Способ изготовления калиброванной стали для холодной высадки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.03.78 (21) 2592211/22-02 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет—

Опубликовано 07.08.80. Бюллетень Мо 29

Дата опубликования описания 100880 (53)М. Кл.з

С 21 D 1/78

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 785. 79 (088.8) (?2) Авторы изобретения

Ю. С. Чернобривенко, А. П. Лохматов, В. А. Савченко, В. Л. Шибаев, В. И. Биба, Я. Н. Иалиночка, Н. В. Журавлев, П. И. Сошин и В. И. Биба

Институт черной металлургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАЛИБРОВАННОЙ

СТАЛИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ВЫСАДКИ

Изобретение относится к черной металлургии и машиностроению, в частности к производству калиброванной стали для холодной высадки.

В современном машиностроении широ- ко применяют калиброванную сталь для холодной высадки. Одним из основных требований к ней является наличие структуры зернистого перлита и способность стали воспринимать осадку с большой степенью деформации.

Освоение новых мощностей в машиностроении требует получения калиброванной стали для холодной высадки сечением до 38 — 40 мм. И

Известен способ производства калиброванной крупносортной стали, который связан с многократным проведением операций продолжительного отжига, он включает горячую прокатку, 20 ускоренное охлаждение, темный сфероидиэирующий отжиг, подготовку поверхности, калибровку со степенью деформации 10-20%, светлый рекристаллизационный отжиг. Все это значительно 25 усложняет производство калиброваннОЙ стали (1) .

Известен также способ изготовления калиброванной стали, включающими горячую прокатку, охлаждение, пов- 30 торный нагрев выше Ас< деформацию и последующий отжиг при подкритической температуре 21 .

Недостаток известного способа заключается в том, что деформация стали выше Ac co степенью до 25% в отдельных участках проката может осуществляться с критической степенью, вызывая тем самым образование крупных зерен. при рекристаллизации, что приводит к падению свойств.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ изготовления калиброванной стали для холодной высадки, включающий горячую прокатку, охлаждение со скоростью больше критической до температуры 760 †500 и далее на воздухе, травление, подготовку поверхности, волочение со степенью деформации

21-40%, отжиг при 550-700ОС в течение 2-5 ч с последующим охлаждением с печью до 500вС и далее на воздухе $3j .

Однако известный способ обработки не позволяет получать калиброванную сталь для холодной высадки сечением выше 20 — 22 мм.

753912

Это обусловлено тем, что для сечения выше 20-22 мм ускоренное охлаждение не эффективно, так как сердцевина подката ускорено не охлаждается, что не позволяет получить в ней этим способом мелкопластинчатый перлит (сорбит) по всему сечению и в дальнейшем структуру зернистого перлита.

Решить же вопрос получения калиброванной стали для холодной высадки сечением выше 20-22 мм путем увеличения теплоотвода практически невозможно, так как в случае большого сечения при ускоренном охлаждении поверхность охлаждается быстро, в то время как внутренние слои остаются горячими, поскольку на существующих установках ускоренного охлаждения невозможно реализовать коэффициент температуропроводности металла. Микролегирование также не решает этой проблемы, так как может дать увеличение глубины ускоренно-охлажденного слоя не более чем на 2 — 4 мм, а в на,стоящее время для машиностроения требуется калиброванная сталь для холодной высадки сечением до 38-40 мм

Цель изобретения — получение струк туры зернистого перлита в крупных профилях.

Поставленная цель достигается тем, что волочение ведут со степенью деформации 45 — 52Ъ после предварительного нагрева стали до 580-650 С, а о отжиг осуществляют ступенчато, при этом на первой ступени его ведут при 740 — 760оС с выдержкой в течение

10 — 30 мин, а выдержка на второй ступени составляет 5-7 ч.

Предлагаемый способ производства калиброванной стали для холодной высадки осуществляют следующим образом.

Горячая прокатка, охлаждение с температуры конца прокатки на воздухе или в душирующих установках, далее следует травление, подготовка поверхности к волочению — калибровка (включая нанесение высокотемпературной смазки), нагрев до 580-650оС (нагрев возможен индукционный, электроконтактный и др.), волочение при этой температуре со степенью дефорМации 45 — 52Ъ за один проход. Калиброванную сталь отжигают при 740 †7 С в течение 10-30 мин, охлаждают с печью до 680ОС вЂ 690, выдерживают при этой температуре в течение 5-7 часов и далее на воздухе.

Достаточно высокая пластичность стали при температуре 580-6500С позволяет калибровать ее с высокой степенью деформации. При нагреве ниже

580ОС пластические свойства стали недостаточны и при данных степенях обжатий сопротивление пластической деформации настолько велико, что возмсжен обрыв. Нагрев выше 650 С нежеО лателен, поскольку в этом случае при деформировании уменьшаются искажения

d0 структуры, облегчающие последующую сфероидизацию цементита. Нагрев до

580 †650 выбран как наиболее технологический для конструкционных углеродистых сталей, при этом обеспечивается большая степень деформирования и значительно уменьшается стабильность структуры, что в дальнейшем способствует ускоренному протеканию процесса сфероидизации.

