Способ термической обработки проката

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке проката из углеродистых и низколегированных сталей . Цель изобретения - повышение пластичности металла. Способ включает циклическое охлаждение до 650-500°С, второй цикл начинают при достижении температуры поверхности (Aci+ 40°C) - (Асз - 10°С), третий и последующие циклы - при (Aci+40°C)-700°C, окончательное охлаждение ведут на воздухе. Способ позволяет повысить пластичность подката и эксплуатационную стойкость деталей. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s С 21 D 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (гд

Q0 (гд 4 (21) 4760163 /02 (22) 07.08.89 (46) 07.05.92. Бюл. ¹ 17 (71) Производственное объединение "Ижсталь" (72) А,А.Суслов, Ю.B.Êóçíåöoâ, М.И.Махнев и А.А.Никифоров (53) 621.785.79 (088.8) (56) Патент США ¹ 4604145, кл. С 21 D 9/52, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 755855, кл. С 21 D 1/02, 1978. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

П P0 KATA

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при термической обработке подката для холодного волочения из углеродистых и низколегированных сталей с использованием тепла прокатного нагрева.

Известен способ термической обработки подката с использованием тепла прокатного нагрева, включающий ускоренное охлаждение до температуры смотки 620—

670 С, позволяющий получить сорбитную структуру.

Недостаток данного способа заключается в том, что он не всегда обеспечивает пластичность, необходимую для безобрывного волочения, Причиной этого является то, что способ не оговаривает температурные режимы в процессе каждого цикла, в результате чего поверхностный пластичный слой имеет недостаточную глубину.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки, . Ж,» 1731837 А1 (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке проката из углеродистых и низколегированных сталей. Цель изобретения — повышение пластичности металла. Способ включает циклическое охлаждение до 650-500 С, второй цикл начинают при достижении температуры поверхности (Ас1+ 40 С) — (Асз—

10 С), третий и последующие циклы — при (Ас1+40 С) — 700 С, окончательное охлаждение ведут на воздухе. Способ позволяет повысить пластичность подката и эксплуатационную стойкость деталей. 1 табл. включающий циклическое охлаждение до

650 — 500 С с переохлаждением поверхности на глубине 0,05 — 0,3 мм ниже точки М в процессе каждого цикла с охлаждением при втором и последующем циклах при достижении поверхностью температуры 650 — 500 С.

Однако при осуществлении способа достигается недостаточный уровень пластичности стали для производства изделий ответственного назначения, например проволоки для холодной высадки, что обусловлено наличием в поверхностном слое сорбита.

Цель изобретения — повышение пластичности проката за счет формирования поверхностного слоя зернистого перлита.

Цель достигается тем, что согла но способу, включающему термоциклирование до достижения среднемассОвой температуры

650 — 500 С путем охлаждения и нагрева в процессе каждого цикла и дальнейшее охлаждение до комнатной температуры, в про1731837 цессе первого цикла производят переохлаждение поверхности на глубине 0,05 — 0,3 мм ниже точки М>, затем ведут нагрев до достижения поверхностью температуры (Ас +40 С) — (Асз — 10 С), второй и последующий нагревы осуществляют до (Ас +40 С)700 С, охлаждение поверхности при втором и последующих циклах проводят до температуры (MH+50 С) — 500 С.

Способ осуществляют следующим образом.

При первом цикле охлаждения ниже точки М в поверхностном слое образуется мартенсит. После окончания охлаждения происходит нагрев поверхностного слоя за счет тепла центральных слоев проката до температур (Асг+40 С) — (Асз — 10 С) с целью частичной аустенизации.

При температурах ниже (Ас +40 С) изза высокой скорости разогрева поверхности аустенизация поверхностного слоя пройти не успевает, При разогреве выше (Ac3 — 10 С) проходят полная аустенизация и растворение карбидов в стали и при последующем охлаждении образуется структура пластинчатог0 перлита, которая имеет недостаточную пластичность. После первого цикла охлаждения-нагрева структура поверхностного слоя будет состоять из аустенита и зародышей карбидов, которые и служат в дальнейшем центрами для роста сферических карбидов.

Второй и последующий нагревы осуществляют до (Ас +40 С) — 700 С, Разогрев выше (Ас + 40"С) недопустим во избежание протекания процесса аустенизации и растворения карбидов, что приведет к получению пластинчатого перлита с недостаточной пластичностью. Скорость сфероидизации карбидов определяется диффузией углерода в стали и с понижением температуры уменьшается. При разогреве до температуры ниже

700 С из-за малого времени выдержки сфероидизация карбидов пройти не успевает и в стали образуется структура пластинчатого перлита, Охлаждение поверхности на втором и последующих циклах ведут до температур (MH+50 С) — 500 С.

Охлаждение ниже температур (М +50 С) недопустимо во избежание закалки поверхности и ухудшения пластических свойств металла. Охлаждение выше

500 С не обеспечит достаточный отбор тепла, необходимый для завершения процессов охлаждения.

На последующих циклах охлаждение ведут аналогично. Циклическое охлаждение проводят до достижения среднемассовой температуры 650-500 С, при которой завершается перлитное превращение, и затем металл охлаждают на воздухе до комнатной температуры.

По окончании термической обработки

5 проката в соответствии с указанным способом формируется двухслойная структура, состоящая из поверхностного слоя зернистого перлита глубиной 0,05 — 0,3 мм и центрального слоя, состоящего из тонко10 пластинчатого перлита и сорбита.

