Способ изготовления проволоки
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 39747 13/22-02 (22) 11. 11.85 (46) 07.12.87. Бюп. У 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности (72) Г.В. Баталов, А.В. Белов, В.Л. Пишванов и В.Н. Теуш (53) 621.785,5 (088.8) (56) Лахтин Ю.M. Арзамасов В.Н. Химико-термическая обработка металлов.—
M. Металлургия, 1985, с. 14 1.
Авторское свидетельство СССР
Ф 465434, кл. С 23 С 8/22, 1976.
„.80„„1357444 А 1 (51)4 С 21 О 9 52 С 23 С 8/22 (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ, включающий нагрев под патентирование, совмещенный с цементацией, изотермическую закалку и волочение, отличающийся тем, что, с целью повышения усталостных и антикоррозионных свойств, нагрев под патентирование до 400-600 С проводят в окислительной атмосфере, далее до 800-900 С в контролируемой атмосфере ПСО-09 с добавкой 0,5-57. газообразного аммиака и окончательный нагрев до температуры аустенизации и выдержку проводят в контролируемой атмосфере ПС0-09.
1357444
Изобретение относится к производству стальной высокопрочной проволоки.
Цель изобретения — повышение усталостных и антикоррозионных свойств.
Обработке подвергают проволочную заготовку диаметром 2,0 мм из стали
У9А. Совмещение процессов азотирования, выжигания смазки и патентирования проводят так: в муфели нагревательной печи подают сухой защитный газ ПСО-09 (1,5-2,0Ж Н, 1,5-2,07.
СО, остальное N<, температура точки росы (-45)-(-20) С) противотоком движению проволоки. В этот газ добавляют различное количество газообразного аммиака, причем подачу его в муфель печи осуществляют в точках, соответствующих температурам проволоки
750-940 С. Окислительную атмосферу создают путем подачи воздуха в муфель печи в точках соответствующих нагреву проволоки 350-650 С. Окислительный потенциал атмосферы на окислительном участке муфеля замеряют по содержанию свободного кислорода и изменяют от 0,5 — 2 до 213 О . Общее время выдержки заготовки в печи 50 с.
Изотермическую закалку проводят в расплаве свинца при 480-500 С. Переход проволоки из печи в ванну патентирования — безокислительный в защитном газе. Исходная заготовка волочится до 0,5 мм.
Свойства проволоки полученной по предлагаемому, базовому и известному способам приведены в таблице.
Проведение выжигания смазки и азотирование заготовки в предлагаемых диапазонах температур нагрева металла под патентирование позволяет резко повысить усталостные и коррози— онные свойства готовой проволоки (режимы 2-12). Особенно резко (на 84Z) повышается многоцикловая усталость, определенная при испытаниях на знакопеременный изгиб. Этот положительный эффект наблюдается при подаче аммиака в защитный газ †носите не менее
0 5Х; при подаче 0,2Х (режим 20).
Увеличение содержания аммиака до
6,57 излишне охрупчивает поверхностный слой, что снижает пластические свойства — числа скручиваний готовой проволоки (режим 21) — и повышает обрывность проволоки при волочении. Отмечают также выпады временного сопротивления разрыву в низшую сторону—
I)
55 до 300 Н/мм от верхнего предела, т.е. увеличение содержания аммиака в аэотирующем газе свыше 6,01 нежелательно, так как ухудшает качество высокопрочной проволоки., При повышении времени вьдержки в атмосфере с аммиаком, т.е. при увеличении температуры окончания процесса азотирования, даже при минимальной подаче аммиака, резко ухудшается качество проволоки (режимы 14 и 15).
Поверхностный слой очень хрупок, наблюдается обрывность заготовки при волочении, прочностные свойства иэза трещин понижены и сильно колеблются от образца к образцу. Также неустойчивы числа скручивания, а усталостные свойства ухудшены.
Дополнительное патентирование не устраняет отрицательного влияния обработки по режимам 14 и 15 с большой длительностью азотирования. Однако, если дополнительное патентирование проводить для проволоки, обработанной по предлагаемым режимам, наблюдается либо слабый положительный эффект, либо свойства проволоки мало отличаются от свойств проволоки базового варианта. Все это говорит о существенном характере влияния совмещения азотирования с нагревом под патентирование и важности прекращения насыщения поверхности проволоки азотом при достижении ею температур
900 С.
Небольшие отличия в качестве проволоки при применении в качестве газа-носителя аэотоводородного газа (режим 12) или атмосферы типа ПСО-09 (режим 2). Увлажнение газа †носите (режим 13) ускоряет процесс азотирования, однако, при обработке по предлагаемым режимам положительного эффекта не дает.
Увеличение окончательной температуры металла в зоне выдержки без аммиака несколько увеличивает пластические свойства и немного снижает положительный эффект предлагаемой обработки в части многоцикловой усталости и коррозионной стойкости (режим 11).
