Способ сфероидизирующей термической обработки стали

 

Изобретение относится к области термической обработки стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей машин методом точной чистовой вырубки. Цель изобретения - сокращение времени обработки . Сущность изобретения заключается в том, что охлаждение после горячей прокатки проводят в одной охлаждающей среде со скоростью, при которой распад аустенита начинается с темпе- .ратуры не ниже 560°С, но происходит без образования продуктов перлитного превращения с получением в прокате после охлаждения структуры зернистого бейнита или феррита и зернистого бейнита. Затем проводят высокий отпуск при температуре 650°С в течение 4 ч, в результате которого полученная структура при указанной скорости охлаждения наиболее быстро по сравнению с другими структурами трансформируется в однородный зернистый перлит с 100% сфероидизированной карбидной фазой и низкой твердостью. 1 ил., 3 табл. S СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (Ю4 С 210800

Г

1 (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4150916/31-02 (22) 21.11,86 (46) 07.03.89. Бюл.N 9 (71) Алтайский политехнический инсти" тут им, И.И.Ползунова (72) В,B.Ñâèùåíêo, Е,Н.Нефедов, Д.П.Чепрасов и А.N.Ãóðüåâ (53),621.785.79(088.8) (56) Сталь.1986, Ф 6, с.71-74.

Заявка Японии Ф 56-35721, кл. С 21 D 8/00, опублик. 1981. (54) СПОСОБ СФЕРОИДИЗИРУЮЩЕЙ TEPMH

ЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ (57) Изобретение относится к области термической обработки стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей машин методом точной чистовой вырубки, Цель иэоб ретения - сокращение времени обработИзобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей машин методом точной чистовой вырубки.

Цель изобретения - сокращение времели обработки.

Согласно предлагаемому способу сфероидиэирующей термической обработки проката из легированных сталей, включающему горячую прокатку, охлаждение с температуры конца горячей пластической деформации и последующий отпуск при 650 С - А, охлаждение после горячей прокатки проводят в одной охлаждающей среде со скоростью, ки. Сущность изобретения заключается в том, что охлаждение после горячей прокатки проводят в одной охлаждающей среде со скоростью, при которой распад аустенита начинается с темпео ратуры не ниже 560 С, но происходит без образования продуктов перлитного превращения с получением в прокате после охлаждения структуры зернистого бейнита или феррита и зернистого бейнита. Затем проводят высокий ото пуск при температуре 650 С в течение

4 ч, в результате которого полученная структура при указанной скорости охлаждения наиболее быстро по сравнению с другими структурами трансформи- Я руется в однородный зернистый перлит с 1007. сфероидизированной карбидной фазой и низкой твердостью. 1 ил., С:

3 табл. при которой распад аустенита начинао ется с температуры не ниже 560 С, но проходит без образования продуктов перлитного превращения с получением в прокате после охлаждения структуры зернистого бейнита или феррита и эер" нистого бейнита.

Полученная при указанной скорости охлаждения структура наиболее быстро по сравнению с другими структурами трансформируется в зернистый перлит при последующем высоком отпуске.

На чертеже дана принципиальная схема термокинетической диаграммы превращения аустенита сталей, у которых!

463774

4 возможно применение предлагаемого способа (А-аустенит, М-мартенсит, Б-бейнит, П-перлит, Ф-феррит) .

Предлагаемый способ применим для сталей, имеющих на термокинетической диаграмме обособленную бейнитную область, т.е. для сталей, имеющих в составе карбидообразующие элементы

Cr Мо, Мп и др, Минимальная скорость охлаждения стали с температуры, аустенитного состояния должна быть выше скорости, при которой происходит образование продуктов перлитного превращения (V „ ), а максимальная - не выше скорости, при которой превращение аустенита начинается при 560 С, .(V ), При таких условиях охлаждения продукты промежуточного превращения имеют зернистую структуру (зерни(, стый бейнит), состоящую из eL -фазы, включений обогащенного углеродом остаточного аустенита и значительно различающихся по размерам карбидов глобулярной формы. Трансформация такой исходной структуры в зернистый перлит при последующем высоком отпуске облегчена и сводится к диффузии углерода из обогащенных им фаз к уже имеющимся глобулям и к коагуляции последних.

Процесс коагуляции протекает с увеличенной скоростью благодаря раз» личию размеров карбидных частиц в исходной структуре. Достаточно 1 ч отпуска при 650 С - А, для перевода зернистого бейнита в однородный зер. нистый перлит. Однако для получения достаточно низкой твердости отпуск следует проводить в течение 4 ч.

Получение после горячей прокатки оптимальной исходной структуры в прокате при его охлаждении со скоростью в интервале Vä, „ -V щ„ регулируется составом стали, сечением проката и охлаждающей способностью среды.

При охлаждении стали со скоростью меньшей чем V „„, в исходной структуре присутствуют продукты перлитного превращения с карбидами пластинчатой формы. Перевод пластинчатого перлита в зернистый наиболее затруднен. При охлаждении со скоростью, большей чем Ч,„ „, формируемой структурой будет верхний или нижний бейнит, или их смесь (аналогичная структура фор" мируется у сталей, обработанных по известному способу). Карбидная фаза этих. бейнитов представляет, собой мел кодисперсные частицы пластинчатой формы. Для сфероидизации исходной структуры с такими карбидами требуется более длительный высокий отпуск, чем для зернистого бейнита.

