Способы для уменьшения нарушений плоскостности в изделиях из сплавов
Изобретение относится к способам для уменьшения нарушений плоскостности изделий из сплава. Способ правки изделий из сплавов, выбранных из листов и пластин, включает нагрев изделия из сплава до первого значения температуры, по меньшей мере, равного температуре начала мартенситного превращения данного сплава, приложение механического усилия к указанному изделию из сплава при первом значении температуры для устранения указанным механическим усилием нарушения плоскостности на поверхности данного изделия, воздушное охлаждение указанного изделия из сплава до второго значения температуры, не превышающего значение температуры окончания мартенситного превращения данного сплава. При этом указанное механическое усилие продолжают прикладывать к указанному изделию из сплава на протяжении, по меньшей мере, части этапа воздушного охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. В варианте осуществляют способ правки изделий из сплавов, выбранных из листов и пластин из закаливаемой на воздухе высокопрочной стали, включающий нагрев изделия из закаливаемой на воздухе высокопрочной стали, выполненного в виде листа или пластины. Технический результат заключается в уменьшения нарушений плоскостности изделий из сплава. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 9 ил., 8 табл., 3 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение касается способов, предназначенных для уменьшения нарушений плоскостности в изделиях из металлов и сплавов, например, в пластинах и листах из металлов и сплавов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сплавы на основе железа (например, стали) можно разделить по структуре, например, на ферритные, ферро-аустенитные (дуплексные), аустенитные или мартенситные, исходя из кристаллической структуры этих сплавов. Ферритные сплавы характеризуются объемоцентрированной кубической (ОЦК) кристаллической решеткой. Аустенитные сплавы характеризуются гранецентрированной (ГЦК) кристаллической решеткой. Ферро-аустенитные (дуплексные) сплавы имеют смешанную микроструктуру из аустенитных фаз и ферритных фаз. Ферритные сплавы и аустенитные сплавы имеют стабильные фазы, присутствующие на диаграмме равновесных фазовых состояний. Мартенситные сплавы имеют неустойчивые, метастабильные фазы, которые не присутствуют на диаграмме равновесных фазовых состояний.
Мартенситные сплавы могут формироваться в результате бездиффузионных фазовых превращений твердого состояния в кристаллической структуре исходных сплавов (относительные химические составы мартенситных сплавов и фаз такие же, как и у их исходных сплавов и фаз). Изменение кристаллической структуры является результатом гомогенного деформирования исходной фазы. Например, мартенситные стали образуются в результате бездиффузионного фазового превращения твердого состояния структуры аустенитных сталей из ГЦК кристаллической структуры в объемоцентрированную тетрагональную (ОЦТ) кристаллическую структуру. Мартенситные фазовые превращения могут происходить в различных сплавах в случае быстрого охлаждения (закаливания) нагретого до повышенной температуры сплава, содержащего исходную фазу. Скорость охлаждения (закаливания) от температуры, превышающей температуру начала мартенситного превращения сплава, до температуры начала мартенситного превращения этого сплава или ниже должна быть достаточно высокой для того, чтобы предотвратить твердотельную диффузию и образование равновесных фаз.
Если сплав быстро охлаждать (закаливать) от температуры, превышающей температуру начала мартенситного превращения для этого сплава, то мартенситное фазовое превращение может начаться тогда, когда температура достигнет значения температуры начала мартенситного превращения для этого сплава. Мартенситное фазовое превращение будет нарастать по мере того, как температура охлаждаемого сплава будет падать ниже значения температуры начала мартенситного превращения для этого сплава. К тому моменту, когда температура охлаждаемого сплава достигнет значения температуры окончания мартенситного превращения для этого сплава, кристаллическая структура этого сплава может оказаться полностью трансформировавшейся из исходной фазы в неравновесную, метастабильную мартенситную фазу. Если температуру охлаждаемого сплава поддерживать на промежуточном уровне между температурой начала мартенситного превращения и температурой окончания мартенситного превращения, то масштаб мартенситного фазового превращения не будет изменяться со временем.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Описанные здесь варианты воплощения изобретения касаются способов, предназначенных для уменьшения нарушений плоскостности в изделии из сплава. Такое изделие из сплава может содержать лист из сплава, пластину из сплава или другие плоскостные продукты из сплава. Согласно не ограничивающему варианту воплощения такого способа изделие из сплава нагревают до первого значения температуры. Это первое значение температуры может, по меньшей мере, достигать температуры начала мартенситного превращения данного сплава. К данному изделию из сплава, нагретому до первого значения температуры, прикладывают механическое усилие. Это механическое усилие стремится устранить нарушения плоскостности на поверхности изделия. Затем это изделие из сплава охлаждают до второго значения температуры, не превышающего значение температуры окончания мартенситного превращения данного сплава. Изделие остается под воздействием указанного механического усилия в течение, по меньшей мере, части этапа способа охлаждения этого изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры.
Следует понимать, что объем настоящего изобретения не ограничивается вариантами воплощения, представленными в этом разделе. Подразумевается, что настоящее изобретение будет охватывать модификации и другие вопросы, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, определенного исключительно формулой изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Различные особенности не ограничивающих вариантов воплощения настоящего изобретения, представленных здесь, можно лучше понять, обратившись к прилагающимся чертежам, где:
На Фигуре 1А представлен схематичный вид сбоку в разрезе изделия из сплава при температуре, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения; на Фигуре 1В представлен схематичный вид сбоку в разрезе изделия из сплава, одна область которого имеет температуру, находящуюся между температурой начала мартенситного превращения и температурой окончания мартенситного превращения; на Фигуре 1C представлен схематичный вид сбоку в разрезе изделия из сплава при температуре, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения.
На Фигурах 2А-2С представлены схематичные виды сбоку изделия из сплава, иллюстрирующие развитие нарушения плоскостности по мере охлаждения данного изделия из сплава от температуры, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения (Фигура 2А), до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения (Фигура 2В), и, наконец - до температуры окружающей среды (Фигура 2С).
На Фигурах 3А-3С представлены схематичные виды сбоку изделия из сплава, иллюстрирующие вариант воплощения способа для уменьшения нарушений плоскостности в данном изделии из сплава, в ходе которого к данному изделию из сплава прикладывается сжимающее усилие во время охлаждения этого изделия из сплава от температуры, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения (Фигура 3А), до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения (Фигура 3В), и, наконец - до температуры окружающей среды, при которой к данному изделию из сплава сжимающее усилие не прикладывается (Фигура 3С).
На Фигурах 4А-4С представлены схематичные виды сбоку изделия из сплава, иллюстрирующие другой вариант воплощения способа для уменьшения нарушений плоскостности в данном изделии из сплава, в ходе которого к данному изделию из сплава прикладывается растягивающее усилие во время охлаждения этого изделия из сплава от температуры, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения (Фигура 4А), до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения (Фигура 4В), и, наконец - до температуры окружающей среды, при которой к данному изделию из сплава растягивающее усилие не прикладывается (Фигура 4С).
На Фигуре 5 представлен схематичный вид сбоку в разрезе изделия из сплава, подвергающегося операции растяжения.
На Фигуре 6 представлен схематичный вид сбоку в разрезе изделия из сплава, подвергающегося операции правки валковой правильной машиной.
На Фигуре 7 представлен схематичный вид сбоку в разрезе изделия из сплава, подвергающегося операции правки плиточным прессом.
На Фигуре 8 представлен схематичный вид сбоку в перспективе стопки из двух изделий из сплава, подвергающихся операции правки валковой правильной машиной.
