Способ термической обработки доэвтектоидной стали

 

(72) Авторы изобретения

В.С.Биронт и Н.Г.Носовец с

Красноярский ордена Трудового Красного Зйамени., институт цветных металлов им. М.И.Калинина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДОЭВТЕКТОИДНОЙ

СТАЛИ

Изобретение относится к технологии термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано для обработки полуфабрикатов и изделий из мало- и среднеуглеродистых доэвтектоидных сталей, например строительных, фасонного и сортового проката, листов, лент и др.

Известен способ термической обработки доэвтектоидной стали (нормализация), включающий нагрев до температуры на 30-50оС выше точки Ас, выдержку при этой температуре и охлаждение на воздухе (13.

Недостатком этого способа термической обработки доэвтектоидной стали является то, что повышение прочностных свойств стали не сопровождается необходимым повышением ее пластичности.

Известен также способ термической обраоотки доэвтектоидной стали, включающий термоциклирование с ускоренным нагревом выше температуры

Ас, на 30-50оС и охлаждением на

50-80оС ниже температуры Ас, причем количество циклов составляет

5-б (2).

Недостаток известного способа термической обработки состоит в том, что повышая пластичность стали, о он не влияет на ее прочностные свойства. о

Цель изобретения - повышение ее прочности при сохранении пластичности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термичес15 кой обработки доэвтектоидной стали, включающему термоциклирование с нагревом выше точки Ас, промежуточным охлаждением и окончательным охлаждением на воздухе, термоциклирование ведут в интервале температур на 5-30оС ниже точки Ас и на 5-30 С выше точки Ас „ с выдержкой при температурах нагрева и охлаждения от

3752

zo

6,-, кгс/мм

Количество ЬВ, циклов кгс/мм

Т, ТН, Время, вС С мин

1 63

5 49,9

51,7 17,7 48,3

33,2 32 2 72 зЗ

3 9

1 до 15 мин, причем количество циклов составляет от 3 до 10.

Термоциклирование в межкритическом интервале температур, вызывая чередующееся повторение процессов взаимного растворения-выделения между ферритом и аустенитом, способствует получению благоприятного структурного состояния ферритных и аустенитных участков в конечной структуре стали, приводящее к повышению прочности и пластичности стали

Кроме структурных превращений, обусловленных осуществлением повторно чередующихся процессов частичной фазовой перекристаллизации в основном твердом растворе стали при таком термоциклировании могут протекать процессы коагуляции и сфероидизации частиц избыточных примесных фаз, обусловленных металлургической природой стали (нитридов, фосфидов и др.), устраняя 1или уменьшая) вредное влияние этих примесей, что в конечном счете также повышает пластичность стали.

Многократное чередование превраще ния аустенит феррит приводит к существенному внутрифазовому наклепу структурных составляющих, что наряду с повышением пластичности позволяет одновременно обеспечить рост прочностных свойств, тогда как в известном способе термоциклической обработ ки прочностные свойства либо не изме няются по сравнению с нормализованным состоянием, либо даже уменьшаются.

Температуры нагрева (ниже точки

Ас9 на 5-30 С) и охлаждения (выше точки А<» 1 íà 5-30 С) необходимы для сохранения при каждом нагреве и каждом охлаждении в процессе термоци лирования соответственно некоторого количества непревратившегося феррита (при нагревах) и аустенита (при охлаждениях), что предотвращает рост образовавшихся при предыдущем цикле

Вариант обработки Режимы обработки

Нормализация 850

Известный способ 770 680

4 ф зерен соответственно аустенита либо феррита.

Выдержка при верхней и нижней температурах термоциклирования необходимы для установления фазового равновесия между аустенитом и избыточным ферритом соответственно при верхней и нижней температурах термоциклирования, и для получения требуемого их количества на каждой стадии термоциклирования. Выдержка необходима для обеспечения развития диффузионного превращения, каким является превращение аустенит феррит, как при верхней, так и при нижней температурах термоциклирования.

Пример. Сталь марки ВСт5пс2

ГОСТ 380-71 в виде прутков диаметром 20 мм подвергают термической обработке с применением термоциклиро. вания, Сталь нагревают в печах сопротивления до верхней температуры термоциклирования (790оС), выполняют выдержку при этой температуре, охлаждают переносом в другую печь, имеющую температуру, равную нижней температуре термоциклирования (740 С), проводят повторную изотермическую вь<держку, затеи вновь осуществляют нагрев до 790 С для нового цикла термоциклирования. Термоциклирование с изотермическими выдержками при верхней и нижней температурах термоциклирования осуществляют от 3 до t0 раз и после последнего высокотемпературного нагрева и выдержки сталь охлаждают на спокойном воздухе.

Кроме того, часть образцов подвергают нормализации с температуры

850 С с выдержкой 30 мин и охлаждением на воздухе, а также анализируют механически свойства стали, обработанной по известному способу.

Испытания механических свойств при растяжении выполняют на пятикрат. ных образцах. Режимы обработки и полученные результаты испытаний приведены в таблице.

Механические свойства

937524

Продолжение таблицы

Вариант обработки

Режимы обработки

Механические свойства

А-I

ТВ Тн, Время, Количество о

С оС мин . циклов

<е кгс/!!м

0Si ц!

67 6 57 0 24 3 68 0

69,5 58 7 28,6 75,4

68,5 . 50,3 27,6 68,7

ВНИИПИ Заказ 4381/35 Тираж 587 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый способ 790 740 15

790 740 5

790 740 3

Из приведенных данных видно, что. применение предлагаемого способа термоциклической обработки доэвтектоидной стали обеспечивает повышение прочностных характеристик при сохранении пластичности по сравнению с обработкой по известному способу.

Применение предлагаемого способа термоциклической обработки доэвтектоидной стали обеспечивает повышение пластических характеристик (относительное удлинение и относительное сужение) в 1,5...1,6 раза при прочностных характеристиках примерно на 103 превышающих наиболее высокие значения временного сопротивления разрыва и предела текучести стали, достигаемые при известных способах

35 термической обработки, например при нормализации.

Использование предлагаемого способа термической обработки доэвтектоидной стали обеспечивает по сравнению с известным способом (нормализацией) принимаемым за базовый, следующие преимущества: возможность уменьшения сечения, например строительных профилей на

5-103 за счет роста прочностных свойств стали на 103, что соответствует уменьшению расхода стали на каждой тонне до 50-100 «r. Экономический эффект на тонну строитель" ной стали при этом составляет 450

9 p 6.; возможность уменьшения числа проходов при деформации и числа промежуточных отжигав для заготовок, подвергаемых холодной прокатке, холодному волочению и т.д. за счет повышения пластичности, что приведет к снижению трудоемкости изготовления продукции. формула изобретения ! I. Способ термической обработки доэвтектоидной стали, включающий термоциклирование с нагревом выше точки Ас„, промежуточным охлаждением и окончательным охлаждением на воздухе, отличающий с я тем, что, с целью повышения прочности стали при сохранении ее пластичности, термоциклирование ведут в интервале температур на 5-30оС ниже точки Ас и на 5-30оС выше точки Ас с выдержками при температурах нагрева и охлаждения от 1 до 15 мин.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что количество циклов составляет от 3 до 10.

Источники имформации, принятые во внимание при экспертизе

Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. "Металлургия", 1978, с. 153-155.

2. Федюкин В.К. Термоциклическая обработка сталей и чугунов, Л., Издво Ленинградского университета, 1977, с. 24-27 °