Пример. Сфероидиэирующая термическая обработка опробуется на образцах из полосовой стали марки

20Х2НАЧ, а также из сталей 25ХГТ и

35ХМ (химический состав по ГОСТ

4543-71). Химический состав исследу. емой стали 20Х2НАЧ, мас,7; углерод

0,23; кремний 0,17; марганец 0,26;

)g никель 1,0; хром 1,48; Р3М 0,01.

Образцы размером 100 ° 500 мм и различной толщины охлаждают с температуры

1000 С (температура конца прокатки) на воздухе. Изменением толщины про2р ката регулируют скорость охлаждения его сердцевины. Ускоренное охлаждение проката проводят обдувом воздуха вентилятором или водовоздушной смесью.

Скорость охлаждения сердцевины проката

25 определяют по общепринятой методике по диаграмме температура — время.

Затем проводят высокий отпуск образ» цов при 690 + 10 С. После всех обработок проводят контроль микрострукту30 ры проката и его твердости.

Полученные данные приведены в табл.1-3.

Предлагаемый способ сфероидизирую щей термической обработки проката

36 опробуется в промышленности при производстве полосового проката из стали марки 20Х2НАЧ для изготовления пластин приводных роликовых цепей методом точной чистовой вырубки на прессах

40 тройного действия. Подкат после горячей прокатки с температуры 1000900 С охлаждают на воздухе в накопитео ле транспортерного типа. Затем проводят травление,. предварительный от"»

45 жиг и холодную прокатку. Окончательный высокий отпуск садки в 8,5 т иэ о этого проката осуществляют при 700 С с выдержкой при этой температуре в течение 2 ч в колпаковой печи с за80 щитной атмосферой.

Проводят обработку проката при двух различных режимах: температура о конца прокатки 900-1000 С, сечение проката 7,51100 мм, скорости охлажо

55 дения проката в холодильнике 4,8 С/с,,структура после охлаждения - феррит +

+ зернистый бейнит, твердость 241288 НВ; сечение проката после холодной прокатки 6,4 ° 100 мм, температура

5 1463 высокого отпуска 700 10 С, структура после окончательного высокого отпуска — феррит + однородный зернистый перлит, степень сфероидизации карбидной фазы 100Х твердость 158-173 НВ.

774

Контроль микроструктуры показап, что горячекатаный подкат имеет структуру феррит + зернистый бейнит, а готовый прокат — однородныи зернистый

10 перлит твердостью 158-173 НВ, Применение предлагаемого способа сфероидизирующей термической обработки полос иэ стали марки 20Х2НАЧ позволяет по сравнению с известным сократить продолжительность высокого отпуска с 12 до 4 ч.

Кроме того, горячий прокат со .структурой зернистого бейнита или зернистого бейнита и феррита имеет

Т а б л и ц а 1

Феррит + зернистый бейнит

Феррит + зернистый бейнит

Зернистый бейнит

Феррит + перлит

Смесь верхнего и нижнего бейнита мин

162

4 100

V мсiкс r 8,5 > V „„

4 100

4 0

148

12ю8 = V«

1 «9 мин

18) V

4

184

186

4 75

Смесь верхнего и нижнего бейнитов

12 100!

П р и м е ч а н и е, Сталь 20Х2НАЧ, 6 (известный) 38 С до 550 С, далее 3 С в интер вале 650 С низкую твердость и высокую пластичю ность, что позволяет отказаться от предварительного отжига перед холодной прокаткой.

Фор мула из обретения

Способ сфероидиэирующей термической обработки стали преимущественно малоуглеродистой легированной конструкционной для точной чистовой выруб- . ки, включающий охлаждение с температу» ры конца горячей прокатки с заданной скоростью и отжиг при 650 С вЂ” А,, о т л-и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени обработки, охлаждение осуществляют со скоростью выше скорости, при которой происходит образование продуктов перлитного превращения, но ниже, чем скорость, при которой превращение аустенита

0 начинается при 560 С.

1463774

Таблица 2

Феррит + зернистый бейнит

5 > 7м„„ Феррит + зернистый бейнит

Зернистый бейнит

Феррит + перлит

Смесь верхнего и нижнего бейнитов

1,8 = Ч„,»

165

100!

Vма кс 8ю

172

100

4

182 l63

195

80 макс

4 0,5 (7мин

30 7мчкс

Смесь верхнего и нижнего бейнитов

196

12 100 178

П р и м е ч а н и е, Сталь 25ХГТ. Численные значения скорости охлаждения даются в сопоставлении со скоростями 1(,„„„и Ч„,а„

Таблица 3

Опыт

Скорость

С/с

196

100

4

208

218

190

0 7мин макс

VÌIIH макс

3

5 7 макс

2,6

0,2 C

8,0 >

Феррит + перлит

Смесь верхнего и нижнего бейнитов

232

Смесь верхнего и нижнего бейнитов 4

236

212

100

П р и м е ч а н и е. Сталь 35ХМ. Численные значения скорости охлаждения даются в сопоставлении со скоростями „„„и 7„а„

6 (из вестный) 38 С/с до 550 С, далее 3 С/с

6 (из вестный) 38 С/с до 550 С, далее 3 С/с

Феррит + зернистый бейнит

Зернистый бейнит

1463774

Составитель А. Кулемин

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Редактор Н. Гунько

Заказ 792/32 Тирак 530 Подписное

BHHHHH ГЬсударственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,.101