Способ термической обработки малоуглеродистой стали

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ, преимущественно полосовой холоднокатаной, включающий нагрев до температуры отжига 91p-920°C, охлаждение с изотермической выдержкой при 300-450 С, ;о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, I с целью повышения штампуемости стали , полосу после нагрева до температуры отжига подвергают пластичес|Кой деформации со степенями 15-25%, |а охлаждение.до 710-720 С ведутсо. скоростью 10-45 град/с.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECllYEiËÈН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Й /(/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3399172/22-02 (22) 16.02.82 (46) 23.09.83. Вюл. )) 35 (72) И.Г. Узлов, И.В. Франценюк, A.È. Яценко, A..Ï. Качайлов, Н.И.Репина, Г.В. Кругликова, В.И. Кусов. .и Д.Д. Хижняк (71) Институт черной металлургии (53) 621.785..79(088;8) (56) 1. Патент Японии )) 47-33409, кл. 10 J 182, опублик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР 1

)) 585225,.кл. С 21 D 1/48,. 1975.:

3. Авторское свидетельство СССР.

М 547480, кл. С 21 D 1/78, С 21 D 9/48, 1975. (54) (57) СПОСОБ ТЕРИИЧЕСКОЯ OSPABOT. .КИ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ, преиму" щественно полосовой холодйокатаной, включающий нагрев до температуры отжига 910-920 С, охлаждение с изо.термической выдержкой при 300-450 С, :отличающийся тем, что, с целью повышения штампуемости стали, полосу после нагрева до температуры .отжига подвергают пластической деформации со степенями 15-25%, :а охлаждение.до 710-720 С ведут со скоростью 10-45 град/с.

1043174

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обра ботке, и может быть использовано при Непрерывной термической обработке малоуглеродистых (0,04-0,10% С) холоднокатаных сталей, преимуществен- 5 но автолистовых.

Известен способ термической обработки холоднокатанной малоуглеродистой стали, включающий нагрев до

810 С со скоростью 30 град/с, выдерж - )0 ку при этой температуре 30 с, .охлаждение со скоростью 50-200 град/с до 300-500 С, выдержку при этой температуре 30 с и окончательное охлаждение до температуры окружающей среды эа 10-20 с P1) .

Этот способ, вследствие ограничения температуры нагрева нижней частью межкристаллического интервала А -А.- приводит к образованию

20 разноэернистой ферритной структуры, 2 и не обеспечивает высокой пластичности металла.

Известен способ термической обработки холоднокатаной малоуглеродистой стали, включающий .нагрев до . 25

700-720 С, выдержку, охлаждение,со скоростью 50-200 С/с до 500-350 С, дальнейшее охлаждение со скоростью

1-5оС/с до 200-250 С и окончательное охлаждение со скоростью 10-20 С/с (21.30 о

Недо с тат ком э того способа является неудовлетворительная штампуемость .стали, что обусловлено мел-: козернистой структурой феррита, не обеспечивающей требований высших категорий штампуемости.

Наиболее близким к изобретению по.технической сущности и достигае-.

"мому результату является способ термической обработки малоу леродистой стали, включающий нагрев со скоростью 30-100 град/с. до температу- ры отжига 900-920оС, выдержку при этих температурах 10-30 с, охлажде ние со скоростью 50-200 град/с до

150-200 С, нагрев со скоростью, 45 обусловленной тепловой мощностью печи до температуры иэотермической выдержки 350-500 С, выдержку 30-90 с и последующее охлаждение со скоростью

10-20 град/с (33 .

Недостатком известного способа является то| что при нагреве до 900920оC и последующей изотермической

В ерККе происходит Рекристаллизация образовавшегося аустенита, которая обуславливает ликвидацию внутренних субграниц, скоплений дислокаций и других внутренних искажений, что приводит к увеличению устойчивости аустенита при последующем охлаж 60 дении. В результате распад переохлажденного аустенита при охлаждении со скоростью 50-200 град/с происходит по механизму абнормального превращения с образованием выделений струк-65 турно свободного эвтектоидного цементита в форме прослоек по границе зерен. Это снижает пластичность и ухудшает штампуемость металла. Последующий нагрев до 350-500 С с изо-. о термической выдержкой до 90 с не способствует улучшению такой структуры.

Кроме того, узкие температурновременные параметры аустенитизации (разность температур 20 С, длительо ность выдержек 20 с ) ограничивают воэможность регулирования размеров аустенитных зерей влияющих на вели-. чину образующихся при последующем охлаждении зерен феррита. Сильнее на величину зерен влияет химический состав стали, в особенности содержанием углерода. Наиболее крупнозернистую структуру (6-8 баллов) можно получить только при содержании углерода не более 0,04%. При содержании углерода 0,06Ъ и более размер зерен не превышает 8-9 баллов для кипящих и 9-10 баллов для спокойных сталей.