На Фигуре 9А представлен схематичный вид сверху стола для измерений нарушений плоскостности, где показано расположение прямолинейного шаблона, предназначенного для измерения нарушений плоскостности в пластине из сплава, а на Фигуре 9В представлен схематичный вид сбоку в разрезе пластины из сплава, имеющей нарушение плоскостности и помещенной на стол для измерений нарушений плоскостности, на котором прямолинейный шаблон применяется для измерения нарушений плоскостности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕ ОГРАНИЧИВАЮЩИХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следует понимать, что некоторые из вариантов воплощения представлены в данном описании в упрощенном виде для того, чтобы проиллюстрировать только те элементы, характеристики и аспекты, которые важны для ясного понимания раскрываемых вариантов воплощения, не показывая при этом (в целях ясности) другие элементы, характеристики и аспекты. Специалисты с обычной квалификацией в данной области, исходя из данного описания представленных вариантов воплощения изобретения, смогут увидеть, что для конкретного воплощения или применения представленных вариантов воплощения могут понадобиться и другие элементы и/или характеристики. Однако, поскольку эти другие элементы и/или характеристики можно легко определить и воплотить специалистам с обычной подготовкой в данной области, исходя из данного описания представленных вариантов воплощения изобретения, а следовательно, они не являются необходимыми для полного понимания раскрываемых вариантов воплощения изобретения, то описание таких элементов и/или особенностей здесь не представлено. Поэтому, следует понимать, что представленное здесь описание показывает просто примеры и иллюстрирует варианты воплощения изобретения, и не предназначено ограничивать объем изобретения, определенный исключительно формулой изобретения.
В настоящем описании, если не указано иное, следует понимать, что все числа, выражающие количественные значения или характеристики, подразумеваются во всех случаях с термином «приблизительно». Соответственно, если не указано иное, то любые числовые параметры, представленные далее в настоящем описании, могут варьироваться в зависимости от характеристик, которые требуется получить для композиций и способов по настоящему описанию. И, наконец, следует отметить, не пытаясь ограничить применение доктрины эквивалентов к рамкам формулы изобретения, что каждый числовой параметр, представленный в настоящем описании, должен, по меньшей мере, состоять из указанного количества значащих цифр с применением обычного способа округления.
Кроме того, подразумевается, что каждый указанный здесь диапазон числовых значений должен включать все входящие в него поддиапазоны. Например, диапазон «от 1 до 10» должен включать все поддиапазоны между (и включая) указанным минимальным значением 1 и указанным максимальным значением 10, то есть, имеющие минимальное значение, равное или превышающее 1, а максимальное значение - не превышающее 10. Любые приведенные здесь верхние числовые пределы предназначены включать все более низкие числовые пределы, охватываемые ими, а любые приведенные здесь нижние числовые пределы должны включать все более высокие числовые пределы, охватываемые ими. Соответственно, заявитель оставляет за собой право вносить поправки в настоящее описание, включая формулу изобретения, для того, чтобы отчетливо сформулировать любой поддиапазон, находящийся внутри отчетливо представленных здесь диапазонов. Подразумевается, что все такие диапазоны представлены здесь таким образом, что поправки для отчетливого формулирования любых таких поддиапазонов будут удовлетворять требованиям § 112 свода законов 35 U.S.C. первого абзаца и § 132(а) свода законов 35 U.S.C..
Объекты, обозначаемые существительным в единственном числе, применительно к настоящему описанию, следует рассматривать как включающие «по меньшей мере, один» либо «один или больше», если не указано иное. Таким образом, ссылки на объект, представленный существительным в единственном числе, следует рассматривать как включающие один или несколько таких объектов (т.е., по меньшей мере, один). Например, термин «компонент» означает один или несколько компонентов, а следовательно, возможно, имеется в виду, что при воплощении описываемого варианта можно рассматривать и задействовать или применять больше одного такого компонента.
Любой патент, публикация или другой раскрывающий материал в полном объеме или частично, который упоминается здесь как включенный сюда путем ссылки, включен сюда в полном объеме, но только в той части, в которой этот включенный материал не вступает в противоречие с существующими определениями, формулировками и другим раскрывающим материалом, отчетливо представленным в настоящем описании. Исходя из этого и с учетом необходимых пределов, отчетливое определение, представленное в настоящем описании, заменяет собой какой-либо противоречащий ему материал, включенный сюда путем ссылки. Любой материал или его часть, который можно назвать включенным сюда путем ссылки, но который вступает в противоречие с существующими определениями, заявлениями или другим представленным здесь раскрывающим материалом, включается только в той части, где не возникает противоречий между включенным материалом и материалом, имеющимся в описании.
Настоящее описание включает описания различных вариантов воплощения изобретения. Следует понимать, что все описанные здесь варианты воплощения являются не ограничивающими, иллюстративными и представлены в качестве примера. Следовательно, настоящее изобретение не ограничивается описанием этих различных примерных, иллюстративных и не ограничивающих вариантов его воплощения. Объем настоящего изобретения определяется исключительно формулой изобретения, в которую могут быть внесены исправления для того, чтобы представить какие-либо характеристики, выраженные в явном или ином виде в настоящем описании или поддерживаемые в явном или ином виде сущностью настоящего описания.
В различных сплавах, при выполнении мартенситного превращения исходной фазы может наблюдаться увеличение удельного объема материала данного сплава. Например, мартенситные стали с ОЦТ структурой демонстрируют меньшую плотность и больший удельный объем, чем исходные ГЦК аустенитные стали с тем же химическим составом. Таким образом, когда сплав с исходной фазой резко охлаждают от высокого значения температуры для образования сплава с мартенситной фазой, удельный объем материала этого сплава может увеличиться.
Когда изделие из сплава в исходной фазе, имеющее высокую температуру, резко охлаждают для получения изделия из мартенситного сплава, то поверхность и приповерхностные области этого изделия могут охлаждаться быстрее, чем внутренние области в объеме изделия. В результате этого в материале исходной фазы, образующем поверхностные и приповерхностные области изделия, мартенситное фазовое превращение может произойти прежде, чем в материале исходной фазы, образующем внутренние области объема этого изделия. Это может привести к образованию изделия, находящегося в промежуточном состоянии со смешанной фазой, состоящего из внутреннего объема, содержащего исходную фазу, окруженного поверхностной и приповерхностной областью, содержащей мартенситную фазу. По мере того, как впоследствии внутренняя область в объеме изделия, содержащая исходную фазу, будет трансформироваться в мартенситную фазу, она будет расширяться, тем самым приводя к возникновению механического напряжения в трансформировавшейся ранее мартенситной фазе, окружающей мартенситную фазу, трансформировавшуюся позднее. В итоге это может привести, например, к растрескиванию, искривлению, короблению или к другим деформациям в этом изделии из сплава во время и/или после мартенситного превращения.
На Фигурах 1А-1С показано изделие 10 из сплава. На Фигуре 1А показано изделие 10 из сплава при начальной температуре (Т0), равной или превышающей температуру начала мартенситного превращения (TMS) этого сплава. Данное изделие 10 из сплава содержит только исходную фазу 12.
На Фигуре 1В показано изделие 10 из сплава, поверхность и приповерхностная область которого имеют промежуточную температуру (Ti), находящуюся между температурой начала мартенситного превращения (TMS) и температурой окончания мартенситного превращения (TMF) этого сплава. Данное изделие 10 из сплава содержит исходную фазу 12, образующую внутреннюю область объема этого изделия 10 из сплава. Внутренняя область объема сохраняет температуру, равную или превышающую температуру начала мартенситного превращения потому, что эта внутренняя область еще не потеряла достаточное количество тепловой энергии для снижения температуры этой области до значения ниже температуры начала мартенситного превращения данного сплава.
Исходную фазу 12, образующую внутреннюю область объема, окружает мартенситная фаза 14, образующая поверхность и приповерхностную область этого изделия 10 из сплава. Эти поверхностная и приповерхностная области изделия 10 из сплава потеряли достаточное количество тепловой энергии, чтобы температура здесь снизилась ниже значения температуры начала мартенситного превращения сплава. Разность температур между этими областями изделия 10 из сплава (результатом существования которой являются отличающиеся кристаллические структуры этих областей) вызвана тем, что поверхность и приповерхностная область изделия теряют достаточное количество тепловой энергии раньше, чем внутренние области.
