работоспособность узла
затвора обеспечивается при
наличии разности твердости
уплотнительных
поверхностей
14Х17Н2
ГОСТ 5632
От -70 до 250 22,5…31 HRC

к содержанию ↑

Применение стали 14Х17Н2 для направляющих и резьбовых втулок

Марка стали НД на
поставку
Температура
рабочей
среды, °С
Дополнительные
указания по
применению
14Х17Н2
ГОСТ 5632
Сортовой
прокат ГОСТ
5949
От -70 до 250 Применяется для работы в
условиях атмосферной коррозии и
средах слабой агрессивности.
Твердость втулок выбирается с
учетом твердости шпинделя.
Для повышения стойкости против
задирания рекомендуется
применять хромирование

к содержанию ↑

Применение стали 14Х17Н2 для изготовления основных деталей арматуры атомных станций

Марка стали Вид полуфабриката
или изделия
Максимально
допустимая
температура
применения, °С
14Х17Н2
ГОСТ 5632
Поковки,
сортовой прокат
350

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)

При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
21 22 23 24 24 25 26 27 28 30

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
720 780 840 890 990 1040 1110 1130 1160 1170

Коэффициент линейного расширения α*10 6 , К -1

При температуре испытаний, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
9,8 10,6 11,8 11,0 11,1 11,3 11,0 10,7 11,4 11,5

к содержанию ↑

Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)

Механические свойства

ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ% KCU, Дж/см 2 Твердость HB, не более
не менее
ГОСТ 5949-2014 Пруток. Закалка с 975-
1040 °С в масле,
отпуск при 275-350°С
охл. на воздухе
60 835 1080 10 30 49 не более 285
Закалка с 1000-
1030 °С в масле,

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

ГОСТ Состояние поставки Сечени σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ%
не менее
ГОСТ 5949-75 Пруток. Закалка с 1020-1100 °С
на воздухе, в масле или в воде
60 196 490 40 55
ГОСТ 18907-73 Пруток шлифованный, обработанный на заданную прочность 1-30 590-830 20
ГОСТ 7350-77
(образцы
поперечные)
Лист горячекатаный и холодно-катаный:

закалка с 1000-1080 °С в воде

Св. 4 206 509 43
ГОСТ 5582-75
(образцы поперечные)
закалка с 1050-1080 °С в воде
или на воздухе
До 3,9 520 40
ГОСТ 25054-81 Поковка. Закалка с 1050-
1000 °С
196 490 35 40
ГОСТ 9940-81 Труба бесшовная горячедефор-
мированная без термообработки
3,5-32 510 40

к содержанию ↑

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп.,°С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ% KCU, Дж/см 2 Твердость НВ
300 930-950 1260-1280 16 59-61 78-95 400-444
400 980-1050 1290-1330 16-17 60-62 61-68 388-444
500 970-1000 1110-1200 14-15 60 54-98 363-386

Примечание. Пруток. Отжиг при 760-780°С, 2 ч, охл. с печью; закалка с 950-975°С, 1 ч в масле.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп.,°С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ% KCU, Дж/см 2
Пруток. Отжиг при 760-780 °С, 2 ч, охл. с печью. Закалка с 950-975 °С, 1 ч
в масле; отпуск при 600 °С, 3-6 ч; при 20 °С твердость НВ 269-302
20 680-710 860-880 19-22 60-63 118-147
300 620-640 720 16 65-67
400 580-590 670-680 14-15 63-64
500 510 550-570 17-18 68-70
550 430 460 20 81
Поковка дисков диаметром 700 мм и высотой 30-80 мм.
Отжиг с двумя переохлаждениями: при 200-230 и 140-180°С;
закалка с 960-980 °С в масле; отпуск при 640-670°С
(образцы тенгенциальные); при 20 °С твердость НВ 285
20 680-690 870-890 16 52-55 90-101
200 630-650 780 12-15 47-53 93-108
300 610-630 730-760 11-13 50-53 108-132
400 600-630 730-750 11-12 45 98-117
500 500-540 560-610 15 54-56 108-122
600 280-310 330-340 28-30 83-84 127
Деформированное состояние. Скорость деформирования 2,5 мм/мин
700 215 58 90
800 145 70 92
900 98 75 88
1000 59 80 90
1100 29 80 90
1200 20 80 88
1250 20 68 80

к содержанию ↑

Ударная вязкость KCU

Состояние поставки КСU, Дж/см 2 , при температуре, °С
+20 -20 -40 -60
Лист толщиной 10 мм. Образцы:
поперечные 56 51 49 47
продольные 71 53 53 52

Механические свойства при испытании на длительную прочность

tисп.,°С Предел ползучести, МПа Скорость ползучести, %/ч
450 274 2/100
tисп.,°С Предел ползучести, МПа &3694;, ч
400 608-686 1000
588-666 2000
450 617 200

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 900. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость — трудносвариваемая. Способ сварки РДС, АрДС. Сварные соединения в зоне термического влияния обладают пониженной стойкостью к МКК и общей коррозии, поэтому после сварки необходим отпуск при 680-700°С в течение 30-60 мин.

Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,4 и Kv б.ст = 0,3 в закаленном и отпущенном состояний при НВ 330.
Склонность к отпускной хрупкости — склонна.

Источник

Adblock
detector