Способ термической обработки прокатаиз доэвтектоидных сталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБГЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.0479 (21) 2756198/22-02 {51)м. КЛ.

Союз Советских

Социалистических

Республик с присоединением. заявки ¹

С 21 0 1/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1595.81, Бюллетень N9 18

Дата опубликования описания 180581

{ЗЗ> УДК б21. 785..79(088.8) (72) Авторы изобретения

И.Е. Долженков, И.Г. Узлов, В.A. Сацкий, О.В. Бойко, В.Д. Верболоз, Ф.К. Клименко, В.Г. Касьяненко, В.В.Парусов и О.В. Филонов

ИЗ ДОЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛ

Изобретение относится к металлургие и может быть использовано при термической обработке проката из доэвтектоидных сталей, предназначенного для производства крепежа и других деталей методом холодной высадки.

Для изготовления деталей методом холодной высадки используют в основном доэвтектоидные стали, микроструктура которых в горячекатаном состоянии состоит из феррита и пластинчатого перлита. Однако наилучшим образом требованиям потребителя к сталям для холодной высадки отвечает металл, имеющий структуру со сфероидизированным цементитом.

Известен способ обработки углеродистых и легированных сталей, включающий горячую прокатку, закалку, нагрев до температуры выше А выдержку, обеспечивающую сохранение мелкодисперсных карбидов, охлаждение до температуры A, выдержку для рас1 пада аустенита и последующее охлаждение. Такая обработка обеспечивает получение в стали структуры зернистого перлита $1(.

Однако этот способ нетехнологичен, например при производстве бунтов подката ввиду невозможности смотки его в бунт в закаленном состоянии.

Известен способ производства калиброванной стали для холодной высадки, включающий охлаждение со скоростью больше критической до 760500 С и далее на воздухе, травление, подготовку поверхности, волочение со

1п .степенью деформаций. 21-40% за один проход и отжиг при 550-700 С в течение 2-5 ч с последующим охлаждением .с печью до 510еС и далее на воздухе (2) .

Однако такой способ не позволяет производить подкат для холодной высадки, имеющий большие профилеразмеры, и является пригодным лишь для получения холодновысадочной проволоки и прутков малого диаметра. Для осуществления деформации требуется специальное оборудование, что ведет к усложнению и удрожанию процесса. Кроме того, известный способ неприемлем при калибровке подката не волочением,. а другими способами, например обточкой, шлифовкой и т.д.

Наиболее близким по технической сущности к преложенному является способ термической обработки (сфероиди829687 зации) подката из доэвтектоидных сталей, включающий горячую пластическую деформацию, охлаждение со скоростью больше критической до 700-500 С, охлаждение на воздухе и последующий отжиг при 730-740 С Г33.

Недостаток этого способа заключается в том, что создаваемый прерванной закалкой интервал отжигаемости

730-740 С составляет всего 100 С, что меньше допустимых колебаний температуры в промышленных печах. а также значительно меньше колебаний температуры по сечению промышленных осадок металла. В результате этого не удается получить сфероидизированную структуру по всему сечению осадки. 15

Цель изобретения — повышение степени сфероидизации за счет расшире.ния интервала отжигаемости.

Поставленная цель достигается тем, 20 что в способе термической обработки проката из доэвтектоидных сталей, включающем горячую пластическую деформацию, охлаждение со скоростью больше критической до 700-500ОС и отжиг, после охлаждения проката до

700" 500 С производят изотермическую выдержку при этой температуре в течение 20-60 мин.

Причем отжиг проката производят при 730-760 С. 30

Изотермическая выдержка при 500700ОС является стабилизирующей для структуры металла перед отжигом и приводит к увеличению числа стабильных зернисты карбидов, обладающих более высокой термической устойчивостью в межкритическом интервале температур. Это обусловлено тем, что при нагреве прерванно закаленной стали на межфазной поверхности феррит- 40 цементитовых зерен пластинчатого перлита возникают напряжения вследствие неодинаковых коэффициентов линейного расширения этих фаз. Напряжения генерируют дислокации в более пластичном феррите, которые при изотермической выдержке перестраиваются по механизму полигонизации в поперечные дислока,— ционные стенки. Наличие таких дисло-. кационных стенок способствует резкому 0 ускорению процессов сфероидизации цементита и получению большого числа более стабильных, по сравнению с пластинчатыми, зернистых карбидов, существенно расширяющих "интервал отжигаемости" на зернистый перлит.