ПрименениЬ способа ограничено толщиной полос 0,6-2,0 мм. При боль-. шей толщине полос пластичность снижается из-за погрубения пограничных выделений цементита и образования включений карбонитридов в процессе охлаждения. Механические свойства и микроструктуру для высоких категорий вытяжки можно получать по известному способу только лишь на особо чистом металле с жесткими ограничениями верхних пределов содержания углерода и других примесей. Таким образом, во время отжига на линии непрерывного действия практически невозможно получить основные структурные характеристики для.обеспечения механических свойств, соответствующих категориям сложной и особосложной вытяжки для сталей типа 08IO и 08КП.

Целью изобретения является повы шение штампуемости стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки малоуглеродистой стали, преимущественно полосовой холоднокатаной, включающему нагрев до температуры отжига 919-920оС, охлаждение с иэотермической выдержкой при 300-450оС, полосу после нагре+ ва до температуры отжига подвергают пластической деформации со степенями 15-25%, а охлаждение до 710-720 С о ведут .со скоростью 10-45:град/с.

Холоднокатаную сталь с 0,04-0,10ФС. в виде полосы толщиной 0,5-2,5 мм шириной 500-2000 мм нагревают со скоростью 10-200 С/с до 710-720 С и далее со скоростью 10-45 град/с до 910-920 С, в процессе отжига подвергают пластической деформации на 15-25%, охлаждают до 710-720 С. со скоростью 10-45 град/с, дальнейшее

1043174 охлаждение ведут со скоростью

100-200 град/с до температуры изотермической выдержки 300-450 С, производят при этой температуре выдержку в течение 30-50 с, после чего охлаждают за 10-20 с. 5

Пределы пластической деформации 15-20% для малоуглеродистых сталей охватывают. интервал "критичес- ких деформаций", которые позволяют . получить более крупнйе.зерна аустенита; 10 чем при аустенитизации,.беэ деформации, но при этом внутризеренная ! структура аустенита сохраняет искажения, которые уменьшают устойчи.вость аустенита при последующем ох-,-, 15 лаждении, облегчают зарождение цемента и затрудняют образование выделе-, ний эвтектоидного цементита в виде гРубых прослоек по границам зерен.

Скорость охлаждения 10-45 град/с в интервале температур 920-710 С обеспечивает необходимое время дляраспада аустенита. Скорость охлаждения более 45 град/с недостаточна для достижения необходимых разме ров ферритных зерен, скорость менее 10 град/с увеличивает воэмож-. ность погрубения цементитных включений. . Температура 710-720 С близка к нижней критической точке Ar<для ", З0 .обрабатываемых сталей и обеспечива-." ет полное превращение переохлажден.ного аустенита. При более высоких температурах возможно сохранение в структуре участков нераспавшегося. -:, 35 аустенита, превращающихся в тонкодифференцированный феррито-цементитный эвтектоид. Продолжение регламентированного охлаждения до температур ниже 710ОС нецелесообразно,.так как 40 не способствует дальнейшему улучшению структуры, может привести к ук-. рупнению включений цементйта, удли- няет технологический цикл.

Пример. Проводилась обработ ка стали 08tO по предлагаемому спо- . собу и по известным способам j3) и (2) .

Химический состав стали: 0,06% С

0,014 &1, 0,21% Мп,. 0>012% .S

0,014% Р, 0,06% Af, 0,01% Се, .0,02%..Е»,:

0,05% Сц, 0,005%.N.

Режимы Т и И характеризуют известный способ f3), режимы 1П и IV предлагаемый способ, . режимы Ч и VI: известный" способ t 2J .

Режим T. 55 Сталь после холодной прокатки C суммарным обжатием .65% на конечную, толщину 0,9 мм.

1. Нагрев до 920ОС со скоростью :

80 град/с. о

2. Выдержка при 920 С, 20 с.

3. Охлаждение до 250 С со ско» ростью 150 град/с.

4. Нагрев до 450 С со скоростью

80 град/c. 65

5. Выдержка при 450 С, 50 с..

6. ОхлаЖдение со скоростью

20 град/с.

Режим I I .

Сталь после холодной прокатки с суммарным обжатием на конечную толщину 2,0 мм.

1. Нагрев до 920 С со скоростью

50 град/с.

2. Выдержка при 920 С, 30 с.

3. Охлаждение-до 250 С со скоростью 100 град/с.

4. Нагрев до 450ОС со скоростью

50 град/с.

5. Выдержка при 450 С, 50 с.

6. Охлаждение со скоростью

20 град/с.

Режим П1 .

Сталь после холодной прокатки с суммарным обжатием 50-65%, обработанная по режиму предлагаемого способа на конечную толщину 0,9 мм.

1. На рев до 720 С со скоростью

100 град/с.

