Способ обработки проката из углеродистых и низколегированных сталей

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке холоднодеформированного проката. Цель - повышение пластических свойств и характеристик деформационного упрочнения высокопрочного проката. Листовую углеродистую сталь, содержащую 0,48% С, закаливали на мартенсит и отпускали при 500°С, подвергали холодной деформации, нагревали до 730°С, выдерживали 6 мин и охлаждали со скоростью 310°С до 250°С. Механические свойства стали превосходили требования, предъявляемые к стали 25ХГСА. Это достигалось за счет превращения в бейнит аустенитной фазы при охлаждении со скоростью выше кристической до 250-350°С и самоотпуска. Выдержка металла в межкритическом интервале температур перед охлаждением составляет 6-10 мин, что обеспечивает пластичность стали.

Саоз СОВЕТСНИХ

Х

РЕСПУБЛИН (1Ю (11) А1 (51)5 С 21 D 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

IlPM ГННТ СССР (21) 4322335/27-02 (22) 02 11,87 (46) 30.08, 90, Бюл. Ь" 32 (71) Институт черной металлургии (72) И.А.Вакуленко, В.А.Пирогов и В,К,Бабич (53) 621.785,79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1407974, кл. С 21 D 8/00, 1988. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРОКАТА ИЗ

УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке холоднодеформированного проката. Цель — повьппение пластичес° ких свойств и характеристик деформа)

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке проката из углеродистых и низколегированных сталей, предназначенных для холодной деформации, может быть использовано при производстве тонколистовой стали высококачественной специального назначения, подката для холодной высадки.

Цель изобретения — повьппение пластических свойств и характеристик деформационного упрочнения высокопрочного проката.

Способ осуществляют следующим образом.

Прокат из углеродистых или низколегированных сталей закаливают на мартенсит, после этого следует отпуск при температурах 500-700 С в течение

0,5-1 ч и охлаждение на воздухе. Далее проводят холодную пластическую

2 ционного упрочнения высокопрочного проката. Листовую углеродистую сталь, содержащую 0,48% С, закаливали на мартенсит и отпускали при 500 С, подвергали холодной деформации, нагревали до 730 С; выдерживали 6 мин и охлаждали со скоростью 310 С до 250 С, 0

Механические свойства стали превосходили требования, предъявляемые к стали 25ХГСА, Это достигалось sa счет превращения в бейнит аустенитной фазы при охлаждении со скоростью вьппе критической до 250-350 С и самоотпуска.

Выдержка металла в межкритическом интервале температур перед охлаждением составляет 6-10 мин, что обеспечивает пластичность стали. деформацию прокаткой .или волочением на величину 30-60%., нагрев до температуры межкритического интервала (А -А,), выдержку при этой температуре 6-10 мин и охлаждение со ско- ростью выше критической до температуры 250-300 С далее охлаждение на воздухе.

Выдержка при температурах межкри-тического интервала (А . -A,) в течение 6-10 мин позволяет получить, изза перепада концентрации углерода вокруг частиц цементита такое количество аустенита, которого достаточно (при превращении в бейнит) для достижения равнопрочного состояния по сравнению с мартенситной фазой в структуре стали. При этом из-за повышенной (по сравнению с мартенситом) способности бейнита к ласткческой деформации достигается повьппение плас1588782 тичности и параметров деформационного упрочнения стали.

Выдержка при температурах меакритического интервала менее 6 мин не обеспечивает достиаения требуемой степени растворения карбидной фазы для получения необходимой объемной доли аустенита.

Выдержка при температурах меакритического интервала (А -Ас,) более ., 10 мин приведет к неоправданно боль шой объемной доле аустенита. Кроме того, значительное ускорение процессов рекристаллизации при относительно 15 слабом блокировании цементитом и аустенитом собирательной рекристаллизации феррита может существенно укрупнить размер зерна, что вместе с повышенной объемной долей аустенита явля- gp ется причиной снижения пластичности стали, Осуществление охлаждения со скоростью выше критической до температуры самоотпуска 250-300 С позволяет получить бейнитные участки, окружающие цементитные глобули, располоаенные в стыках границ сверхмелкозернистой, полиэдрической структуры феррита.

Сталь обладает повышенными значениями 30 пластических свойств.и параметров деформационного упрочнения.

При температурах конца ускоренного охлаждения ниже 250 С не достигается требуемого эффекта самоотпуска мартенсита и сталь обладает высокой прочностью, низкими пластичностью и спосрбностью к деформационному упрочнению..40

При температурах конца ускоренного

- охлаждения выше 300оС наблюдаемый эффект распада мартенситной фазы не позволяет реализовать состояние равнопрочности по сравнению с получением 45 мартенситной структуры. хотя пластические свойства и характеристики деформационного упрочнения растут.

Пример 1. Листовую сталь толщиной 4 мм содержащую 0,48Х.С закаливали на мартенсит и отпускали при

500оС в течение 1 ч деформировали а на 50Х, нагревали до 730 С, выдерживали в течение 6 мин, охлаждали со скоростью 310оС/с до 250оС далее

55 следовало охлаадение на воздухе. После обработки сталь обладала свойствами: пределом текучести (6 ) 480 Н/мм, пределом прочности (s) 720 Н/мм, относительным удлинением на базе десяти диаметров (3,о) 26Х.

Способность к деформационному ул.— рочнению стали, представленная в виде

От отношения --, составила 0,66. МеханиЬ ческие свойства стали нелегированной с 0,48Х с, обработанной по предлагаемому способу, превосходит требования, предъявляемые к тонколистовой конструкционной легированной высококачественной стали 25ХГСА (G<=500-700 Н/мм, ф = 17Х).