Предлагаемый способ был осуществлен при производстве бунтового проката диаметром 7 мм из сталей марок 30 и 30Х на непрерывном стане "250", Температура

15 проката перед охлаждением составляла

1000 — 1030 С. Охлаждение металла осуществляли на участке между чистовой клетью стана и моталками. Линия охлаждения состоит из четырех охлаждающих устройств с

20 участками воздушного охлаждения между ними. Ускоренное охлаждение производят путем подачи воды под давлением 1,6 МПа в охлаждающие устройства. Интенсивность охлаждения регулируют путем изменения

25 расхода воды, На участках воздушного охлаждения производится разогрев поверхностных слоев и выравнивание температуры по сечению.

В первом охлаждающем устройстве

30 производят переохлаждение поверхности на глубине 0,05 — 0,3 мм ниже точки Мн. Для контроля режима охлаждения расчетным путем определяют температуру поверхности металла после первого цикла охлажде35 ния, которая обеспечивает переохлаждение металла ниже точки М на заданную величину, Для стали 30 точка Мн составляет 380 С.

При этом для осуществления переохлаждения ниже точки М> на глубине 0,05 мм тем40 пература после первой стадии составляет

370 С, а для обеспечения глубины переохлаждения 0,3 мм — 330 С. Температуру поверхности контролировали с помощью автоматического пирометра и дополнитель45 но определяли глубину закаленного поверхностного слоя путем металлографических исследований микроструктуры стали, На участке воздушного охлаждения поверхностный слой. металла разогревался за

50 счет тепла внутренних слоев, Расстояние между первым и вторым охлаждающими устройствами обеспечивало разогрев поверхности до 770 — 810 С, Критические точки стали 30 равны Ас1 = 730 С, Асз 820 С.

55 Дополнительно интенсивность разогрева регулировалась путем принудител ной подачи сжатого воздуха, После охлаждения во втором охлаждающем устройстве температура поверхности была в пределах 430500 С. Третье охлаждающее устройство

1731837

35

50 было установлено на расстоянии, обеспечивающем разогрев металла до 700 — 770 С.

Охлаждение производили до достижения поверхностью температуры 430 — 500 С.

Аналогичным образом сталь охлаждалась и в четвертом охлаждающем устройстве.

Температура металла после смотки в бунты составляла 500 — 650 С. Дальнейшее охлаждение до комнатной температуры осуществляли на воздухе. Дополнительно были проведены опытные режимы, в которых параметры охлаждения устанавливались за граничную область, указанную в предлагаемом способе. Результаты экспериментов сведены в таблицу.

Использование предлагаемого способа циклического охлаждения подката позволяет сформировать поверхностный слой зернистого перлита и дает по сравнению с известными способами следующие преимущества: повышение технологической пластичности стали, что обеспечивает безобры вное волочение проволоки, и увеличение выхода годного готовой метизной продукции, подвергаемой в дальнейшем деформации, например проволоки для холодной осадки.

Формула изобретения

5 Способ термической обработки проката преимущественно из углеродистых и низколегированных сталей с использованием тепла прокатного нагрева, включающий термоциклирование до достижения средне10 массовой температуры 650 — 500 С путем охлаждения и нагрева в процессе каждого цикла и дальнейшее окончательное охлаждение до комнатной температуры, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения

15 пластичности стали путем формирования поверхностного слоя зернистого перлита, в процессе первого цикла производят переохлаждение поверхности на глубине 0,05-0,3 мм ниже точки Мн, затем ведут нагрев до

20 достижения поверхностью температуры (Ас +40 С) — (Асз — 10 С), второй и последующие нагревы осуществляют до (Ас1+40 С)—

700 С, охлаждение поверхности при втором и последующих циклах проводят до темпе25 ратуры (Мн+50 С) — 500 С, 1731837 г Температура цикличесТемпература поверхности, С о

Относйтельное сужение, 2 стали 30

Иикроструктура

Способ

Вариант

Последующие стадии

Перед вторым циклом

icOiO лаждения, С а. 600 620

Не выдержали 56

600

300

0,2

Сорбит

350.

370

1 Из вест ный

2 Предлагаемый

810 770 500

650

0,05

Поверхность - Выдержали зернистый перлит, в центре сорбит

770 700 430

790 740 470

790 740 470

0,3

600

То же

То же

0,2

700

Поверхность - Не выдермали зернистый перлит> в центре сорбит

0,01

5 Опытный

6 Опытные

730 650 430

820 740 470

0,4

Сорбит То же

600

350

59

Поверхностьтонкопластинчатый перлит

0,2

760. 740 470

790 690 470

790 780 470

790 740 420

То же

0,2

0,2

10 н

0,2

Поверхность— смесь зернистого перлита и сорбита, в центре сорбит

0,2

670

790 740 510

Поверхностьзернистый перлит, в центре тонко- и крупнопластинчатый

0,2

350 перлит

790 740 470

490

Поверхностьнелкозернистый перлит и сорбит, в центре - бейнит

0,2

350

790 740 470

670

53

0,2

350

В связи с сильным переохлаждением в первом цикле выае 770ьС. о

Нз-за низкой скорости охлаждения температура металла после снотки составляет 670 С. тепла центральных слоев не достаточно для разогрева поверхности

50

Составитель А. Суслов

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 1558 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Температура поверхности после

2 цикла

375

350

Глубина закаленного слоя пос ле I цикла °

Нагрев до тенпературы

Охлаждение до температуры

600

Поверхностьзернистый перлит,в центре— крупнопластинчатый перлит

Результаты испытаний на осадку, 752 деформации

58

58

57