Способ термической обработки прокатных изделий

 

1. OlOCOB ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ преимуществен но круглого профиля, включающий закалку , отпуск и дополнител| ный скоростной поверхностный нагрев, отличающийся тем, что, с целью пов1Л1ения пластичности и стойкости против коррозионного растрескивания при сохранении прочности, поверхностный нагрев осуществляют многократно до 650-870 С с промежуточным охлаждением до 500-600 С. 2. Способ по п.1, отличающий г я тем, что нагрев и охлаждение проводят 2-3 раза. 8

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

О М

РЕСПУБЛИН

0Ю (11) А

4(51) С 21 D:1/78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЪЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ARTOPCNOMV СВИДатВЪатви

Э» ЮФЪ асьют <, (21) 3630364/22-02 (22) 05.08.83 (46) 23.01.85. Бюл. У 3 (72) В.М.Иващенко, Е.А.Голобочанский, С.И.Лобунец, Ю.В.Прилепский, Ю.И.Чуманов, С.С.Клягин, А.Д.Морозов, О.И.Малыгин и Г.Д.Максюченко (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.785.79(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР . У 662233, кл. С 2! D 8/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 433815, кл. С 21 Р 1/78, 1968. (54) (57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРА»

БОТКИ ПРОКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ преимуществен. нь круглого профиля, включающий saкалку, отпуск и дополнительный скоростной поверхностный нагрев, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения пластичности и стойкости против коррозионного растрескивания при сохранении прочности, поверхностный нагрев осуществляют многократно до 650-870 С с промежуо о точным охлаждением до 500-600 С.

2. Способ по п.l о т л н ч а ющ и и я тем, что нагрев и охлаждение проводят 2-3 раза. э

1 1,3577/

Изобретение относится к металлургии, а именно к термообработке прокатных изделий, например арматурного и круглого профиля, подвергаемых термическому упрочнению, и может быть ис. пользовано на металлургических, машиностроительных и других предприяти ях.

Известен способ термической обработки, включающий закалку и одно- lo кратный отпуск поверхностным нагревом до 650-750 С (1) .

Однако прокат, упрочненный этим способом, обладает пониженными пластическими свойствами. 15

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий однократный отпуск предварительно закаленного и отпущенного про- 2б ката поверхностным нагревом до 720770 С (2).

Однако известный способ не обеспечивает значительного повышения пластических свойств прокатных иэде- 25 лий, а также повышения стойкости против коррозионного растрескивания под напряжением, что связано с неполной сфероидизацией карбидов, неоднород,ностью и недостаточным измельчением блочной структуры поверхностного слоя.

Это снижает стойкость металла против коррозионного растрескивания и в некоторых случаях затрудняет осуществление формообразующих операций (волочение, правку, высадку и др).

Цель изобретения - повышение пластичности и стойкости против коррозионного растрескивания при сохранении прочности, 40

Поставленная цель достигается тем, что согласно с по собу те рмиче ской обработки прокатных изделий преимущественно круглого профиля, включающему закалку Отпуск и дОпОлнительный скО 45 ростной поверхностный нагрев, поверхностный нагрев осуществляют многократно до 650-870 С с промежуточО ным охлаждением до 500-600 С.

О

Нагрев и охлаждение проводят 23 раза, При этом температура нагрева устанавливается в зависимости от профиля и размеров сечения, марки стали и требуемых свойств. Установленный интервал температур скоростного поверхностного нагрева обусловлен следующим.

При нагреве до температур ниже

О

650 С диффузионные процессы замедлены, поэтому изменения структуры в процессе такого отпуска протекают с очень малыми скоростями и требуют большого числа циклов. Даже при циклическом — трехкратном скоростном

О нагреве до температуры ниже 650 С структура остается в значительной степени неравновесной. Это влечет за собой недостаточное повышение пластических характеристик,деформируемости, определяемой, например, испытаниями на осадку стойкости против коррозионного растрескивания и т.д.

Нагрев до температуры выше 870 С

О заметно уменьшает прочностные характеристики ниже требуемого уровня», снижая эффект предшествующего термоупрочнения.

При нагреве выше температур Ас и особенно Ас>, т.е. с появлением в структуре аустенита, важное значение для получения тех или иных свойств приобретает скорость последующего охлаждения.

Однократный поверхностный нагрев проката до температур выше Ас может вызвать при последующем ускоренном охлаждении на воздухе за счет оставшейся холодной сердцевины появление на поверхности структур закалки, что влечет sa собой недостаточное повышение пластичности, стойкости против коррозионного растрескивания и др.