Пример 2. Листовую сталь толщиной 2,5 мм с содержанием углерода

0 7Х закаливали на мартенсит, отпускали при 700 С в течение 0 5 ч, де-. формировали на 60Х, нагревали до

735 С, выдеркивали в течение 10 мин, охлаждали со скоростью 245 С/с до о

300 С, далее охлаждали на воздухе.

Комплекс свойств после обработки составил: бт =640 Н/мм, G> =874 Н/мм, 3ю =18Х, (7 /(j =0,73. Механические о свойства нелегированной с 0,7 /С стали, обработанной по предлагаемому сПособу, превосходят требования, предъявляемые к тонколистовой конструкционной легированной высококачественной специального назначения стали

21Х2НВФА (@ =500-750 Н/мм, 3 =11X).

Пример 3. Листовую сталь толщиной 2 мм с содержанием углерода

0,54Х закаливали на мартенсит, отпускали при 700 С в течение 1 ч, дефоро

1 о мировали на 60Х нагревали до 730 С, выдерживали в течение 6 мин, охлаждали со скоростью 380 С/с до температуры 260 С, далее охлаждали на воздухе ° о

Свойства составили: r=589 Н/мм, 5 =825 H/ìì, 3 о =24/. Свойства стали с 0,54Х С после обработки по предлагаемому способу превосходили требования, предъявляемые к стали ЗОХГСА.

Пример 4. Сталь, содержащую

0,32Х углерода, закаливали на мартенсит, отпускали при 650 С в течение

1 ч, деформировали волочением на 70Х, нагревали до 738 С, выдерживали 6 мин, охлаждали со скоростью 380оС/с до

260 С, далее охлаждали на воздухе. о

Свойства стали после обработки составили:(3 . 420 Н/мм,(7з=738 Н/мм, 31о26Х. Механические свойства болтов после холодной высадки из подката со-. ставилийт 910 Н/мм, g =1QQQ Н/ммg

/<=11,5Х что соответствует требованиям, предъявляемым для болтов, шпилек, 1588782

Составитель А.Орешкина

Редактор M.Íåäîëóæåíêî Техред JI.Сердюкова Корректор Т,Малец

Заказ 2517 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 винтов, изготавливаемых из стали

ЗОХГСА.

Пример 5. Сталь, содержащую

0,29Х С, 1,12X Мп, 0,91Х. Cr, 2,0X Si (ЗОХГСА) закаливали на мартенсит, ото пускали при 700 С в течение 1 ч, деформировали волочением на ЗОХ нагрео а ° вали до 742 С, выдерживали 6 мин, о охлаждали со скоростью 235 С/с до

300 С, далее охлаждали на воздухе.

Свойства после обработки составили (7.=1100 Н/мм, 5 =1240 Н/мм, tS =25K.

Механические свойства после холодной высадки из подката составили: 6

1280 Н/мм, G>=1580 Н/мм, 3 =11,9Х, что соответствует требованиям, предьявляемым к болтам, винтам и шпилькам, изготавливаемым иэ стали 40ХНМА.

Пример 6. Вели обработку по известному способу, Сталь, содержащую

0,21Х С, закаливали на мартенсит, отпускали при 550 С в течение 1 ч, део формировали на 44-46%, нагревали до

740 С, выдерживали 2,5 мин и о слаждао ли со скоростью 340-360 С/с до 300 С, далее охлаждали на воздухе. После обработки получены свойства: предел текучести 420 Н/мм, предел прочности

515 Н/мм, относительное удлинение

31Х.

Пример 7. Вели обработку по известному способу. Сталь, содержащую

0,75 С, закаливали на мартенсит, отпускали при 700 С в течение 0 5, ч, деформировали на 50-55Х; нагревали до

740-745 С, выдерживали 10 мин, охлажо дают со скоростью 250 С/с до комнатной температуры, Свойства: предел прочности 920-930 Н/мм, предел текучести 890 Н/мм, относительное удлинение 5-6Х.

Уменьшение времени выдержки (до

2,5 мин,- пример 6) приводит к существ= венному снижению прочности металла, S а понижение температуры конца охлаждения — уменьшению относительного удлинения.

Улучшение комплекса свойств по предлагаемому способу в сравнении с известным достигается удлинением выдержки до 6-10 мин и повышением тем-. пературного интервала до 250-300 С, конца охлаждения со скоростью выше критической. Применение способа позволяет осуществить замену листовых сталей 25ХГСА, 21Х2НВФА, ЗОХГСА на нелегированные средне- и высокоугле, родистые, а сложнолегированную сталь

40ХНМА — на низколегированную ЗОХГСА, 20 так как после обработки повышаются пластичность и характеристики деформационного упрочнения при сохранении высокого уровня прочностных свойств, 25 Формула изобретения

Способ обработки проката из углеродистых и низколегированных сталей, включающий закалку, отпуск при температурах 500-700 С в течение 0,5-1,0 ч, 30 холодную пластическую деформацию с обжатием 30-60Х, нагрев до температуры межкритического интервала Ас -A >, сз» выдержку при этой температуре и охлаждение со скоростью выше критической, отличающийся тем, что, с целью повышения пластических свойств и характеристик деформационного упрочнения высокопрочного проката, выдержку при температуре межкри40 тического интервала ведут в течение

6-10 мин, а охлаждение со скоростью выше критической осуществляют до

250-300 С.