Волочение со степенью деформации

45-52Ъ за один проход при температуре 580-650ОС увеличивает скорость сфероидизации перлита. Это достигается благодаря тому, что деформирование при этих температурах значительно изменяет первоначальное расположение и форму пластин феррита и цементита.

Пластины;цементита изгибаются, в них возникает множество дефектов в виде микротрещин и скоплений дислокаций.

Существенно искажается решетка феррита, это повышает растворимость в нем цементита и увеличивает подвижность атомов углерода. В общем пластическая деформация при температурах 580-6500С существенно уменьшает стабильность структуры перлита и облегчает протекание диффузионных процессов, повышающих устойчивость системы. Одним из таких процессов и является сфероидизация пластин цементита. Калибровка со степенью деформации менее 45Ъ не позволяет достаточно деформировать перлит, чтобы получить эффект ускорения сфероидизации, а калибровка с деформацией выше 52Ъ не может быть выполнена за один проход из-за обрывности металла.

Хотя деформация на 52Ъ и ускоряет сфероидизацию цементита, однако быстрее она протекает после кратковременного нагрева калиброванной стали в интервале критических температур. При этих температурах в стали появляется аустенит, в котором растворяется цементит. Наиболее быстро растворяются пластины цементита в участках, строение которых нарушено при деформации.

В результате через небольшой промежуток времени структура калиброванной стали состоит из избыточного феррита, аустенита и мелких (точечных) включений в нем недорастворившегося цементита. Если сталь с такой структурой охладить ниже звтектоидной температуры и выдержать при этой температуре, то будет происходить эвтектоидный распад аустенита на цементит и феррит, эвтектоидный цементит наслаивается на включениях недорастворившегося при нагреве цементита. В результате и образуется структура зернистого (сфероидизированного) перлита. Этот процесс протекает значительно быстрее, если перед нагревом в область критических температур сталь была продеформирована при субкрити753912

690

580 760 30

75 — 80

80 — 85

690 °

580 760

45

32, 34, 36 48

690

620 750

95

690

65D

740

100

53 (обрыв) 44

40 — 50

580

770 690

10 7

580

770 690

10 7

770 690

10 7

620

48

32 ческих температурах с достаточной степенью обжатия. Значительное ускорение сфероидизации цементита стали, калиброванной при 580 †650, достигается после ступенчатого отжига; при этом на первой ступени его ведут в интервале критических температур при 740 †760.

Продолжительность отжига при этих температурах тем меньше, чем выше температура и составляет 10-30 мин.

При температурах ниже 7400С даже

30-ти минутная выдержка не обеспечивает достаточного растворения цементита и его сфероидизация при 680

690 С не завершается и за семь часов.

При температуре отжига выше 760 С уже за 10 минут происходит полное растворение цементита в аустените и влияние комплекса предшествующих операций на сфероидизацию при субкритических температурах практически исчезает.

После нагрева на первой ступени при 740 7600С сфероидизируюший отжиг при 680-690 С (вторая ступень) завершается за 5-7 часов, в зависимости от химического состава стали, температуры нагрева и времени выдержки на первой ступени отжига.

Пример. B заводских условиях после горячей прокатки подкат с температуры конца прокатки охлаждался иа воздухе, далее следовало травление, подготовка поверхности к волочению.

Затем на подкат стали 35 сечением

34 мм наносилась высокотемпературная смазка (препарат В1 "Акводаг"). Нагрев осуществлялся в печи электросопротивления до температуры 620©С, волочение при этой температуре осущест. влялось на лабораторной установке со степенью деформации 48%. Затем производили отжиг при температуре 750оС в течение 20 мин, охлаждение с печью до

680 С, изотермическая выдержка при этой температуре s течение семи часов и далее охлаждение на воздухе.

20 Зернистый перлит в стали составил

95-100%. Таким же образом, была обработана сталь 35-ти различных сечений с различной степенью деформации.

Полученные данные приведены в табли25 ° це.

753912

Продолжение таблицы

770

690

650

10

730

690

580

30

690

730

45

580

730

690.32 48

620

30

690

730

6 0

100

40

Формула изобретения

Составитель A. Секей

Редактор С. Титова Техред КБабурка Корректор Е. Папп

Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4849/22

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

Использование предложенного способа изготовления калиброванной стали для холодной высадки позволит получать сталь больших сечений со структурой зернистого перлита, что при дальнейшей переработке на метиэных заводах позволит с меньшими затратамн получать методом холодной высадки иэделия более высокого качества.

Способ изготовления калиброванной стали для холодной высадки преимущественно из углеродистых конструкционных сталей, включающий горячую прокатку, охлаждение на воздухе, травление, подготовку поверхности, волочение подката за один проход и отжиг при 680 †690 с последующим охлаждением на воздухе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения структуры зернистого перлита в крупных профилях волочение производят

35 со степенью деформации 45-52% при

580-650 С, а отжиг производят ступенчато вначале при 740-7600С с выдержкой 10 — 30 мин, а затем при 6806900С с выдержкой 5-7 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Шефтель Н. И. Производство стальных калиброванных прутков. "Ne4 таллургия", 1970, с. 42 — 60.

2. Патент CUIA Р 3285789, кл. 148-12, 1963.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 588245, кл. С 21 0 1/78, 1976 (прототип1.