Скорость охлаждения при этом и полученные свойства зависят от профиля, размеров сечения, марки стали и т.д.

При циклическом нагреве и охлаждении указанные недостатки устраняются, что и обеспечивает более значитель-. ное повышение пластичности, деформируемости, стойкости против коррозионного растрескивания и т.д.

Охлаждение между циклами до температур выше 600 С не обеспечивает циклического характера процесса отпуска: получается просто один непре.рывный сквозной нагрев. Не создаются условия, необходимые для ускорения сфероидизации структуры поверхностного, слоя и повышения пластичности при сохранении на определенном уровне прочностных характеристик. Снижение температуры между циклами ниже

500 С экономически нецелесообразно из-за снижения производительности (удлинения процесса).

1135777

Пример 1. !Iрокат круглого профиля 24 мм из стали 20 подвергают термическому упрочнению с прокатного нагрева и одно-, двух- и трехцикловому нагреву в индукторах с промежуточным охлаждением, а также обработке по известному способу, Режимы термообработки и свойства приведены в табл. 1 (средние значения из 3-6 испытаний), 1О

После индукционного нагрева до

630 С, т.е. ниже заданного интервала.

0 независимо от количества циклов не удается установить наличие поверхностного слоя, структура которого за- )g метис отличалась бы от структуры серд цевины проката. Пластичность и деформируемость металла при этом повышается лишь незначительно, т.е. такая обработка не дает положительного 20 эффекта.

После однократного индукционного нагрева до 650 0 в поверхностном слое наблюдается лишь частичная сфероидиэация структуры, а после двух-, трехциклового - почти полная сфероидизация, Глубина поверхностного слоя составляется в обоих слу .аях 1,11,2 мм, à его микротвердость - !5901700 MIIa. Микротвердость сердцевины после одноцикловой обработки состав ляет в среднем 2290 MIIa а после двух-,- трехцикловой » 2070 МПа, что с свидетельствует о более полном завершении процессов. отпуска, Из при35 веденных в табл, 1 результатов следует, что при двух-, трехцикловом скоростном нагреве до 650 С пластичность и деформируемость круглого проката выше,чем при одноцикловом нагре- 40 ве при примерно одинаковых прочностных характеристиках.

Пример 2. Арматурные профили М 16, 20 и 32 из стали 35ГС подвергают обработке по известному способу и термическому упрочнению с прокатного..нагрева, а затем — одно-, двух-, трех-, четырех- и пятицикловому нагреву в индукторах с промежуточным охлаждением.

Режимы термообработки и свойства приведены в табл.2. (средние значения из 3-9 испытаний)

Из приведенных результатов следует, что после скоростного нагрева 55 до 630 С т.е. ниже заданного интерО вала) даже после трехцикловой обработки пластические характеристики и стойкость против коррозионного растрескивания повышаются незначительно, т.е. такая обработка не дает положительного эффекта. При нагреве до 650870 С уже после первого цикла нагреб ва наблюдается заметное измельчение блочной структуры, сохраняющееся при увеличении числа циклов. Однако более завершенная сфероидизация структуры поверхностного слоя отмечается после двух- трехцикловой обработки.

Глубина и микротвердость поверхностного слоя практически не изменяется с увеличением числа циклов и составляет: у профиля Р 16 и 200,3-0,5 мм и 2550 2600 ИПа, у профиля М 32 — 1,45-1,55 мм и 23402490 ИПа (при норме не более

2800 MIIa) .

Твердость (микротвердость сердцевины проката после двух-, трех циклового нагрева несколько снижается, что свидетельствует о более полном завершении процессов отпуска.

Зто подтверждается и исследованиями тонкой структуры.

Из приведенных результатов следует, что при двух-, и более цикловом скоростном нагреве до 650-870 С пластичность и стойкость против коррозионного растрескивания под напряжением термоупрочненной арматуры выше, чем при одноцикловом нагреве.

Однако повьш ение количества циклов более трех нецелесообразно, так как это не дает положительного. эффекта по сравнению с двух-, трехцикловым нагревом.

При нагреве до температур, превышающих заданный интервал, например до 880-900 С, независимо от количе-о ства циклов прочностные характеристики (табл.2) снижаются ниже требуемого уроьня (О не менее 980 МПа), т.е. ( такая обработка не дает положительного эффекта.