Снижение температур окончания процесса азотирования ниже предлагаемых (режим 16 и 17) приводит к "смазыванию" положительного эффекта обработки из-за малой толщины получаемого слоя и его последующего диффузионного размытия.
1357444
Температурф окончания выжигания смазки в диапазоне 400-600 С обеспечивает достаточно хорошие условия для последующей диффузионной обработ5 ки. Понижение температуры окончания нагрева в окислительной атмосфере до 350 С (режим 18) не обеспечивает полного сжигания смазки, после патентирования поверхность такой проволоки 10 пятнистая, положительный эффект в части повышения усталостных и антикорроэионных свойств не выражен. Повышение температуры окончания выжигао ния технологической смазки до 650 С (режим 19) также устраняет положительный эффект упрочняющей обработки изза образования слишком толстого слоя окислов при выжигании смазки.
Существующие режимы нагрева под патентирование углеродистой стали предусматривают увеличение общей выдержки в печи пропорционально квадрату диаметра проволоки. По предлагаемому способу при сохранении рекомен- 26 дуемых интервалов нагрева проволоки в различных атмосферах, исходя из известных закономерностей диффузионного насыщения, окисления, восстановления, толщина азотированного слоя меняется пропорционально диаметру обрабатываемой проволоки, т.е. после нагрева до одинаковой температуры проволоки различных диаметров отношение толщин слоев к диаметру проволоки является постоянным. Это гарантирует одинаковый фазовый состав поверхнастных слоев проволоки различных диаметров, обработанных по предлагаемому способу и, следовательно, одинаковый положительный эффект на готовом размере. Для проверки этого предложения обработана проволока диаметром
3,6 мм из стали У9А по режиму: нагрев до температуры 500 С в окислительной атмосфере азотирование до 850 С, нагрев до температур патентирования 940 С в сухом защитном газе; общее время выдержки 162 с. Для сравнения .такую же проволоку обрабатывают по базовому способу. Полученную заготовку волочат по диаметру 0,75 мм. При примерно одинаковых с базовым вариантом прочностных и пластических свойствах проволока диаметром 0,75 мм, полученная по предлагаемому способу, имеет в
1,5 раза более высокие коррозионные и усталостные свойства.
Предлагаемый способ позволяет повысить усталостные и антикоррозионные свойства стальной высокопрочной проволоки за счет проведения упрочняющей обработки — азотирования по специально подобранным режимам и совместно с процессом нагрева под патентирование, а также из-за введения предварительного процесса выжигания технологической смазки и высокотемпературной выдержки азотированного слоя. Волочение проволоки с упрочненным слоем протекает устойчиво, без обрывов и ухудшения чистоты поверхности.
1357444!
О1 .1Д 1 > ах хн и
aogov Im «н л О Ф СЧ
cO c Оъ СЧ
СЧ СЧ
О «Г С Ъ O ОЪ С"Ъ а « а а «
О СО сч м 44
Л С Ъ л
»» ЪЮ
« * «
CO С»Ъ с сч м O
СЪ СЧ О а
О а ф u
СЪСЪ . ЪСЪ CV
О О
« «
О о а, « « «
СО
С Ъ
О
CO
О
С Ъ
ССЪ мъ
О 0 О О
С Ъ С»Ъ, С1 С"Ъ
1 I I
О О О О
С»\ С Ъ М С»Ъ
1 1 I 1
О О
С \ С Ъ
1 1 н
+ Х н
Вс
Ъ/Ъ
ВЧ Ch
СЪ +
О О
1 I
О О
О CJ й»
О О
1 I
О О
О О
И И о Ь
О О
И И
О О О О
6 6 6 6 л сч
СЧ сх> О
С 4
СЧ СО
С4
СЧ С, О О, ) С 4
СЧ СЧ
1 0
О о а
Х IC
Е ф
CI c0
l» й f5ze»
1 Х Н У C! CI О
I В 46 O О CIO СЧ а 1 а С»
I a5 -м !
1а4«
1
1 — -1
« Ъ О
Ъ О 0 Ю
0 СЪ М С»\
О (\
ЪСЪ O СЪ 0 а
О CCI O CCI
<б (I C4 о1 26щ а e o c! Cc
5l cаocI3,5
О 1
ССР СЧ СЧ
С 4 С»4
СЪ СЪ СО у ао ь;