При понижении температуры конца охлаждения и изотермической выдержки ниже 500 С смотка подката в бунт невозможна в связи с потерей металлом пластичности. Протекающие при выдерж- Щ ке процессы являются диффузионными, поэтому при длительности менее

20 мин они не успевают развиться. Повышение температуры изотермической выдержки выше 700 С создает опасность у перехода стали в область стабильного существования аустенита и поэтому операция теряет свой смысл. Увеличение изотермической выдержки свыше

60 мин не вносит каких-либо существенных изменений в структуру и свой,ства стали после последующего отжига при 730-760 С, т.е. выше Ас,. Отжиг при температурах выше Az„ предпочтителен по сравнению с отжигом ниже А поскольку, чем выше температура, тем интенсивнее протекают процессы сфероидизации карбидов. Снижение температуры отжига ниже 730ОC приводит к попаданию в область температур ниже

A „. Повышение температуры отжига выше 760 С не обеспечивает получения структуры зернистого перлита, так как при этом происходит полное растворение карбидов и образование гомогенного аустенита, распадающегося при последующем охлаждении с образованием пластинчатого перлита.

По существующей технологии производства подката (отсутствие печей для отжига непосредственно около моталок) не представляется возможным осуществить изотермическую выдержку полной длительности непосредственно за прерванной закалкой. Для устранения указанного недостатка изотермическую выдержку проводят в два этапа, первый этап длительностью 3-5 мин (в зависимости от массы бунта) вы,полняется с использованием существующей технологии за счет тепла самой массы металла с последующим охлаждением на воздухе, до момента загрузки его для отжига; второй этап изотермической выдержки осуществляется уже непосредственно в печи и является частью сфероидизирующего отжига.

Первый этап изотермической выдержки (3-5 мин) хотя и является необходимым, однако он еще не обеспечи- . вает требуемого стабилизирующего эффекта структуры металла.

По предложенному способу в потоке стана проводят охлаждение бунтов подката стали 35 диаметром 19 мм со скоростью больше. критической до 700500 С и первый этап изотермической выдержки в течение 3-5 мин, после ! чего охлаждают на воздухе. Ряд образцов этого подката подвергают дальнейшей обработке по схеме: второй этап изотермической выдержки осуществляют при 500-700 С длительностью 1070 мин, и последующий отжиг при 710780 С. После чего бунты подката весом 900 кг обрабатывают по одному из оптимальных режимов (изотермическая выдержка при 700ОС в течение

55 мин и последующий отжиг при 740 С) в проходных роликовйх печах. После всех обработок провели контроль микроструктуры подката. Полученные данные приведены в табл. 1.

829687

Кроме того, предлагаемый способ был проверен в .лабораторных условиях и при обработке образцов проката из стали 45.

Результаты приведены в табл. 2.

Таким образом, оптимальные параметры обработки следующие: температура изотермической выдержки 500-700 С, длительность изотермической выдержки 20-60 мин, температура последующего отжига 730-7604С.

Таблица 1

100

740

500

600

100

740

700

700

100

700

700

700

740

700

100

780

700

60

Таблица 2

3-5 (1 этап)

20-60 (общая) 60

760

700

100

700

100

60

500

Без изотермической выдержки

Формула изобретения

1. Авторское свидетельство СССР

55 9 378419, кл. С 21 0 i/02, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

9 588245, кл. С 21 0 1/78, 1976.

3. Термическая обработка метал6() лов. Отраслевой тематический сборник, 9 5, "Металлургия", 1977, с. 44-47.

Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Заказ 2719/16 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ термической обработки проката из доэвтектоидных сталей, преимущественно для холодной высадки, включающий горячую пластическую деформацию, охлаждение со скоростью о больше критической до 700-500 С и от жиг, отличающийся тем, что, с целью повышения степени сфероидиэации за счет расширения интервала отжигаемости, после охлаждения проката до 700-500ОС производят изотермическую выдержку при этой температуре в течение 20-60 мии.

Использсвание предложенного способа термической обработки проката иэ доэвтектоидных сталей обеспечивает улучшение условий сфероидиэации карбидов доэвтектоидных сталей за счет расширения "интервала отжигаемости" на зернистый перлит выше А и обеспечивает возможность изготовления деталей методом холодной высадки не только из калиброванного, но и иэ катаного подката.

730

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем> что отжиг проката производят при 730-760оС.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе