Способ термомеханической обработки стали

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при разработке прогрессивной технологии упрочнения стали , преимущественно низколегированной толщиной 15-100 мм. Цель - повышение механических свойств путем измельчения структуры, Способ включает предварительную деформацию перед охлаждением заготовки и многостадийную деформацию, проводимую в два прохода с паузой между ними менее 5 с Каждую стадию повторяют 3-4 раза, охлаждение между стадиями 30 50°С. Первую стадию осуществляют при температуре Агз(д) - (30-40°С), первый про ход последней стадии - при температуре Aci(g) (30-40)°С, а второй проход при тем пературе не менее Ап(д). 1 табл.

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PF СПУ БЛИК

<»i1.» С 21 О 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

jQ к .4

1 о

Щ

i (" ., !

) юФ

1 (21) 478222 б/02 (22) 15.01,90 (46) 23.09.91. Бюл, ¹ 35 (71) Ленинградский политехнический институт им, M,È.Êàt1èíèíà (72) M,Е.Смагоринский, А.А.Булянда, M,Ñ.Áçáèöêèé, В,T.Àáàáêîâ, Л,В.Меандров, И,В,Сагирав и В.B.Âîëîäàðñêèé (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1583453, кл. С 21 О 8/00, 1988. (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при разработке

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии термомеханической обработки сталей, преимущественно низколегированной толщиной 15-100 мм.

Целью изобретения является повыше- ние механических свойств путем измельчения структуры, Способ термомеханической обрабатки включает нагрев заготовки, черновую прокатку, подстуживание до температуры термопластическon обработки и термопластическую обработку в несколько циклов, включающую многостадийную деформацию с подстуживаниями между стадиями. Каждую стадию деформации при термопластичной обработке проводят в два прохода, причем первую стадию ведут при температуре Агз(а) — 30 — 40 С, а между стадиями (всего 3 — 4 стадии) осуществляют подстуживание заготовки на 30 — 50 С. Паузу между двумя проходами в каждой стадии устанавливают не более 5 с, причем первый проход в последней стадии осуществляют. Ы„„1678861 Al прогрессивной технологии упрачнения стали, преимущественно низколегированнай толщиной 15-100 мм. Цель — повышение механических свойств путем измельчения структуры, Способ включает предварительную деформацию перед охлаждением заготовки и многостадийную деформаци1о, проводимую в два прохода с паузой между ними менее 5 с. Каждую стадию повторяют

3-4 раза, охлаждение между стадиями 3050 С. Первую стадию осуществляют при температуре Агз(а) — (30-40 С), первый проход последней стадии — при температуре

Ас1(а) — (30 — 40) С, а второй проход при температуре не менее АГ1(9). 1 табл. при температуре Ас1(9) — (30 — 40"С), а температуру окончания последней стадии выбирают не ниже Ari(g).

Обозначение критических точек со знаком (g), например Ас1(9), соответствует динамическим положениям этих тачек, изменивших свои положения под действием деформации, Совокупность всех этих действий и является основным приемом достижения поставленной цели. При этом в металле создаются условия для прохождения многократных фазовых а у перекристаллизаций, в частности ва внутренних слоях: из-за разогрева их за счет тепла пластической деформации и охлаждения в паузах между двумя

"спаренными" проходами. а в наружных за счет охлаждающего воздейств: я инструмента при деформации и разогрева путем теплопередачи изнутри в паузах между проходами.

Такие колебания температуры, достигающие 35 — 40 С во внутренних слоях, как ре1678861 зультат суммирования тепла от двух проходов в каждой стадии, и 100 — 200 С в наружных слоях, при прокатке в заданном интервале температур позволяют развиваться от стадии к стадии многократным фазовым превращениям, что ведет.к фазовому наклепу, Прохождение фазовых превращений в условиях действия внешней пластической деформации создает благоприятные условия для измельчения структуры.

На первой стадии при обработке по предлагаемому способу горячая деформация аустенита приводит к резкому возрастанию дефектов структуры, в частности . дислокаций, Это повышает термодинамический потенциал и смещает точку Агз до положения Arg(g). Сразу же в областях металла с температурой ниже Arg(g) начнется y,àпревращение. Присутствие дислокации в уфазе повышает вероятность зарождения а -фазы. После первой стадии имеет место пауза, во время которой температура заготовки снижается. При этом за счет полос деформации в у -фазе, а следовательно, за счет повышенного значения мест зарождения образуется мелкодисперсная а-фаза, 3а время паузы нераспавшийся аустенит лишь частично освободится от дефектов кристаллической решетки за счет процессов полигонизации.

