Способ оценки склонности к деформационному старению термически обработанных стальных длинномерных изделий

 

1. СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ К ДЕФОРМАЦИОННОМУ СТАРЕНИЮ ТЕРМИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫХ СТАЛЬНЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно проволоки из низкоуглеродистой стали , включающий предварительное деформирование образцов, искусственное старение -путем нагрева-, охлаждение и повторное деформирование, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности оценки предварительное деформирование осуществляют изгибом до кривизны, радиус которого обеспечивает деформацию металла в пределах упругой области , повторное деформирование осуществляют при температуре нагрева изгибом в той же плоскости и до той же кривизны, при этом склонность изделия к старению оценивают по отношению радиусов кривизны образца, замеренных после предварительного и повторного деформирования в условиях отсутствия нагрузки. 2.. Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что изгиб образца осуществляют наматыванием его в несколько витков на барабан с диаметром равным 50-100 диаметра изделия, а склонность к старению определяют по формуле: :..:1111.оо% л где С - показатель чувствительности g к деформационному старению, р, - корпус витка ,полученного после первого деформирования, мм ; радиус витка, полученного после нагрева и повторного деформирования, мм. и. 3. Способ по п. I, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса старения, нагрев осуществляют при температуре 250ЗОО С путем пропускания через обра-vj зец тока, причем после нагрева осуществляют выдержку образца в деформированном состоянии. ,л г

СОЕОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(5Е) С 21 D 9/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 у

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3490570/22-02 (22) 25.06.82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) А.Г. Комаров и И.Д. Костогрызов (71) Всесоюзный научно-исследователь ский институт метизной промышленности (53) 621.785.79 (088 ° 8) (56) 1. Сталь. Метод испытания на механическое старение по ударной вязкости. ГОСТ 7268-67.

2. Ксензук Ф.А. и др. Прокатка автолистовой стали. М., Металлургия, 1969, с. 277-281. (54) (57) 1. СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОЕЕЕЕОС—

ТИ К ДЕФОРМАЦИОННОМУ СТАРЕНИЮ ТЕР—

МИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫХ СТАЛЬНЫХ ДЛИН—

НОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЯ, преимущественно проволоки из низкоуглеродистой стали, включающий предварительное деформирование образцов, искусственное старение путем нагрева, охлаждение и повторное деформирование, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности оценки предварительное деформирование осуществляют изгибом до кривизны, радиус которого обеспечивает деформацию металла в пределах упругой области, повторное деформирование осуществляют при температуре нагрева изгибом в той же плоскости и до той

„„Я0„„1077 А кривизны, при этом склонность изделия к старению оценивают по отношению радиусов кривизны образца, замеренных после предварительного и повторного деформирования в условиях отсутствия нагрузки.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что изгиб образца осуществляют наматыванием его в несколько витков на барабан с диаметром равным 50-100 диаметра изделия, а склонность к старению определяют по формуле:

00 оУ

Г., где С вЂ” показатель чувствительности

Ю к деформационному старению, ф корпус витка, полученного после йервого деформирования, С мм; радиус витка, полученного после нагрева и повторного деформирования, мм.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификации процесса старения, нагрев осуществляют при температуре 250300 C путем пропускания через обраO зец тока, причем после нагрева осуществляют выдержку образца в деформированном состоянии. 7

1077936

Изобретение относится к способам определения склонности стали к ста— рению, в частности деформационного старения термообработанной проволоки из низкоуглеродистой стали.

Известен способ оценки склонности к старению стальных иэделий, включающий в себя деформацию растяжением образцов до получения ими

10%-ного остаточного удлинения, оста ривание при температуре 250 С и испытание остаренных и неостаренных образцов на ударную вязкость (1) .

Недостатками способа являются трудоемкость и длительность его осуществления, необходимость разрушения большого количества образцов, неприменимость при изготовлении проволоки, из которой невозможно изготовить стандартные образцы для испытания на ударную вязкость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения склонности стали к старению, включающий деформирование образцов, искусственное старение йутем нагрева, причем деформирование осуществляют растяжением, а за показатель старения принимают .разницу в пределе прочности либо в пределе текучести и последующее деформирование образцов (2) .

Однако известный способ характеризуется недостаточной эффективностью, заключающейся в длительности осуществления и трудоемкости при подготовке и испытании растяжением образцов до разрушения, а также в значительном расходе металла и необходимости иметь сложную по конструкции и дорогостоящую испытательную машину с диаграммной записью для определения предела текучести.

Цель изобретения — повышение эффективности оценки склонности к деформационному старению интенсификация процесса старения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оценки склонности к деформационному старению термически обработанных стальных длинномерных изделий, преимущественно проволоки из низкоуглеродистой стали, включающему предварительное деформирование образцов, искусственное старение путем нагрева охлаждение и повторное деформирование, предварительное деформирование осуществляют изгибом до кривизны, радиус которой обеспечивает деформацию металла в пределах упругой области, повторное деформирование осуществляют при температуре нагрева изгибом в той же плоскости и до той же кривизны, при этом склонность изделия к старению оценивают по от5 0

55 ношению радиусов кривизны образца, замеренных после предварительного и повторного деформирования в условиях отсутствия нагрузки.