На Фигуре 1C показано изделие 10 из сплава при конечной температуре (Tf), не превышающей температуры окончания мартенситного превращения (TMF) этого сплава. Данное изделие 10 из сплава содержит полностью мартенситную фазу 14. В способе мартенситного фазового превращения удельный объем материала, образующего изделие 10 из сплава, увеличивается, что приводит к искривлению этого изделия 10 из сплава, как показано на Фигуре 1C.
Контроль нарушений плоскостности, например, в листе из сплава, в пластине из сплава или в других плоских изделиях из сплава может иметь большое значение для потребителей продуктов из сплавов с высокой прочностью и/или высокой твердостью. Термин «плоское изделие из сплава», применительно к настоящему описанию, относится к изделию, изготовленному из сплава и содержащему, по меньшей мере, одну поверхность, которая должна быть практически плоской. Плоские изделия из сплава включают листы из сплава, пластины из сплава и другие продукты, имеющие плоскостные геометрические формы. Нарушения плоскостности в плоских изделиях из сплава, предназначенных для применения в различных сборных узлах, строительных конструкциях, собираемых из готовых компонентов, и т.п., могут привести к трудностям в совмещении соответствующих друг другу поверхностей, кромок и/или торцов компонентов, образованных из таких плоских изделий из сплавов. В итоге это может потребовать выполнения дорогостоящих работ по подгонке и/или других мер коррекции, предназначенных для достижения приемлемых форм, размеров и/или допусков плоскостности (например, соответствия требованиям по форме и посадке).
Термические операции упрочнения, в ходе которых в изделиях из сплавов происходят мартенситные фазовые превращения, могут привести к нарушениям плоскостности в этих термически обрабатываемых изделиях из сплавов. В результате выполнения термической упрочняющей обработки с применением операций закаливания на воздухе или в жидкости, могут возникнуть, например, нарушения плоскостности в изделиях из сплавов. Описанные здесь различные варианты воплощения настоящего изобретения касаются способов, способных уменьшить нарушения плоскостности в упрочненных изделиях из сплавов (например, в подвергшихся закаливанию для возбуждения мартенситного фазового превращения), что может помочь добиться соответствия требованиям допусков по форме и размерам для одиночных и/или установленных в сборные узлы изделий из сплавов.
Описанные здесь варианты воплощения изобретения касаются способов для уменьшения нарушений плоскостности в изделии из сплава. Например, способ может включать нагревание изделия из сплава до первого значения температуры, которое может, по меньшей мере, достигать температуры начала мартенситного превращения данного сплава. К такому изделию из сплава, нагретому до первого значения температуры, можно приложить механическое усилие. Это механическое усилие может стремиться устранить нарушения плоскостности на поверхности изделия. Затем это изделие из сплава можно охладить до второго значения температуры, не превышающего значение температуры окончания мартенситного превращения данного сплава. Изделие из сплава может оставаться под воздействием указанного механического усилия в течение, по меньшей мере, части этапа способа охлаждения этого изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры.
В различных вариантах воплощения изобретения, механическое воздействие на изделие из сплава может оказываться непрерывно на протяжении этапа охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. В различных вариантах воплощения изобретения, механическое воздействие на изделие из сплава может оказываться в прерывистом режиме на протяжении этапа способа охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. Это механическое усилие может воздействовать на изделие из сплава последовательно на протяжении этапа охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. Например, воздействие этой силы может быть цикличным или периодическим на протяжении охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. В различных вариантах воплощения изобретения, это воздействие механического усилия на изделие из сплава может оказываться в полунепрерывном режиме и последовательно на протяжении этапа охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры.
В различных вариантах воплощения изобретения, это механическое усилие может представлять собой постоянное механическое усилие. Например, это усилие может быть приложено к изделию из сплава с постоянной величиной и/или в постоянном направлении. Постоянное механическое усилие может прикладываться постоянно, полунепрерывно или в прерывистом режиме на протяжении этапа охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. Это постоянное механическое усилие может прикладываться в последовательном режиме на протяжении этапа охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. Например, постоянное механическое усилие можно приложить к поверхности изделия из сплава, снять с этой поверхности изделия из сплава, вновь приложить к этой поверхности изделия из сплава, снять с этой поверхности изделия из сплава и так далее на протяжении этапа охлаждения данного изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. Это постоянное механическое усилие может также прикладываться однородно, по меньшей мере, по одной поверхности изделия из сплава. Это постоянное механическое усилие может прикладываться неоднородно, по меньшей мере, по одной поверхности изделия из сплава. Например, к некоторым областям поверхности изделия из сплава может прикладываться постоянное механическое усилие, а к другим областям этой поверхности может не прикладываться никакого механического усилия.
В различных вариантах воплощения изобретения, это механическое усилие может представлять собой переменное механическое усилие. Например, это усилие может быть приложено к изделию из сплава с переменной величиной и/или в переменном направлении. Переменное механическое усилие может прикладываться непрерывно, полунепрерывно или в прерывистом режиме на протяжении этапа охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. Переменное механическое усилие может прикладываться в последовательном режиме на протяжении этапа охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. Например, механическое усилие можно прикладывать к поверхности изделия из сплава таким образом, чтобы величина этого прикладываемого усилия изменялась согласно заданному периодическому волнообразному закону на протяжении этапа охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры. Переменное механическое усилие может прикладываться однородно, по меньшей мере, по одной поверхности изделия из сплава. Переменное механическое усилие может прикладываться неоднородно, по меньшей мере, по одной поверхности изделия из сплава. Например, к некоторым областям поверхности изделия из сплава может прикладываться такое переменное механическое усилие, а к другим областям этой поверхности может не прикладываться никакого механического усилия.
На Фигурах 2А-2С показано изделие 20 из сплава, при этом на Фигуре 2А показано изделие 20 из сплава при температуре (Т), по меньшей мере, не меньшей, чем температура начала мартенситного превращения (TMS) данного сплава. На Фигуре 2В показано изделие 20 из сплава при температуре (Т), не превышающей значения температуры окончания мартенситного превращения (TMF) данного сплава. На Фигуре 2С показано изделие 20 из сплава при температуре (Т), равной температуре окружающей среды (TA). К изделию 20 из сплава не прикладывают внешнего усилия на этапе способа его охлаждения от температуры, по меньшей мере, равной температуре начала мартенситного превращения данного сплава (Фигура 2А), до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения данного сплава (Фигуры 2В и 2С). Как показано на Фигурах 2В и 2С, в изделии 20 из сплава видно наличие нарушения плоскостности в продольном направлении после мартенситного фазового превращения. Геометрические искривления и нарушения плоскостности изделия 20 из сплава могут происходить в продольном направлении (как показано на Фигурах 2В и 2С) и/или в поперечном направлении (не показано на Фигурах 2В и 2С).
В целом, плоские изделия из сплавов демонстрируют повышение восприимчивости к искривлениям и нарушениям плоскостности по мере уменьшения толщины изделия, а также по мере увеличения длины и/или ширины (т.е., физических размеров, по меньшей мере, одной поверхности, которая должна быть практически плоской) этих изделий.
В различных вариантах воплощения настоящего изобретения, механическое усилие, прикладываемое к изделию из сплава, может включать усилие, сжимающее это изделие из сплава. На Фигурах 3А-3С показано изделие 30 из сплава, при этом на Фигуре 3А показано изделие 30 из сплава при температуре (Т), по меньшей мере, не меньшей, чем температура начала мартенситного превращения (TMS) этого сплава. На Фигуре 3В показано изделие 30 из сплава при температуре (Т), не превышающей значения температуры окончания мартенситного превращения (TMF) данного сплава, а на Фигуре 3С показано изделие 30 из сплава при температуре (Т), равной температуре окружающей среды (TA). К изделию 30 из сплава на этапе способа его охлаждения от температуры, по меньшей мере, равной температуре начала мартенситного превращения данного сплава (Фигура 3А), до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения данного сплава (Фигура 3В), прикладывают сжимающее усилие, показанное стрелками 35. Как показано на Фигуре 3С, в изделии 30 из сплава видно значительное уменьшение нарушений плоскостности после мартенситного фазового превращения. Это значительное уменьшение нарушений плоскостности сохраняется и после того, как сжимающее усилие уберут, и изделие 30 из сплава остынет до температуры окружающей среды.
