Способ сфероидизирующей обработкистали
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 190779 (21) 2799675/22-02 (51) м. кл.з с присоединением заявки Нов С 21 D 7/14 С 21 Р 8/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет Опубликовано 30,07.81.Бюллетень М28 Дата опубликования описания 300781 (53) УДК 621.785. .79(088.8) И.Е. Долженков, Л.В, Мухина, Ф.К. Клименко и А.Э. Вевицес (72) Авторы изобретения Днепропетровский ордена Трудового Красного Энамейи металлургический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ СФЕРОИДИЗИРУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ Способ относится к механической обработке металлов в сочетании с термической с изменением физических свойств путем деформации. Известен способ обработки заэфтектоидных легированных сталей, по которому изделие нагревают до температуры выше Acm u Acm + 220-240оС, после чего следует закалка и отпуск (1). Известен способ сфероидизирующей обработки сталей мартенситного класса, включающий нагрев до температуры А + 50 С, подстуживание до температуры А „ + 40оС, деформацию при непрерывном охлаждении в интервале (А, + 40оС) — (А „ — 60оС), охлаж.дение на воздухе и отпуск в течение 4-6 ч (2) . Однако существующий способ непригоден для заэвтектоидной стали, со- 20 держащей более 0,8% углерода. Подстуживание от температур аустенитной области до надкритических температур приводит к выделению вторичного цементита в виде карбидной сетки по границам аустенитных зерен вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените при охлаждении ниже-Arm. Последующая деформация при надкрити-. ческих температурах не устраняет неблагоприятное расположение и размер этих выделений, хотя и приводит к дроблению их и динамической сфероидизации. Наличие крупных выделений карбидов, расположенных по границам бывших аустенитных зерен, снижает качество сфероидизации, ухудшает свойства изделий после окончательной термической обработки. Цель изобретения — сфероидизация избыточных карбидов в заэвтектоидной углеродистой и легированной стали и улучшение качества сфероидизации карбидов. Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем нагрев до температуры аустенитизации, подстуживание и деформацию при непрерывном охлаждении в области над-и подкритических температур, охлаждение на воздухе и отпуск в течение 4-6 ч, сталь перед деформацией при над-и подкритических температурах дополнительно деформируют с обжатиями 20-60% в интервале температур (Arm + 30 C) о Arm. деформацию в области над-и подкритических температур проводят в два этапа: в надкрнтическом нно тервале при температурах на 10-70 С 850698 60 выше Ar< с обжатиями 40-80Ъ и в подкритическом интервале при температурах на 10-50 C ниже Ar c обжатиями 20-50Ъ, Пластическая деформация при температурах Arm +30 C предварительно аустенитизированной стали способствует выделению равномерно распределенных дисперсных избыточных карбидов равноосной формы в аустенитной матрице при последующем подстуживании. При деформации в аустенитной матрице при последующем подстуживании в интервале температур (Arm + ЗОО ) — Arm происходит измельчение зерна аустенита вследствие развития процесса динамической рекристаллизации. Возникающие при этом зерна аустенита характеризуются развитой субструктурой, что приводит к выделению избыточной фазы внутри аустенитных зерен на дефектах кристаллического строения, а также на развитой межфазной поверхности в виде равноосных, дисперсных, равномерно распределенных в объеме металла, карбидов. Повышение температуры при этом недопустимо, так как может привести к развитию собирательной рекристаллизации и стоку дефектов на границы зерен. Степень деформации меньше 20Ъ недостаточна для измельчения зерна аустенита и образования развитой субструктуры внутри аустенитных зерен. Повышение обжатий более 60Ъ не влияет на размер аустенитного зерна. Деформация в надкритическом интервале температур приводит к изменению механизма распада аустенита: вместо нормального реализуется анормальный распад с образованием преимущественно зернистого перлита, вследствие выделения эвтектоидного цементита на избыточных карбидах и зарождения его на дефектах кристаллического строения (преимущественно краевых дислокациях). Дефор .ация в этом интервале должна осуществляться при температурах Рг, + (10-70 С), чтобы, с одной стороны, выделилось количество избыточных карбидов, необходимое для гетерогенного зарождения эвтектоидных карбидов по всему объему, с другой, чтобы предотвратить распад a,ócòåíèòà по нормальному механизму на пластинчатый перлит. Для того, чтобы процесс деформации охВатывал все кристаллы металла, чтобы дефекты кристаллического строения гейерировались во всех зернах аустенита, деформацию следует проводить с обжатиями более 40Ъ. Дри повышении обжатий более 80Ъ плотность дефек".îâ внутри аустенитных зерен остается практически постоянной. Деформация при подкритических температурах приводит к динамической сфероидизации пластинчатых карбидов. Одновременно происходит укрупнение дисперсных зернистых карбидов за время, соизмеримое со временем пластической деформации (динамическаякоагуляция). Так как этот цус цecc диффузионный, зависит от температуры и протекает тем интенсивнее, чем выше температура деформации, обработку следует проводить не ниже температур Ar, — (Ar„ 50ОС). При этом процессы динамической сфероидизации развиваются за время деформации при обжатиях более 20Ъ. Обжатия более 50Ъ приводят к образованию текстуры, что снижает качество сфероидизации. Пример 1. На лабораторном стан-дуо с диаметром валков 260 мм при скорости прокатки 0,204 м/с проводят деформацию образцов из стали ШХ15 с обжатиями 20-60Ъ после аустенитизации при температуре 950 С и подстуживании до 830ОС. Затем о6разцы подстуживают до 750 С и деформируют с обжатиями 40-80Ъ и„наконец, подстуживают до 680 С и деформируют с обжатиями 20-50Ъ. После этого следует охлаждение на воздухе и отпуск при 680ОС в течение 4 ч. Hp и м е р 2. В кузнечно-прессовом цехе проводят обработку поковок из стали 9ХС по следующей технологической схеме: аустенитизация при 11000С, подстуживание до 820 С, деформация с обжатиями 40Ъ, подстуживание до 720 С, деформация с обжатиями ЗОЪ,охлаждение на воздухе,отпуск при 730 С в течение 4 ч. Данные сведены в таблицу. Использование предлагаемого способа-сфероидизирующей обработки заэвтектоидной углеродистой и легированной стали обеспечивает использование нагрева под горячий передел для осуществления сфероидизирующей обработки заэвтектоидной углеродистой и легированной стали и исключает из технологиче"кой схемы специальные мероприятия для ликвидации карбидной сетки. Кроме того, повышается качество сфероидизирующей обработки вследствие создания равноосных, равномерно распределенных карбидов за "чет сфероидизации избыточных карбидов при температурах Arm + 30 С и уточнения температурно-деформационных параметров в области температуры Ar + + (10- 70 C) — Ar, — 50 C и благодаря этому повышение комплекса механическ 4д свойств и конструктивной прочности после окончательной термической обрабо1 ки. 850698 Марка стали Размеры заготов ки, мм Режим обработки Способ 1роцент зер нистой 1алич не избыточ ных кар бидов аустенитная область Arm,+ 30 С надкритическая область Ar + (10-70оС) подкритическая область Ar — (10-50oC) toiC t tQC 20х.. 830 40 730 80 Предла- ШХ15 гаемый Нет 100 >20х 830 х100 830 100 60 730 60 100 730 40 730 20 750 60 820 60 40 830 Есть 100 Нет 100 9ХС 300х 890 х 300х х1500 680 60 Есть 100 730 40 Извест- ШХ15 ный 20х Х20х 6(. 730 2.0 680 20 Х100 2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что деформацию в области над-и подкритических температур проводят в два этапа, при этом в интервале на 10-70ОC выше Ar„ с обжатием 40-60%, в интервале на 10-50ОС ниже Ar с обжатием 20-50%. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 621748, кл. С 21 D 1/14, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР Р 490848, кл. С 21 Р 7/14, 1974. Составитель A. Ляпунов Редактор Е. Лушникова Техред А,Савка Корректор р.Синицкая Тираж 618 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 6252/34 Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения 1. Способ сфероидизирующей обработки стали, преимущественно заэвтектоидной, включающий нагрев до температуры аустенизации, подстуживание 40 и деформацию при непрерывном охлаждении в области над-и подкритических температур, охлаждение на воздухе и отпуск, о т л и ч а ю, шийся тем, что, с целью улучшения качест- 45 ва сфероидизации карбидов, перед деформацией при над-и подкритических температурах сталь дополнительно деформируют с обжатием 20-60Ъ в интервале (Arm + 30 С) — Arm. 50 650 20 680 40 680 50 680 10 680 40 720 30 структуры (качестэо сферондизации),Ъ