Изгиб образца осуЩествляют наматыванием его в несколько витков на ,барабан с диаметром, равным 50100 диаметра изделия, а склонность к старению определяют по формуле: ( с = и -Ед-.100%

r1 где с — показатель склонности к де формационному старению,%:

r — радиус витка, полученного после первого деформирования, мм; радиус витка, полученного после нагрева и повторного деформирования, мм.

Нагрев осуществляют при температуре 250-300 С путем пропускания через образец тока, причем после нагрева осуществляют выдержку образца в деформированном состоянии.

На чертеже представлена схема установки для осуществления испытания образцов проволоки для оценки склонности к деформационному старению.

На чертеже обозначены катушка (фигурка) с проволокой 1; испытуемая проволока 2, силоизмерительное устройство 3, состоящее из роликов

4, 5, 6 (ролик 6 изолирован), прижимной пружины 7 и шкалы 8, показывающей усилие приложенной нагрузки, однобуртный барабан (цилиндр) 9 на оси 10, которая закреплена на плите 11, рукоятка 12 для вращения барабана 9. Для старения проволоки предусмотрен электроконтактный нагрев.

Оценка склонности к деформационному старению термообработанной проволоки осуществляется следующим образом. С катушки (фигурки) 1 свободный конец проволоки пропускают через ролики 4-6 силоизмерительногo устройства 3, в котором ролик 5 под действием пружины 7 прижимает проволоку к роликам 4 и 6 с заданным усилием, не превышающим 2 кгс/мм"

Постоянство усилия приложения нагрузки обеспечивается регулированием пружины 7 и контролируется стрелкой на шкале нагрузок 8. Затем свободный конец проволоки закрепляют в бурт барабана (цилиндра) 9, свободно посаженного накось 10. Вращением за рукоятку 12 укладывают на барабан 1-3 витка проволоки, затем, 60 отпустив рукоятку, проволоку разне,воливают. После снятия нагрузки замеряют диаметр (радиус кривизны) каждого проволочного кольца. После замера включают электроконтактный нагрев и нагревают проволоку до

1077936 температуры 250-3000С и повторно 13,5%, т.е. почти не отличается от деформируют эти же витки на бараба- предыдущего результата. не 9. Зафиксировав положение рукоят- Параллельно (для контроля) образки 12 и выдержав не менее двух минут цы этой же проволоки с относительпод нагрузкой, проволоку разневоли5 ным удлинением 3 = 25 8% деформируют ср вают, вновь замеряют диаметры вит- без нагрева изгибом вокруг цилиндра ков (радиус кривизны) и, определив диаметром 100 мм и после разноволииз замеров средний диаметр радиус вания часть образцов испытывают на проволочного кольца после разнево- разрывной машине типа РМП-500 с опливания до и после нагрева проволо- ределением относительного удлинения

/ ки, по их разнице определяют склон- 10 после деформации, которые в этом ность проволоки к.деформационному случае 51О «21, 5%, а часть образцов, старению по приведенной формуле ° испытывают через 30 и 60 сут хранеОкончив испытания, проволоку сматы- ния. Испытанные после естественного вают обратно на катушку. старения контрольные образцы проволоДля сравнимости результатов и 15 ки имеют относительное удлинение соблюдения постоянства условий в среднем 5 ррср «18,5%, т ° е. в абсоиспытания проволоки различных диа- лютных единицах состариваются на метров необходимо учитывать постоян- 3 абс.ед., что в процентном отношество кратности отношения диаметра нии к результатам, полученным в цилиндра (барабана) к диаметру про- 20 день деформации, составляет 13,9%. волоки. Идентичность результатам после

В предлагаемом способе выбрано искусственного старения (13,7%) с

50-кратное отношение диаметра цилинд- результатами естественного старера к диаметру проволоки как наиболее ния (13,9%) подтверждает правильрациональное. Опытным путем установ- 5 ность принятого решения по опреде- лно, что увеличение этого отношения лению склонности проволоки к дефордо 100 отрицательного существенного мационному старению ускоренным развлияния на показания испытаний не работанным способом. оказывает и является приемлемым. Для получения сравнительных данУсилие приложения нагрузки к ных о влиянии температуры на фактор проволоке в момент дефОрмации

2 старения проводят испытания образI

2 кгс /мм выбрано по а налогии предва- цов проволоки, подвергнутых старерительной нагрузки при определении нию при температурах ниже 250ОС. предела упругости по ГОСТ 1497-73. Так, например, старение проволоки

Пример. Термически обрабо- проводят при температуре нагрева танную сеновязальную проволоку из З5 100 С при прочих равных условиях исстали 08 кп диаметром 2 0 мм, имею- пытания образцов, предусмотренных ,щую в день термообработки относитель .методикой предлагаемого способа, и ное удлинение З р25,8%, подвергают получают средний результат С = 9,8% испытанию по предлагаемому способу. который значительно отличается от

При деформации изгибом вокруг ци- 40 результатов, полученных на контрольлиндра диаметром 100 мм с усилием ных образцах. приложенной нагрузки 6 кг и разне- Иэ-за недостатка времени (2 мин) воливания проволоки наружный диа- .на протекание процесса старения метр проволочного кольца замеренный при пониженных температурах в интерштангенциркулем, пОказывает Р1, = 45 вале 100-200 С большинство испытан120 мм (г„ = 60 мм) . После /агре- ных образцов не дают стабильных рева до температуры 300ОC повторной зультатов, а отдельные образцы деформации, выдержки в течении имеют отклонение показателя склон2 мин и разноволивания замер прово- ности к старению до 65-80%. лочного кольца показывает D c — 139 мм (r> = 69,5 мм) . гср

Увеличение времени выдержки от гср ., 2 до 60 мин несколько улучшает стаПри определении склонности этой бильность результатов, однако попроволоки к деформационному старению казатель чувствительности иэделия к по приведенной формуле получают деформационному старению С остается

69 5-60 низким и не превышает 11%. Дальнейс 69 5 100 13 7% шее увеличение времени выдержки неI целесообразно по экономическим сообЭта величина не абсолютная, она ражениям из-за черезмерной потери только показывает на сколько процен- времени на испытание. тов состарилась проволока в процес- 60 Склонность стальной термообрасе ее искусственного старения. ботанной проволоки к деформационноПри нагреве образцов до темперао му старению оценивают по методике

r туры 250 С и выдержке в течение изложенной в способе-прототипе.

2 мин показатель чувствительности к Испытание образцов проводят в слестарению C в среднем составляет дующем порядке °

1077936

Показатель старения

Погрешность в оценке склон ности к старению

Режим старения

Вид деформации

Время выдержки

Температура нагрева, С

13,9 — 0

Изгиб, затем растяжение

Вылеживание в течение

30 дней

При комнатной температуре

+25ь

Естественное старение (Е ) контрольные образцы

Искусственное старение (Uc) по известному способу (прототип) 3 ч

100

Определяют предел текучести при комнатной температуре по остановке стрелки на шкале нагрузок при растяжении образца на разрывной машине.

Растягивают образец на 7% и остаривают при температуре 100 С в .течео ние 3 ч с последующим охлаждением на воздухе.

Растягивают образец после старения до разрыва с фиксированием нагрузки при достижении предела текучести.

Показатель старения определяют по формуле 00 о

С2 15 где C — показатель старения; предел текучести при растяжении образца до старения; б . — предел текучести при растяжении образца после старения.

При этом иэ испытанных образцов получают средний результат

c= — — - 100= — .— 100=11, 6Ъ 25

36 3-32 1 4 2

36,3 36,3

Приведенные в примерах результаты сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, по получен- 30 ным результатам в сравнении с естественным старением, принятым за эталон, наименьшая погрешность в оценке склонности стали к деформационному старению приходится на ис- 35 кусственное старение по предлагаемо. способу в режиме старения при температуре 250-300 С и выдержка 2 .мин.

При многократной проверке этого режима на проволоке различных диаОпределение склонности к деформационному старению метров и марок стали отклонения определенной механической характеристики относительного удлинения после старения по предлагаемому способу в сравнении с естественным старением в пределах 2-3Ъ, т.е. находятся в пределах точности, допустимой для применения способа в практических целях при ускоренном контроле готовой продукции.

Использование предлагаемого способа повышает эффективность оценки склонности к деформационному старению стальных длинномерных иэделий за счет возможности упрощения и ускорения подготовки и испытания образцов, достигаемых заменой вида деформации растяжения с определением пределов текучести до старения и после на деформацию изгибом в упругой области; резкого снижения расхода металла, обусловленного заменой испытания на растяжение с разрушением большого количества образцов на испытание изгибом без разрушения образцов; ускорения процесса старения, трех и более; удешевления процесса испытания образцов путем замены сложных по конструкции и дорогостоящих испытательных машин и приборов на простые в конструктивном исполнении и не требующие особых затрат на их изготовление устройства для испытания образцов аналогично устройству, схема которого приведена на чертеже.

Разработанный способ можно использовать для эффективного и качественного контроля при изготовлении длинномерных изделий из углеродистых сталей, а также высоколегированных сталей аустенитного класса.

Растяже- 13,9 11,6 16,5 ние

1077936

Продолжение таблицы

Показатель старения

Определение склонности к деформационному старению

Режим старения

Время Вид девыдержки формации

2 мин Изгиб

4,3

13,3

13,9

400 ста1,5

13,7

13,9

300 спо2,9

13 5

13,9

250

29,5

9,8

13,9

100

20,9

13,9 . 11,0

100

1 ч

Составитель И. Лапгарт

Редактор Л, Авраменко Техред Т.Маточка Корректор A.Èëüèí

Тираж 540 П одп ис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 868/18

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Искусственное ,рение (U<) по предлагаемому собу

Температура нагрева, С

2 мин

2 мин

2 мин

Погрешность в оценке склонности к старению