Способ обработки заэвтектоидных сталей

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240380 (2! ) 2896609/22-02 с присоедииенивм заявки йо(23)Приоритет—

Опубликовано 15,1181 Бюллетень Йо 42 (g)) („3

С 21 0 8/06

Государственный коиятет

СССР яо. делан изооретеннй н открытий (5З) УДК 621.785, .79 (088. 8) Дата опубликования описания 151181 (72) Авторы изобретения

М.И. Синельников, А.Н. Самсонов, Г.A. Хаски, А. Б. Покровский, В.А. Юров, Т. Н. Попова, В.3. Якобсон, A.Í. Черненко и Е.С. Глуховский

Украинский научно-.исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ CTAJIEA

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве проката иэ заэвтектоидных и инструментальных сталейе

Известны способы обработки заэвтектоидных сталей, имекщие целью устранение карбидной сетки, заключающиеся в цринудительном ускоренном охлажде-. нии заготовок со скоростью, предот- 1О вращающей выпадение карбидной сетки, либо непосредственно после горячей деформации, либо после специального нагрева выше точки Ас„ Г13 и (23 .

Однако данные способы устранения карбидной сетки усложняют процесс 15 производства,.так как требуют строительства специальных устройств для ускоренного охлаждений проката непсуредственно в линиях прокатных станов или отдельных установок для на- 20 грева выше Ас„„ и последукщего ускоренного охлажденйя проката. В практике производства подшипниковых сталей до

25% прокат, подвергается. специальной термообработке — нормализации для устранения карбидной сетки, а прокат иэ некоторых инструментальных сталей, например, таких как ХВГ, целиком подвергается дополнительной термообработке с ускоренным охлаждением. Од- 30 нано применение ускоренного охлаждения не эффективно для проката и заготовок крупного сечения, так как применяемые скорости охлаждения не могут подавить в них выделение карбидной сетки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обработки заэвтектоидных легированных .инструментальных сталей, включающий нагрев до температуры выше температуры Acù,горячую деформацию, которая начинается при температуре на 220-240 С выше Ас„,и заканчивается при Ас<, закалку и отпуск (или отжиг) (3j.

Недостаток данного способа обработки заключается в том, что он требует после деформации .охлаждения со скоростью более 4 C/ñ, например, в масле, водном растворе .жидкого стекла с удельным весом 1,14 при 20-95 С или в расплаве солей при Мя+ (30-100оС), что весьма сложно осуществить в потоке металлургического производства.

Однако и в этом случае.в заготовке сечением до 40 мм остается карбидная сетка до 3 бал, т.е. на пределе требований государственных стандартов. при большем же сечении заготовок дан881134 ный способ не обеспечивает выполнение требований стандартов, в связи с чем низок выход годного при производстве крупного сорта из некоторых эаэвтектоидных сталей — ХВГ, ХВСГ, iGX15. Невозможность устранения карбидной сетки в заготовках больших речений сдерживает в определенной мере развития машиностроения, так как в крупных деталях машин и инструментах, работающих при динамических нагрузках, вынуждены испольэовать стали с меньшим содержанием углерода и менее легированные, а следовательно и обладающие более низкими эксплуатационными свойствами.

Цель изобретения †. повышение выхода годного за счет устранения карбидной сетки и упрощения технологического процесса обработки заэвтектоидных сталей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки заэвтектоидных сталей, включающему нагрев заготовки, горячую деформацию и охлаждение, нагрев производят до Ас (Асщ — 100 С), а охлаждение осуще.ствляют на воздухе.

Предлагаемый способ включает нагрев заготовок под горячую деформацию до температур в интервале Асщ = (Ac

10 0 C), горячую деформацию, например, прокаткой н этом интервале .температур или при снижающейся температуре, охлаждение на воздухе (охлаждение на воздухе может быть заменено охлаждением в печи), Затем производится отпуск (или отжиг) .

Выбранный интервал температур нагрева и деформации обусловлен следующим: если сталь с развитой карбидной сеткой нагреть и деформиронатЬ выше температуры Ас, то карбидная сетка 4О

Полностью растворяется, а при последующем охлаждении на воздухе BHQBb выделяется в межкритическом интервале температур по границам зерен аустенита, успевающего рекристаллизоваться при горячей деформации,-особенностью поведения эаэнтектоидных . сталей при деформации в верхней части межкритического интервала температур (от .Асщ до Ac — 100 C) является то, что при этом растворяются остатки, карбидной сетки, не растворившиеся при нагреве до этих температур, одновременно происходит выделение заэвтектоидных .карбидов на скопленйях дислокаций внутри зерен аустенита. Выделение карбидов на дислокациях препятствует их скольжению, поэтому при деформации идет непрерынный процесс зарождения .новых дислокаций и их закрепления выделяющи- ®) мися карбидами, .aîòîðûå полностью подавляют рекристаллизацию аустенита.

В связи с этим при .последеформационном охлаждении .металла выделение заэвтектоидных карбидов происходит не в виде карбидной сетки по границам зерен аустенита, а преимущественно внутри зерен — на скоплениях дислокаций и на уже выделившихся карбидах зародышах. Таким образом, отпадает необходимость в ускоренном охлаждении металла после деформации (охлаждать можно на воздухе или замедленно в печи), а также в ограничениях, связанных с размерами заготовок, если нагревать заэвтектоидную сталь выше

Ac, a затем охлаждать и деформировать в верхней части межкритического интервала температур,.то это приведет к интенсивному, выделению .карбидной сетки по границам зерен аустенита, нагрев и деформация, ниже Ac — 100 С из-эа недостаточной скорости диффузии не обеспечивает полное растворение карбидной сетки. Таким образом, оптимальным интервалом температур нагрева и деформации (или начала деформации) заэнтектоидных сталей для устранения карбидной сетки является интервал от Ас до Ac — 100 С.

Пример. Способ проверен при обработке заготовок из стали ХВГ (т.bc = 940 С) сечением 100<100 мм и длиной 2 м с баллом б по карбидной сетке. Заготовки нагревают .до 900 С в газовой печи,. затем прокатывают на прутки диаметром 20, 50 и 80 мм. Прокатка заканчивается при 800-900 С о (в зависимости от сечения прутков) .

Прутки после прокатки охлаждают на воздухе, а э атем отпускают б, ч при

700 С. Для получения сравнительных данных параллельно проводятся обработка таких же прутков иэ стали ХВГ по известному способу: нагрев заготовок до 1150 С, прокатка с окончанием при

920ОС, закалка н воде и отпуск б ч при 700ОC. Иэ разных частей прокатанных прутков отбирают по 30 образцов каждого профиля для оценки карбидной сетки. Для этого образцы нагревают при 840ОС и закаливают в масле. Данные сведены в таблицу.

Использование предлагаемого способа обработки эаэнтектоидных сталей обеспечивает по сравнению .с известными способами .упрощение процесса производства проката из заэвтектоидных сталей, так как отпадает необходимость в строительстве специальных установок для закалки или .ускоренного охлаждения проката, устраняются трудности, связанные с обработкой упрочненного проката, исключается.из процесса производства операция нормализации большого количества проката, увеличение выхода годного по результатам контроля карбидной. сетки, нозможность использования заэвтектоидных сталей для изготовления .крупных деталей и инструмента. и в связи с этимповышение долговечности машин и увеличение стойкости инструмента.

881134

Количество образцов с карбидной сеткой свыше 3 балла

Способ обработки

Профиль прутков

Максимальный балл карбидной сетки

Выход годного, Ъ с карбидной сеткой.до

3 балл ) Предлагаемый

30

100

30

30

Известный

100

50

80

30

Формула изобретения

Составитель A. Секей

Техред,С.Мигунова Корректор В. Синицкая

Редактор Н. Минко

Заказ 9874/43 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Эффект от внедрения .предлагаемого 2О изобретения .обусловлен устранением из технологического процесса закалки или нормализации проката и заготовок, сокращением расходов на передел иувеличением выхода годногЬ (снижением брака) . Ожидаемый экономический эффект составляет 7 руб. на 1 т проката.

Способ обработки эаэвтектоидных сталей, включающий .нагрев заготовки, горячую деформацию и охлаждение, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода годного эа счет устранения карбидной сетки и упрощения технологического процесса, нагрев производят до Ас "-(Ас„;100 C), а.охлаждение осуществляют на воздухе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Геллер Ю.A. Инструментальные стали. M., "Металлургия", с. 191, 2. Авторское свидетельство СССР

9 279676, кл. С 21 0 1/32, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 671748, кл. С 21 О 1/14, 1977,