В различных вариантах воплощения изобретения, сжимающее механическое усилие может прикладываться посредством правки валковой правильной машиной. Правка валковой правильной машиной может начинаться в тот момент, когда температура изделия из сплава, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения данного сплава, а заканчиваться - когда это изделие из сплава остынет до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения данного сплава. На протяжении операции правки валковой правильной машиной валки могут прикладывать к изделию из сплава усилие в полунепрерывном или в последовательном режиме в соответствии с изменением областей контакта между валками и поверхностью изделия из сплава со временем.
В различных вариантах воплощения изобретения, в ходе правки валковой правильной машиной изделие из сплава может находиться в контакте с выравнивающими валками на протяжении этапа охлаждения по всему диапазону температур, начиная от температуры, равной или превышающей температуру начала мартенситного превращения, и заканчивая температурой, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения. Операция правки валковой правильной машиной может содержать выравнивание валками изделия из сплава за одно прохождение. Это единственное прохождение может начинаться в момент, когда температура изделия из сплава будет, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения данного сплава, а заканчиваться - когда это изделие из сплава остынет до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения. Операция правки валковой правильной машиной может содержать выравнивание изделия из сплава валками за множество прохождений. Первое прохождение может начинаться в момент, когда температура изделия из сплава будет, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения данного сплава, а последнее ее прохождение может заканчиваться тогда, когда это изделие из сплава остынет до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения.
В различных вариантах воплощения изобретения, сжимающее механическое усилие может прикладываться в ходе операции правки на плиточном прессе. Например, изделие из сплава можно поместить между двумя параллельными плитами пресса. Механическое прессующее воздействие плиточного пресса может оказывать сжимающее усилие на данное изделие. Воздействие плиточного пресса может начинаться в тот момент, когда температура изделия из сплава будет, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения данного сплава, и может заканчиваться тогда, когда это изделие из сплава остынет до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения этого сплава.
В различных вариантах воплощения изобретения, в ходе операции правки на плиточном прессе сжимающее механическое усилие может оказываться на изделие из сплава на протяжении, по меньшей мере, части этапа охлаждения изделия из сплава от температуры, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения данного сплава до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения этого сплава. Данное изделие из сплава может в непрерывном или в прерывистом режиме контактировать с лицевой стороной, по меньшей мере, одной плиты пресса в ходе способа остывания по всему диапазону температур, начиная от температуры, равной или превышающей температуру начала мартенситного превращения, и заканчивая температурой, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения. Постоянное или переменное сжимающее усилие может прикладываться к изделию из сплава плитами пресса в непрерывном или прерывистом режиме в ходе остывания способа изделия из сплава, начиная от температуры, равной или превышающей температуру начала мартенситного превращения данного сплава, и заканчивая температурой, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения данного сплава.
В различных вариантах воплощения изобретения, механическое усилие, прикладываемое к изделию из сплава, может содержать силу, создающую механическое напряжение в этом изделии из сплава. На Фигурах 4А-4С показано изделие 40 из сплава, при этом на Фигуре 4А показано изделие 40 из сплава при температуре (Т), по меньшей мере, не меньшей, чем температура начала мартенситного превращения (TMS) этого сплава. На Фигуре 4В показано изделие 40 из сплава при температуре (Т), не превышающей значения температуры окончания мартенситного превращения (TMF) данного сплава, а на Фигуре 4С показано изделие 40 из сплава при температуре (Т), равной температуре окружающей среды (TA). К изделию 40 из сплава в ходе способа его остывания от температуры, по меньшей мере, равной температуре начала мартенситного превращения данного сплава (Фигура 4А), до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения данного сплава (Фигура 4В), прикладывают растягивающее усилие, показанное стрелками 45. Как показано на Фигуре 4С, в изделии 40 из сплава видно значительное уменьшение нарушений плоскостности после мартенситного фазового превращения. Это значительное уменьшение нарушений плоскостности сохраняется и после того, как сжимающее усилие убирают, и изделие 40 из сплава остынет до температуры окружающей среды.
В различных вариантах воплощения изобретения, растягивающее усилие может прикладываться посредством операции растяжения. Приложение растягивающего усилия посредством операции растяжения может начинаться в тот момент, когда температура изделия из сплава будет, по меньшей мере, не ниже температуры начала мартенситного превращения данного сплава, и может заканчиваться тогда, когда это изделие из сплава остынет до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения этого сплава.
В различных вариантах воплощения изобретения, в ходе операции растяжения, растягивающее усилие может прикладываться к изделию из сплава путем одновременного растягивания этого изделия из сплава в противоположных направлениях на протяжении, по меньшей мере, части этапа охлаждения изделия из сплава, начиная от температуры, равной или превышающей температуру начала мартенситного превращения данного сплава, и заканчивая температурой, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения данного сплава. Постоянное или переменное растягивающее усилие может прикладываться к изделию из сплава в непрерывном или прерывистом режиме на этапе остывания изделия из сплава, начиная от температуры, равной или превышающей температуру начала мартенситного превращения данного сплава, и заканчивая температурой, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения данного сплава.
В различных вариантах воплощения изобретения, изделие из сплава может содержать лист из сплава, пластину из сплава или другое плоское изделие из сплава. В различных вариантах воплощения изобретения, изделие из сплава может содержать мартенситный сплав на железной основе или мартенситный сплав на нежелезной основе. Например, изделия из сплава, предназначенные для обработки в способах, представленных здесь, могут включать (но не ограничиваясь этим): изделия из мартенситного сплава на титановой основе, изделия из мартенситного сплава на кобальтовой основе и изделия из мартенситного сплава на другой нежелезной основе.
В различных вариантах воплощения изобретения, изделие из сплава может содержать изделие из мартенситной стали или изделие из мартенситной нержавеющей стали. В различных вариантах воплощения изобретения, изделие из сплава может содержать изделие из дисперсионно-упрочненной стали или изделие из дисперсионно-упрочненной нержавеющей стали. Изделия из сплава, предназначенные для обработки в способах, представленных здесь, могут включать (но не ограничиваясь этим): изделия из нержавеющей стали серии 400, изделия из низколегированной стали серии 500 и изделия из нержавеющей стали серии 600. Например, такой сплав может содержать нержавеющую сталь типа 403, нержавеющую сталь типа 410, нержавеющую сталь типа 416, нержавеющую сталь типа 419, нержавеющую сталь типа 420, нержавеющую сталь типа 440, низколегированную сталь типа 522, низколегированную сталь типа 529, нержавеющую сталь 13-8, нержавеющую сталь 15-5, нержавеющую сталь 15-7, нержавеющую сталь 17-4 или нержавеющую сталь 17-7. В различных вариантах воплощения изобретения, изделие из сплава может содержать нержавеющую сталь, имеющую номинальный химический состав, указанный в Таблице 1 или в Таблице 2.
| Таблица 1 | |||||
| Содержание (в весовых процентах) | |||||
| Элемент | Сталь-1 | Сталь-2 | Сталь-3 | Сталь-4 | Сталь-5 |
| С | 0,15 (макс) | 0,15 (макс) | 0,15 (макс) | 0,15-0,40 | 0,60-0,75 |
| Ni | 0,60 (макс) | 0,75 (макс) | 12,00-14,00 | 0,50 (макс) | 0,50 (макс) |
| Cr | 11,50-13,00 | 11,50-13,50 | 12,00-14,00 | 16,00-18,00 | |
| Mo | - | - | 0,60 (макс) | - | 0,75 (макс) |
| Mn | 1,00 (макс) | 1,00 (макс) | 1,25 (макс) | 1,00 (макс) | 1,00 (макс) |
| Si | 0,50 (макс) | 1,00 (макс) | 1,00 (макс) | 1,00 (макс) | 1,00 (макс) |
| P | 0,04 (макс) | 0,04 (макс) | 0,06 (макс) | 0,04 (макс) | 0,04 (макс) |
| S | 0,03 (макс) | 0,03 (макс) | 0,15 (макс) | 0,03 (макс) | 0,03 (макс) |
| Fe | Остальная часть плюс случайные или остаточные элементы |
| Таблица 2 | |||||
| Содержание (в весовых процентах) | |||||
| Элемент | Сталь-6 | Сталь-7 | Сталь-8 | Сталь-9 | Сталь-10 |
| С | 0,05 (макс) | 0,04 (макс) | 0,07 (макс) | 0,04 (макс) | 0,07 (макс) |
| Ni | 7,50-8,50 | 4,80-5,20 | 6,50-7,50 | 4,00-4,50 | 6,50-7,50 |
| Cr | 12,25-13,25 | 14,50-15,50 | 14,50-15,50 | 15,5-16,00 | 16,50-17,50 |
| Mo | 2,00-2,50 | - | 2,00-2,50 | - | - |
| Mn | 0,20 (макс) | 0,75 (макс) | 0,50 (макс) | 0,40 (макс) | 0,50 (макс) |
| Si | 0,10 (макс) | 0,50 (макс) | 0,30 (макс) | 0,50 (макс) | 0,25 (макс) |
| Al | 0,90-1,35 | - | 0,90-1,35 | - | 0,90-1,35 |
| Cu | - | 3,40-3,60 | - | 3,40-3,60 | - |
| Nb+Ta | - | 0,30 (макс) | - | 0,30 (макс) | - |
| Р | 0,010 (макс) | 0,020 (макс) | 0,015 (макс) | 0,020 (макс) | 0,020 (макс) |
| S | 0,008 (макс) | 0,005(макс) | 0,010 (макс) | 0,005 (макс) | 0,002 (макс) |
| Fe | Остальная часть плюс случайные или остаточные элементы |
В различных вариантах воплощения изобретения, изделие из сплава может содержать лист из сплава, пластину из сплава или другое плоское изделие из сплава, содержащее закаленный на воздухе стальной сплав высокой прочности и/или высокой твердости. Например, в различных вариантах воплощения, изделие из сплава может содержать сталь, имеющую номинальный химический состав, указанный в Таблице 3 или в Таблице 4.
| Таблица 3 | |
| Элемент | Содержание (в весовых процентах) |
| С | 0,22-0,32 |
| Ni | 3,50-4,00 |
| Cr | 1,60-2,00 |
| Мо | 0,22-0,37 |
| Mn | 0,80-1,20 |
| Si | 0,25-0,45 |
| Р | 0,020 (макс) |
| S | 0,005 (макс) |
| Fe | Остальная часть плюс случайные или остаточные элементы |
| Таблица 4 | |
| Элемент | Содержание (в весовых процентах) |
| С | 0,42-0,52 |
| Ni | 3,75-4,25 |
| Cr | 1,00-1,50 |
| Мо | 0,22-0,37 |
| Mn | 0,20-1,00 |
| Si | 0,20-0,50 |
| P | 0,020 (макс) |
| S | 0,005 (макс) |
| Fe | Остальная часть плюс случайные или остаточные элементы |
В различных вариантах воплощения изобретения, изделие из сплава, предназначенное для обработки по одному из способов данного описания способа, может содержать сплав, содержащий (в весовых процентах): 0,22-0,32 углерода, 3,50-4,00 никеля, 1,60-2,00 хрома, 0,22-0,37 молибдена, 0,80-1,20 марганца и 0,25-0,45 кремния. В различных вариантах воплощения изобретения, изделие из сплава, предназначенное для обработки по одному из способов данного описания способа, может содержать сплав, содержащий (в весовых процентах): 0,42-0,52 углерода, 3,75-4,25 никеля, 1,00-1,50 хрома, 0,22-0,37 молибдена, 0,20-1,00 марганца и 0,20-0,50 кремния.
Изделие из сплава, предназначенное для обработки согласно различным описанным здесь вариантам воплощения настоящего изобретения, может содержать плоское изделие из сплава, толщиной в диапазоне от 0,76 до 127,00 миллиметра. В различных вариантах воплощения изобретения, плоское изделие из сплава, предназначенное для обработки согласно описанным здесь способам, может иметь толщину в диапазоне от 0,76 до 50,80 миллиметра.
В различных вариантах воплощения изобретения, охлаждение от температуры, равной или превышающей температуру начала мартенситного превращения сплава, до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения сплава, согласно оценкам может выполняться со скоростью снижения температуры в диапазоне от 0,000056°С/сек до 556°С/сек. Конкретное применяемое значение скорости снижения температуры будет зависеть от температуры начала мартенситного превращения сплава, от температуры окончания мартенситного превращения сплава, от температуры, при которой начинают прикладывать усилие к изделию из сплава, от температуры обрабатывающего оборудования, контактирующего с изделием из сплава, от температуры среды, окружающей данное изделие из сплава, от геометрических размеров и формы данного изделия из сплава и от химического состава конкретного сплава, образующего данное изделие.
В различных вариантах воплощения изобретения, охлаждение от температуры, равной или превышающей температуру начала мартенситного превращения сплава, до температуры, не превышающей температуру окончания мартенситного превращения сплава, может осуществляться с помощью воздушного охлаждения. Изделие, обрабатываемое согласно описанным здесь способам, можно охлаждать конвективным принудительным воздушным охлаждением потоками воздуха, продуваемыми через изделие, либо это изделие можно охлаждать конвективным воздушным охлаждением окружающей воздушной средой, не прибегая к принудительному потоку воздуха. Изделие, обрабатываемое согласно описанным здесь способам, можно охлаждать кондуктивным охлаждением путем отвода тепловой энергии от данного изделия через любые поверхности обрабатывающего оборудования, контактирующие с изделием из сплава. В различных вариантах воплощения изобретения, изделие, обрабатываемое согласно описанным здесь способам, можно охлаждать конвективным воздушным охлаждением и кондуктивным охлаждением путем отвода тепла через поверхности обрабатывающего оборудования, контактирующие с данным изделием из сплава.
При выполнении операции растяжения, например, участки, находящиеся на противоположных краях изделия из сплава и/или вблизи них, могут контактировать с обрабатывающим оборудованием, а большая часть основных плоских поверхностей данного изделия из сплава может контактировать с окружающим воздухом или с принудительным потоком воздуха. На Фигуре 5 показано изделие 50 из сплава, подвергающееся операции растяжения, в ходе которой растягивающее усилие, обозначенное стрелками 55, прикладывается к изделию 50 из сплава через обрабатывающее оборудование 53. Это обрабатывающее оборудование 53 контактирует с данным изделием 50 из сплава на участках 51, расположенных на противоположных краях изделия 50 из сплава или вблизи них. Большая часть основных плоских поверхностей изделия 50 из сплава контактирует с окружающим воздухом или с принудительным потоком воздуха. В таком случае, тепло может конвективным способом отводиться от плоских поверхностей, контактирующих с воздухом, а кроме того, тепло может отводиться кондуктивным способом через обрабатывающее оборудование 53.
При выполнении операции правки на валковой правильной машине, например, участки основных плоских поверхностей изделия из сплава могут контактировать с поверхностями валков, а другие области основных плоских поверхностей могут контактировать с окружающим воздухом или с принудительными потоками воздуха. На Фигуре 6 показано изделие 60 из сплава, подвергающееся правке на валковой правильной машине, в ходе которой сжимающее усилие со стороны валков 63, показанное стрелками 65, прикладывается к изделию 60 из сплава. Валки 63 контактируют с изделием 60 из сплава на участках 61 основных плоских поверхностей изделия 60 из сплава. Большинство основных поверхностей изделия 60 из сплава контактируют с окружающим воздухом или с принудительными потоками воздуха. При таком порядке работы тепло может отводиться конвективным способом от плоских поверхностей, контактирующих с воздухом, а кроме того, тепло может отводиться кондуктивным способом через валки 63. По мере продвижения валков по основным плоским поверхностям изделия 60 из сплава, дополнительное тепло может отводиться от изделия 60 из сплава кондуктивным способом через валки 63.