Q Q О р л л л с сч
1 C 1 П!
И 1!у
I х Ф
СЧ ф и а1 4I
O, I
О о
1»
3 д хХ2
О Ф X
1 !Ъ
Ж
С»
1е о йао
1 о н
О а1
О М СЪ О ОЪ М
О О - Î CV - О а ЪСЪ M ОЪ W I I C СЧ фф л
М СЪ С Ъ СЪ, СЪ СЪ М С Ъ СЪ М M
О О О О О О О О Q О О
СО C Л Ь СЪ O M M СЧ со Ф
О О
М М С Ъ M С Ъ С Ъ С"Ъ С"Ъ С Ъ С Ъ м
O О 0 О О О О O О Q О
Т » «» .» .Ф » б t ОЭ «ф
ОЪ ОЪ Oi Оъ Оъ Оъ О ОЪ ОЪ O Оъ
О 0 О 0 O 0 0 0 О 0 СЪ
С\ С Ъ С\ СЪ СЪ М СЪ С \ С\ M с Ъ
I I I I I I I 1 1 I I
О О О О Q О О О G O СЪ
O О О O О О Q О И lCI
CO СО CO CCc Оъ CO ССЪ Оъ Ch О. Ъ CO
О О О О О О O 0 О О О
О O О О О О О 0 О Q 0
-- З СЪ О О О И ъСЪ
1357444
I 1 л
CI
ГГГ f ооэл
mm3cv и
Ц о
1 Ф
ГХ 1» 3d
ФОИ Ф
Ф3-ооФ
V Y Ф Ф
Ch C«!
ГЪ
О О ГГ
° a »
ГЪ вЂ” О Л гЪ
О Ъ
I I о о
Я
1 о о Ф о
О Ch
» » о
ûà О3 С Ъ С»
О О О О
« « » о о
С \
СГГ
Ф о л
Ch СО
« о о
ГГЪ
СО
C) СЧ
Ch О
« « о
Л ГЪ о о о
« » о о
Ос
СЧ
ГГЪ
» о
СЧ
Г Ъ
СЧ
СГ ,1
Т л
СЧ
СЧ
Г
СЧ
О Г Л
Г Ъ Г Ъ Гс\
z.õ Ф р v m
ФЭ О
Ct э о а 0 й
v о
Ф I и ! (1
l
1 оо
ГЪ Г Ъ
Г О
СЧ ГГГ
1 оо
СЧ an
СЧ
ГГ
1 оо
CC3 O
Г
СЧ Г Г
О Ch О л оЪ О о
Г Ъ ГЪ С Ъ о о
О С33
z
z л
3 СО л <
ОЪ
СЧ ГЪ
1 ——
1
1
1 х
3 Г
cd 1
d3 1 dl
Х1о
Х11dl 1
l» и
cd 1 ! х 1 а l
Х I
63 1
Х 1
33 а
Э 1
Я 3
CC3
1 — Ф
I !
1
1
I 1
4l
3d
Cd V
Г3
Cd 0
Фо
ГГЪ
I о о сп
1 !
О О Гъ
ГЪ С Ъ Г Ъ
I 1 I оЪ
+ е о
СЛ Ос о о
I I о о
o v
И о
1 о
v о о Ь о
o v o й
3d
Ck
ГСЪ Ц о
Q o а. х и х х х
Э cf
1 1
Cd Cd а х
Ф
z а
Э
С f» о о о о ф 3
Оъ О\ Ch Ch
I ad э а е а х х 2 и о о
f. а о о о о
С Ъ СЪ СЪ Ъ
1 I 1 I
:d
СГ О
cd ca
l» а
Г3 о
Э
« вГГ
<0 Ж
М о Гч an
» Ю Ю
О ГО о о
ГГ\ Г Ъ
О ГГЪ О Ъ
» « о ъ о о о !
1 и
1- Cd
orna о о а х о
СЧ
О О О О
ГЪ an
0 I dl х а
1 & I ГO о !
ГЪ 3
1 !
1 Ф а
I Э
1- °
I
Cd O х
cd x ао Ф х
3- О о о g о о
Л ОО СЕ ф ф о о о о
ГГЪ ГГЪ
СО Ch О\ л
I и э э 1 а х 1 о 2 э х х! Соmцх
Сб
1 1 1 Ф х! эа!
Ф лх х
z f- o m
CC3l ЭФХФ о.оэ
1—
О а о
I Ф охл
1 Y ГО
Х х3. О
Ca O,V
«с
Х ГХ
ГЪ dl 4
Ф А а
v э
»Г 1
ГГЪ
i„.
1 k о
1 о а
I ГХ о о
1 1 о
l о о. х а о
l n.о
1И 1 о
5 (ГФ 1! о о ц л
v ca л,О О Г Л Г Л ! 1 СЧ ГЧ
О О О О О
Т Т Ф
Оi Оi Ch Ch Ch съ о о о о
С \ С»\ С»Ъ С»
+ 1 1 1
О О О О О О О О О
О О О О О ГГЪ ГГЪ О О
ОЪ ГГЪ ОЪ иЪ СЪ С Ъ ° О ГГЪ ГГЪ
О Г СО ОЪ О
° a» СЧ Caf