Таким образом, двух-, трехцикловый поверхностный скоростной нагрев термоупрочненного проката до 650870 С с охлаждением между циклами . до 600-500 С повышает его пластичность, деформируемость и стойкость против коррозионного растрескивания. Предлагаемый способ позволяет гарантиропать повышение относительного удлинения не менее, чем на

2 абс,7. Кроме того, за счет повыше1135777

1l 0 48,5 86,5

Известный способ

565

795

Термоунрочнение и одноцикловый индукционный нагрев до 630 С

585

825

21 5 65,0

5,5

25,5 72,5

8,0

575

Термоупрочнение и одноцикловый индукционный нагрев до 650 С о

11,0. 48,5 86,4

565

795

52,5 95,3

560

13,5

14,0 53,0 95,3

555

К - показатель деформируемости, .т.е. количество образцов в процентах, выдержавших испытания на осадку на 1/2 !1 высоты; перед испытаниями на осадку прокат подвергают волочению до диаметра 23,3 мм.

Таблица 2.

;.Профил ь к 16 ! 055 9 б 1 3i 5 2 ° 8

230 250

Иавестный способ

Термоупрочнение и одноцикловый индукционный нагрев до 630оС

1140. 1000

6,5 1,6 . !00-120

Териоупрочнение и двухцикловый индукционный нагрев до 630 С с о охлахдеиием мехду циклами 520 C

980

1130

120 140.

8,5 1,8

Термоупрочнение и трехцикловый индукционный нагрев до 630 С с охпахдением иенцу циклами до 520 С

130-150

118

9,0

980

1125

Термоупрочнеиие и одиоцикловый нидукционньй нагрев до 650 С о

200-220

2,0

lOiO

960

Териоупрочненне и двухцикловый индукционный нагрев до 650 С с о охлахдеиием мехду циклами ) о 520 С

400

3iO

13,0

950

1090

Термоупрочнение и трехцикловый индукционный нагрев до 650 С с о .охлаиденнеи мехду циклами до 520 С

1 085 950

3 4, 400

13,5

У 20

Профиль

230-250

2,8

13,5

910

1055

Иавестный способ

Термоупрочнение двухцикловый! индукционный нагрев до 750 С с охлаждением мехду циклами до 550 С

1040 . 900

480

16,0 4,2 ния пластичности, деформируемости и стойкости против коррозионного рас» трескивания повышается надежность и долговечность металла, а следовательно, может быть получен дополнительный 5

Термоупрочнение и трехцикловый индукционный нагрев до 6300С с охлаждением между циклами до 520 C 810

Термоупрочнение и двухцикловый индукционный нагрев др 6500С с охлаждением между циклами до 52ФС 790

Термоупрочнение и трехцикловый индукционный нагрев до 650 С с о охлаждением между циклами до 520 С 790 о экономический эффект в народном хозяйстве.

Ожидаемый экономический эффект при выпуске 15 тыс. т. термообработанного проката составляет 44100 руб.

Таблица

1135777

Продолкение табл.2 беда 6 Х

Внд термической обработки

Стойкость против коррозиоыыого растрескнвания,ч

Термоупрочыенце и трехцикловый .индукционный нагрев до 750оС с охаандеыием менду циклами до 550 С о

1035 900 16,5

480

5 6

1030 900 18 5

480

5,4

5 6

3 0 230-250

3,5 . 250-320

Известный способ

Термоупрочнение н одыоцикловый индукционный нагрев до 870 С о

1080 985 12,5

Термоупрочненне и двухцикловый индукционный нагрев до 870 С с охландением мелду циклами до 590.С

Термоупрочнелие и двухцикловый индукцнонньб1 нагрев до 890 С с о о охлакдением меиду циклами до 590 С

925

840 17,0 4,8

Составитель И. Липгарт

Редактор Н.Яцола Техред С.Легеза Корректор,М,Леонтюк

Заказ 10248/18 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Термоупрочнение и четырехцик» ловый индукционный нагрев до

750 С с охлахдением мехду циклами до 550оС

Термоупрочнение и пятнцикловый индукционный ыагрев до 750 С с охлахдением иенцу циклами до 550 С о

Термоупрочнение и трехцикловый индукционный нагрев до 870 С с о охлахдеыием мехду циклами до 590С

Термоупрочнение и одноцикловый индукционнъб1 нагрев до 890 С о

1030 890 16,5

Про Филь Р32

1120 985 10,0

1060 950 13 7 4,0 480

1055 950 14,8 4,0 . 480

970 860 16,0 4, Ь 280-340