При выполнении операции выравнивания на плиточном прессе, например, участки основных плоских поверхностей изделия из сплава могут контактировать с одной или несколькими плитами, а другие области основной плоской поверхности могут контактировать с окружающим воздухом или с принудительными воздушными потоками. В альтернативном варианте операции выравнивания на плиточном прессе, основные плоские поверхности изделия из сплава могут целиком контактировать с одной или несколькими плитами, а с окружающим воздухом или с принудительными потоками никакие участки основной плоской поверхности контактировать не могут. На Фигуре 7 показано изделие 70, подвергающееся операции выравнивания на плиточном прессе, в ходе которой сжимающее усилие, обозначенное стрелками 75, прикладывается к изделию 70 из сплава через плиты 73. Плиты 73 контактируют с изделием 70 из сплава на участках 71, образующих целиком основные плоские поверхности изделия 70 из сплава. Эти основные плоские поверхности 71 изделия 70 из сплава не контактируют с окружающим воздухом или принудительными потоками воздуха. При таком способе работы тепло может отводиться кондуктивным способом от основных плоских поверхностей 71, контактирующих с плитами 73. Тепло также может отводиться конвективным способом от боковых и торцовых поверхностей изделия 70 из сплава, контактирующих с воздухом.
Сравнивая три идентичных изделия из сплава, подвергающихся соответственно (согласно различным вариантам воплощения изобретения) операции растяжения, операции правки на валковой правильной машине и операции выравнивания плиточным прессом, следует ожидать, что скорость охлаждения, наблюдаемая в ходе операции выравнивания плиточным прессом, будет превышать скорость охлаждения, наблюдаемую в ходе правки на валковой правильной машине, которая должна превышать скорость охлаждения в ходе операции растяжения, при условии, что все другие температурные переменные (т.е., температура окружающего воздуха, температура контактирующих поверхностей обрабатывающего оборудования и т.п.) одинаковы.
В различных вариантах воплощения изобретения, прикладываемое механическое усилие может иметь величину, равную или превышающую предел текучести (на сжатие или на растяжение, соответственно) изделия из сплава в температурных точках, находящихся в диапазоне рабочих температур (т.е., от стартовой температуры, по меньшей мере, равной температуре начала мартенситного превращения данного сплава, до конечной температуры, не превышающей конечную температуру мартенситного превращения данного сплава). Следовательно, величина и/или направление прикладываемого усилия могут зависеть от диапазона рабочих температур обработки изделия из сплава, конкретного химического состава данного сплава и/или от геометрической формы и размеров изделия из сплава.
Величина и/или направление прикладываемого усилия могут также варьироваться в зависимости от конкретной операции, применяемой для приложения этого усилия (например, растяжения, правки на валковой правильной машине и выравнивания плиточным прессом). В различных вариантах воплощения изобретения, прикладываемое усилие может иметь величину, приближающуюся к пределу прочности на разрыв при температуре, при которой прикладывается это усилие. В различных вариантах воплощения изобретения, прикладываемое усилие может иметь величину, приблизительно равную пределу текучести (на сжатие и на растяжение, соответственно) данного изделия из сплава. В различных вариантах воплощения изобретения, прикладываемое усилие может иметь величину, не уменьшающую толщину изделия из сплава на этапе приложения этого усилия. В различных вариантах воплощения изобретения, прикладываемое усилие может иметь величину, являющуюся меньшей предела текучести (при сжатии или растяжении, соответственно) данного изделия из сплава.
В различных вариантах воплощения изобретения, при выполнении правки на валковой правильной машине усилие прикладывается к основным плоским поверхностям плоского изделия из сплава в местах контакта с валками. Для того чтобы прикладываемое усилие было относительно однородным, изделие из сплава вводится в область контакта с валками непрерывным и последовательным способом, при этом валки прикладывают относительно постоянное усилие к основным плоским поверхностям изделия из сплава. Таким образом, на соседние области основных плоских поверхностей поэтапно воздействуют одинаковые усилия при одинаковых условиях.
В различных вариантах воплощения изобретения, два или большее количество плоских изделий из сплава можно складывать стопкой таким образом, чтобы основные плоские поверхности этих изделий из сплава контактировали друг с другом, а усилие прикладывалось к стопке. Например, на Фигуре 8 показана стопка из двух плоских изделий 80 из сплава, подвергающаяся операции правки на валковой правильной машине, в ходе которой сжимающее усилие, обозначенное стрелками 85, прикладывается через валки 83 к стопке изделий 80 из сплава. Валки 83 контактируют со стопкой изделий 80 из сплава на участках 81 верхней основной плоской поверхности верхнего изделия 80 из сплава и нижней основной плоской поверхности нижнего изделия 80 из сплава. Хотя на Фигуре 8 показаны только два изделия из сплава, подвергающиеся операции правки на валковой правильной машине, следует понимать, что подобным образом можно сложить стопкой больше двух изделий из сплава, и что такие два или большее количество сложенных стопкой изделий из сплава можно подвергнуть выравниванию на плиточном прессе или операции растяжения согласно различным вариантам воплощения изобретения, описанным здесь.
В различных вариантах воплощения изобретения, описанные здесь способы объединяют с термическим упрочнением и с последующим охлаждением мартенситного и/или дисперсионно-упрочняемого сплава для образования мартенситной фазы и/или дисперсионно-упрочненного сплава из сплава в исходной фазе. В различных вариантах воплощения изобретения, описанные здесь способы можно применять к обработанным ранее изделиям из сплава для исправления нарушений плоскостности, образовавшихся во время и/или после этой предыдущей обработки. Например, изделие из мартенситного сплава, в котором имеются нарушения плоскостности, можно подвергнуть повторному нагреванию до температуры, по меньшей мере, равной температуре начала мартенситного превращения, или до температуры ниже температуры начала мартенситного превращения, или до температуры ниже температуры окончания мартенситного превращения, и обработке согласно различным описанным здесь вариантам воплощения изобретения. Однако следует соблюдать осторожность, поскольку корректирующая обработка согласно различным вариантам воплощения изобретения, описанным здесь, может оказывать различное воздействие на данное изделие из сплава, включая (но необязательно ограничиваясь этим) возникновение металлургических изменений в размере зерна, упругости, прочности, твердости, коррозионной стойкости, баллистического сопротивления и тому подобного, обнаруживающихся при сравнении изделия из сплава до корректирующей обработки и после корректирующей обработки.
Представленные ниже иллюстративные и не ограничивающие примеры предназначены дополнить описание представленных здесь вариантов воплощения изобретения, не ограничивая их объема этими примерами. Специалисты с обычным уровнем квалификации в данной области увидят возможность осуществлять различные варианты этих Примеров в пределах объема настоящего изобретения, определенных исключительно формулой изобретения. Все доли и проценты являются весовыми, если не указано иное.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Пластина из сплава размером 6,35×2565×6401 мм была изготовлена из высокопрочного стального сплава, номинальный химический состав которого представлен в Таблице 5.
| Таблица 5 | |
| Элемент | Содержание (в весовых процентах) |
| С | 0,22-0,32 |
| Ni | 3,50-4,00 |
| Cr | 1,60-2,00 |
| Мо | 0,22-0,37 |
| Mn | 0,80-1,20 |
| Si | 0,25-0,45 |
| P | 0,020 (макс) |
| S | 0,005 (макс) |
| Fe | Остальная часть плюс случайные или остаточные элементы |
Указанную пластину из стального сплава поместили в печь и нагрели до температуры, превышающей температуру начала мартенситного превращения этого стального сплава. На эту пластину воздействовали механическим усилием посредством выполнения операции правки на валковой правильной машине, операция включала семь (7) прохождений через валки. Механическое усилие начали прикладывать (т.е., выполнять первое прохождение) при температуре 269°С. Прекратили прикладывать механическое усилие (т.е., закончили седьмое прохождение), когда температура пластины достигла 103°С. Охлаждение пластины происходило в окружающем воздухе в ходе операции правки валковой правильной машиной. Параметры способа охлаждения этой пластины представлены в Таблице 6.
| Таблица 6 | |
| № прохождения | Температура пластины (°С) |
| 1 | 269 |
| 2 | 241 |
| 3 | 237 |
| 4 | 199 |
| 5 | 185 |
| 6 | 129 |
| 7 | 103 |
Длительность способа от начала первого прохождения до окончания седьмого прохождения составила 19 минут. Пластину прокатывали непрерывно от первого прохождения до пятого прохождения. Между пятым и шестым прохождениями сделали перерыв, во время которого пластина охлаждалась без приложения к ней усилия. Затем выполнили непрерывно шестое и седьмое прохождения. После седьмого прохождения пластине дали остыть до температуры окружающей среды (приблизительно 21°С), не прикладывая к ней усилия прохождения.
Пластину при температуре окружающей среды проверили на наличие нарушений плоскостности на столе для проверки плоскостности. На Фигурах 9А и 9В показан стол проверки плоскостности 97, снабженный упором 98. Как показано на Фигуре 9А, пластина 90 помещена внутри периметра поверхности стола 97 и прижата к упору 98. На различные места поверхности пластины 90 помещали прямолинейный поверочный шаблон 99, как показано на Фигуре 9А. В каждом из этих положений измеряли нарушение плоскостности, выражаемое величиной зазора (показано стрелками 96 на Фигуре 9В), измеряемой как максимальное расстояние между нижней поверочной гранью шаблона 99 и поверхностью пластины.
Стол проверки плоскостности и пластина были чистыми, на них не было частиц мусора. Пластину размером 6,35×2565×6401 мм поместили внутри периметра поверхности стола. Одну кромку пластины прижали к упору вдоль одной стороны стола. Для всех измерений нарушений плоскостности применяли алюминиевый прямолинейный поверочный шаблон длиной 2,74 м. Этот прямолинейный шаблон длиной 2,74 м располагали так, как показано на Фигуре 9А. В каждом положении измеряли максимальное нарушение плоскостности между нижней поверочной гранью шаблона и поверхностью пластины в трех точках по длине указанного шаблона.
Максимальное нарушение плоскостности в продольном направлении у этой стальной пластины размером 6,35×2565×6401 мм составило 2,38125 мм (прямолинейный шаблон располагался параллельно размеру 6401 миллиметр), а максимальное нарушение плоскостности в поперечном направлении составило 6,35 мм (прямолинейный шаблон располагался параллельно размеру 2565 мм). Максимально допустимое нарушение плоскостности для пластины из высокопрочной стали размером 6,35×2565×6401 мм составляет 51 мм согласно «Стандартной спецификации на толстолистовой, сортовой, фасонный прокат и шпунтовые сваи из конструкционной стали» (Standard Specification for General Requirements for Rolled Structural Bars, Plates, Shapes, and Sheet Piling) ASTM A6/A6M-08, включенной сюда путем ссылки. Хотя в спецификации ASTM А6/А6М-08 указаны значения допусков, измеренные на участках длиной 3,66 м, однако, измеренные здесь с помощью шаблона длиной 2,74 м нарушения плоскостности являются типичными и не должны значительно отличаться от измерений, выполненных шаблоном длиной 3,66 м, учитывая то, что полученные значения нарушения плоскостности оказались значительно меньше допустимых.
Пример 2
Пластина из сплава размером 5,1×2590×7518 мм была изготовлена из высокопрочного стального сплава, номинальный химический состав которого представлен в Таблице 5. Эту пластину из стального сплава поместили в печь и нагрели до температуры, превышающей температуру начала мартенситного превращения этого стального сплава. На эту пластину воздействовали механическим усилием посредством правки на валковой правильной машине, включающей девять (9) прохождений через валки. Пластину прокатывали непрерывно с первого прохождения по девятое прохождение. Механическое усилие начали прикладывать (т.е., выполнять первое прохождение) при температуре 307°С. Прекратили прикладывать механическое усилие (т.е. закончили девятое прохождение), когда температура пластины достигла 112°С. Охлаждение пластины происходило в окружающем воздухе в ходе операции правки валковой правильной машиной. Параметры способа охлаждения этой пластины представлены в Таблице 7.
| Таблица 7 | |
| № прохождения | Температура пластины (°С) |
| 1 | 307 |
| 2 | - |
| 3 | 243 |
| 4 | 232 |
| 5 | 204 |
| 6 | - |
| 7 | 160 |
| 8 | 135 |
| 9 | 112 |
После девятого прохождения пластине дали остыть до температуры окружающей среды (приблизительно 21°С), не прикладывая к ней усилий прохождения. Пластину при температуре окружающей среды проверили на наличие нарушений плоскостности на столе для проверки плоскостности, как описано для Примера 1.
Максимальное нарушение плоскостности в продольном направлении у этой стальной пластины размером 5,1×2590×7518 мм составило 1,5875 мм (прямолинейный шаблон располагался параллельно размеру 7518 мм), а максимальное нарушение плоскостности в поперечном направлении составило 5,55625 мм (прямолинейный шаблон располагался параллельно размеру 2590 мм). Максимально допустимое нарушение плоскостности для пластины из высокопрочной стали размером 5,1×2590×7518 мм составляет 60,325 мм согласно ASTM A6/A6M-08.
Пример 3
Пластина из сплава размером 5,1×2616×7417 мм была изготовлена из высокопрочного стального сплава, номинальный химический состав которого представлен в Таблице 5. Эту пластину из стального сплава поместили в печь и нагрели до температуры, превышающей температуру начала мартенситного превращения этого стального сплава. На эту пластину воздействовали механическим усилием посредством правки на валковой правильной машине, включающей девять (9) прохождений через валки. Пластину прокатывали непрерывно с первого прохождения по девятое прохождение. Механическое усилие начали прикладывать (т.е. выполнять первое прохождение) при температуре 308°С. Прекратили прикладывать механическое усилие (т.е. закончили девятое прохождение), когда температура пластины достигла 128°С. Охлаждение пластины происходило в окружающем воздухе в ходе операции правки валковой правильной машиной. Параметры способа охлаждения этой пластины представлены в Таблице 8.
| Таблица 8 | |
| № прохождения | Температура пластины (°С) |
| 1 | 308 |
| 2 | - |
| 3 | - |
| 4 | 224 |
| 5 | - |
| 6 | - |
| 7 | - |
| 8 | - |
| 9 | 128 |
После девятого прохождения пластине дали остыть до температуры окружающей среды (приблизительно 21°С), не прикладывая к ней усилия прохождения. Пластину при температуре окружающей среды проверили на наличие нарушений плоскостности на столе для проверки плоскостности, как описано для Примера 1.
Максимальное нарушение плоскостности в продольном направлении у этой стальной пластины размером 5,1×2616×7417 мм составило 1,5875 мм (прямолинейный шаблон располагался параллельно размеру 7417 мм), а максимальное нарушение плоскостности в поперечном направлении составило 6,74688 мм (прямолинейный шаблон располагался параллельно размеру 2616 мм). Максимально допустимое нарушение плоскостности для пластины из высокопрочной стали размером 5,1×2616×7417 мм составляет 60,325 мм согласно ASTM A6/A6M-08.
Настоящее описание составлено со ссылками на различные иллюстративные и не ограничивающие варианты воплощения изобретения, представленные в качестве примеров. Однако специалисты обычного уровня квалификации смогут увидеть возможности для выполнения различных замен и модификаций в этих вариантах воплощения изобретения (или в их частях) или для комбинирования этих вариантов, не выходя за пределы объема настоящего изобретения, определенного исключительно формулой изобретения. Следовательно, подразумевается и следует понимать, что настоящее изобретение охватывает и дополнительные варианты воплощения изобретения, не представленные здесь в явном виде. Такие варианты воплощения изобретения можно получить, например, путем комбинирования, модификации или реорганизации любых описанных этапов, ингредиентов, составных частей, компонентов, элементов, особенностей, аспектов и т.п. описанных здесь вариантов воплощения изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не ограничивается описанием различных иллюстративных и не ограничивающих вариантов воплощения изобретения, представленных в качестве примеров, а ограничивается исключительно формулой изобретения. Таким образом, заявители оставляют за собой право вносить поправки в формулу изобретения на этапе рассмотрения заявки с целью дополнения различными характеристиками, как описано здесь.
1. Способ правки изделий из сплавов, выполненных в виде листов и пластин, включающий нагрев изделия из сплава до первого значения температуры, по меньшей мере, равного температуре начала мартенситного превращения данного сплава, приложение механического усилия к указанному изделию из сплава при первом значении температуры для устранения указанным механическим усилием нарушения плоскостности на поверхности данного изделия, и воздушное охлаждение указанного изделия из сплава до второго значения температуры, не превышающего значение температуры окончания мартенситного превращения данного сплава, при этом указанное механическое усилие продолжают прикладывать к указанному изделию из сплава на протяжении, по меньшей мере, части этапа воздушного охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прикладывают механическое усилие к изделию из сплава в непрерывном режиме или в полунепрерывном режиме при охлаждении этого изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что прикладывают указанное механическое усилие в непрерывном или полунепрерывном режиме путем приложения постоянного механического усилия.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что прикладывают механическое усилие к изделию из сплава последовательно при охлаждении этого изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что прикладывают указанное механическое усилие путем сжатия указанного изделия из сплава.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что прикладывают указанное механическое усилие путем создания механического напряжения в указанном изделии из сплава.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют правку указанного изделия из сплава на валковой правильной машине, начинающуюся при первом значении температуры и заканчивающуюся при втором значении температуры.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что осуществляют правку указанного изделия из сплава на валковой правильной машине в один проход, начинающуюся при первом значении температуры и заканчивающуюся при втором значении температуры.
9. Способ по п.7, отличающийся тем, что осуществляют правку указанного изделия из сплава на валковой правильной машине за множество проходов, начинающихся при первом значении температуры и заканчивающихся при втором значении температуры.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют непрерывное прикладывание растягивающего усилия к изделию из сплава, начинающегося при первом значении температуры и заканчивающегося при втором значении температуры.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют последовательное прикладывание растягивающего усилия к изделию из сплава, начинающегося при первом значении температуры и заканчивающегося при втором значении температуры.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие из сплава помещают между двумя параллельными плитами плиточного пресса, прикладывают сжимающее механическое усилие к указанному изделию из сплава при первом значении температуры и сохраняют воздействие сжимающего усилия на указанное изделие из сплава на протяжении, по меньшей мере, части упомянутого этапа воздушного охлаждения указанного изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что сжимающее усилие прикладывают к изделию из сплава непрерывно на протяжении упомянутого этапа воздушного охлаждения этого изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры.
14. Способ по п.12, отличающийся тем, что сжимающее усилие осуществляют путем постоянного сжимающегося усилия, прикладываемого на этапе, начинающемся при первом значении температуры и заканчивающемся при втором значении температуры.
15. Способ по п.12, отличающийся тем, что сжимающее усилие прикладывают к изделию из сплава последовательно по мере охлаждения изделия из сплава от первого значения температуры до второго значения температуры.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное изделие из сплава имеет геометрическую форму с плоскостной конфигурацией и выполнено из закаливаемого на воздухе высокопрочного стального сплава.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное изделие из сплава выполнено в виде пластины или листа из закаливаемого на воздухе высокопрочного стального сплава.
18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное изделие из сплава имеет толщину в диапазоне от 0,762 до 127,000 мм.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что прикладывают механическое усилие, равное пределу текучести указанного изделия из сплава в диапазоне температур от первого значения температуры до второго значения температуры или превышающее этот предел текучести.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздушное охлаждение осуществляют путем охлаждения изделия из сплава окружающей воздушной средой без принудительного потока воздуха.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздушное охлаждение осуществляют путем охлаждения изделия из сплава принудительным воздушным охлаждением потоками воздуха, продуваемыми через изделие.
22. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие из сплава выполнено в виде пластины или листа, имеющего толщину от 0,76 до 50,80 мм, причем сплав содержит, мас.%: 0,22-0,32 углерода, 3,50-4,00 никеля, 1,60-2,00 хрома, 0,22-0,37 молибдена, 0,80-1,20 марганца и 0,25-0,45 кремния, 0-0,020 фосфора, 0-0,005 серы, железо и неизбежные примеси - остальное.
23. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие из сплава выполнено в виде пластины или листа, имеющего толщину от 0,76 до 50,80 мм, причем сплав содержит, мас.%: 0,42-0,52 углерода, 3,75-4,25 никеля, 1,00-1,50 хрома, 0,22-0,37 молибдена, 0,20-1,00 марганца и 0,20-0,50 кремния, 0-0,020 фосфора, 0-0,005 серы, железо и неизбежные примеси - остальное.
24. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие из сплава охлаждают без использования жидкости.
25. Способ правки изделий из сплавов, выполненных в виде листов и пластин из закаливаемой на воздухе высокопрочной стали, включающий нагрев изделия из закаливаемой на воздухе высокопрочной стали, выполненного в виде листа или пластины, до первого значения температуры, по меньшей мере, равного температуре начала мартенситного превращения данной закаливаемой на воздухе высокопрочной стали, приложение механического усилия к указанному изделию при первом значении температуры посредством операции, выбранной из группы, состоящей из операции правки валковой правильной машиной, операции выравнивания растяжением, операции выравнивания плиточным прессом, и воздушное охлаждение изделия от первого значения температуры до второго значения температуры, не превышающего температуру окончания мартенситного превращения данной закаливаемой на воздухе высокопрочной стали, при этом прикладывают механическое усилие, величина которого равна или выше предела текучести указанного изделия из сплава в диапазоне от первого до второго значения температуры, причем механическое усилие прикладывают на протяжении, по меньшей мере, части этапа воздушного охлаждения изделия от первого до второго значения температуры.
26. Способ по п.25, отличающийся тем, что воздушное охлаждение изделия из сплава осуществляют путем охлаждения окружающей воздушной средой без принудительного потока воздуха.
27. Способ по п.25, отличающийся тем, что воздушное охлаждение изделия из сплава осуществляют путем охлаждения принудительным воздушным охлаждением потоками воздуха, продуваемыми через изделие.
28. Способ по п.25, отличающийся тем, что изделие из сплава выполнено в виде пластины или листа, имеющего толщину от 0,76 до 50,80 мм, причем сплав содержит, мас.%: 0,22-0,32 углерода, 3,50-4,00 никеля, 1,60-2,00 хрома, 0,22-0,37 молибдена, 0,80-1,20 марганца и 0,25-0,45 кремния, 0-0,020 фосфора, 0-0,005 серы, железо и неизбежные примеси - остальное.
29. Способ по п.25, отличающийся тем, изделие из сплава выполнено в виде пластины или листа, имеющего толщину от 0,76 до 50,80 мм, причем сплав содержит, мас.%: 0,42-0,52 углерода, 3,75-4,25 никеля, 1,00-1,50 хрома, 0,22-0,37 молибдена, 0,20-1,00 марганца и 0,20-0,50 кремния, 0-0,020 фосфора, 0-0,005 серы, железо и неизбежные примеси - остальное.
30. Способ по п.25, отличающийся тем, что изделие из сплава охлаждают без использования жидкости.