2. Нагрев до 920 С со скоростью о . 30 град/с.

3. Деформация при 920 С на 15%.

4. Охлаждение до 720ОС со скоростью 30 град/с.

5: Охлаждение до 400 С со скоо ростью 100 град/с.

6. Выдержка при 400 С, 50 с.

7. Охлаждение в течение 20 с.

Режим I V ...

Сталь после холодной. прокатки с сувеаарным обжатием 50-65%, обработанная по режиму предлагаемого способа на конечную толщину 2,0 мм.

1. Нагрев до 720 С со скоростью

80 град/с.

2. Нагрев до 920ОС со скоростью

30 град/с.

3. Деформация при 920 С на 20%.

4. Охлаждение до 720ОC со скоростью 30 град/с.

5. Охлаждение до 400 С со скоростью 100 град/с.

6. Выдержка при 400 С, 50 с.

7. Охлаждение в течение 20 с.

Режим Ч Сталь после холодной прокатки с суммарным обжатием 65% на конечную толщину 0,9 мм.

1. Нагрев до 720 С со -скоростью

80,град/с.

2. Выдержка при 720 С, 20 с.

3. Охлаждение до 450 С со скоростью 50 град/с.

4. Охлаждение до 250 C со скоростью 2 град/с.

5. Охлаждение до 20ОС со скоростью 10 град/с.

Режим Ч1

Сталь после холодной прокатки с суммарным обжатием 60% на конечную толщину 2,0 мм.

1. Нагрев до 720 С со скоростью о

30 град/с.

1043174

35

Таблица1

МПа

Режим

Глубина сферической лунки, Толщина образца, мм

212

290

10,3

0,9

12i3

216

315

2,0

0,9

260

12,0

172

13,5

2,0

198

275

2. Выдержка при 7200có 30 с.

3. Охлаждение до 45ООС. со ско ростью 150 град/с. 4. Охлаждение до 25ООС со ско,ростью 5 град/с.

5. ОХлаждение до 20 С со скоростью 20 град/с.

Результаты определения механических свойств стаи 08Ю приведены в табл. 1.

Пластические характеристики металла, обработанного по предлагаемому способу, выше,.чем обработанного по, „известному способу.

Проводили испытания на штампуемость после обработки по режимам.

f- П согласно техническим услови- . . ям ТУ-14-15-110;81,, Оиределяли показатели, характе- 20 ризующие штампуемость. Предел текучести 6(pz, относительное удлине> ние после разрыва 3 2z., коэффициент нормальной пластической анизотропни К, показатель деформационного упрочнения п, неравномерность плас- тической деформации 4 . По этим экс. периментальным величинам вычисляли комплексный показатель штампуе.мости F4 . Расчет производят по формуле 4 "8< (PP) &gSgg 5qRNBgt1 894+g6 > где 6 (О 1- предел текучести (МПа) по rOCT 1497-73, 6 q - относительное удлинение по ГОСТ 1497-73, образцы с расчетной длиной о = 25 "о при "о чальной площади поперечного сечения рабочей части образца (мм ),  — 86- постойнные коэффициенты, В = -0 017,8 =0,03.2, В 0,875, 84 4,800, В =0,121, 86 =7,601

Результаты определений показателей штампуемости стали 08Ю приведены в табл. 2.

Комплексный показатель штампуемости Р4 наиболее высок при обработке по режимам DI, 1У . Только эти режимы позволили получить 4 p 7, что соответствует категории OCB по ГОСТ

9045/80. Та же сталь, обработанная по режимам I,.П, имела F4o6, а по режимам V „ И - F4 > 5, что соответствует категории СВ.

Таким образом, обработка по пред- > лагаемому способу холоднокатаной стали 08Ю обеспечивает повышение .:ее.штампуемости по сравнению с известными способами непрерывного отжига.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа при годовом объеме производства 10 тыс. т для толщин листа 0,9 мм может составить 990 тьщ. руб.,1

1043174

Таблица2

Ю «« т(од

МПа

Реним

1 ° 55

О/17

212

1,43

0,17

216

0 21

1,82

172

0,19

7, 3 7, 011 .1 75

198

215 1,22 0,17

9 6 . 5 788

10,4

5,659

1 37. О, 16

218

««««

Составитель И. Лнпгарт

Редактор О. Половка Техред И, Гергель ., Корректор . A. Повх

« «««««юмам««« В °

Заказ 7265/28 Tapaa 568::-: - Подписное

ВНИИПй Государственного:комитета CCCP по делам изобретений и Открытий

113035, Москва, Ж-35,:Payureaaa наб., д..4/5 .ЮФ Ме« ««ЮЮ Ю!««4\В «« мюМе4еевеююю«ее«ю« м

Филиал ППП "Патент", г. Уагарод, ул. Проектиая, 4

7,9 6,301.

8,1 6,136

6,5 - 7,675