Перед второй стадией структура представляет собой аустенит с определенным количеством мелких, но термодинамически устойчивых центров а -фазы. Деформация феррита на второй стадии повышает термодинамический потенциал и соответственно снижает Ас1 до Ac>(g), Повышение температуры за счет тепла пластической деформации позволяет большей части деформированной а -фазы (с субструктурой) вновь превратиться в мелкозернистую уфазу. Однако новые порции у-фазы будут образовываться на других участках формирующейся структуры. Повторение описанных циклов позволяет вовлечь в процесс фазовых превращений все новые и новые объемы металла. Это ведет к диспергированию фаз, возрастанию межфазных, межзеренных и субзеренных границ, что облегчает и ускоряет последующее течение фазовых превращений.

Таким образом, кроме измельчения структуры на микроуровне идет измельчение и на субмикроуровне, а именно фрагментация и полигонизация ферритных зерен, Это становится возможным из-за того, что в процессе обработки температура заготовки перед каждой новой стадией дено возможный эффект упрочнения достиг45 нут не будет.

Пример. Обработку слитков массой

20 т иэ стали 10ХСНД (Агз(я) для стали

10ХСНД 840 С,ч Arl(g) 730 С, Ас|(д) 740 С0 проводят по предлагаемому и известному

50 способам, Слитки нагревают под прокатку, затем осуществляют черновую прокатку на толстолистовом прокатном стане 3600, lloсле чего подстуживают до температуры

Arg(g) — 30 — 40 С и в чистовой клети стана

40 формации понижается, что ведет к образованию новых порций феррита. который затем сразу же подвергается пластической деформации, Таким образом, к окончанию обработки весь обьем низкотемпературной фазы измельчится. Об этом свидетельствуют и эксперименты с привлечением электронной микроскопии.

Подстуживание между стадиями на 30—

50 С необходимо с точки зрения зарождения в период охлаждения оптимального количества низкотемпературной фазы и зависит от межкритического диапазона стали, кроме того, для увязки количества стадий и температуры проведения последней.

Пауза между двумя спаренными проходами в стадии должна быть минимальна (не более 5 с) и определяться конструктивными и скоростными особенностями прокатного, а также размерами обрабатываемого изделия. За это время (5 с), не успевает нивилировать разогрев от предыдущего прохода и таким образом тепловыделение в двух проходах, складываясь, дает необходимый (до

35 — 40 С) подъем температуры во внутренних слоях заготовки, Окончательную стадию деформирования нужно проводить при температуре не ниже Ar1(g) с условием, чтобы подъем температуры не превысил Ас (ц), а первый проход в этой стадии при температуре Acr(g) — (3040 С), В этом случае все образующиеся зерна а -фазы будут иметь субструктуру. Если первый проход на заключительной стадии вести при температуре Ac>(g) — 40 С, то можно наклепать часть феррита, который не испытает превращения и тем самым отрицательно влияет на вязкопластические свойства в случае деформации при температуре

%c<(g) — 30 С, то в результате обратного (уа) превращения часть феррита не будет иметь субзеренную структуру и максималь3500 проводят многостадийную прокатку, состоящую из 3-4 стадий, на толщину 35 мм.

Каждая стадия включает в себя два прохода с паузами между проходами, не превышающими 5 с. После каждой стадии осуществляют охлаждение раската на 30-50 С. При

1б78861

1 Величина понивення тенпературн некду стао днями, С

Средний размер суб зерен Феррита, мкн

Исклничгскне снойствл

Температура окончания последней сталин, прокатки, С

Температура первого про хопа в последпед сталин проклтки, С

Пауза нея лу прахолани в сталин, с

Количество стадий прокатки

Тенпература прокатки на первой сталин, С

Способ обработки.vd

КСУ

Дд/сн

04r7.л1Па

kT, IIIIR бГ, 2

Предлага-. ем ый

555 400 26 90

4,0

20 С)

30 С)

35аС) 740

Кс(-20 С)

710 (Ac< Зо С)

705 735 (Аст- 35 С)

700 (A -40 C)

690 710 (Ac — 50 С) 820 ("тз

810 (Ar

805 (Arr—

570 430 26 117

2,0

740

580 435 25 115

1,5

24 120

585

1,5

440

730

ЗО

40 C) 800 (Ar1

790 (Ат э

3,5

540 390, 25

102

50 С) Бэвест-. вий

840

550 380 26 78

720

5,5

15 и

Число 8 - количество проходов.

Составитель В. Китайский

Техред М.Моргентал Корректор С. Шевкун

Редактор Н, Гулько

Заказ 3184 Тираж373 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 этом первый проход г в последней стадии осуществляют при температуре Ac<(g) — 30—

40 С, а температуру окончания последней стадии устанавливают не ниже Ar<(g).

Режимы обработки, характеристики структуры и свойства приведены в таблице, Преимущества предлагаемого способа термомеханической обработки по сравнению с известным заключаются в том, что он измельчает субзеренную структуру более чем в три раза, повышает временное сопротивление разрыву на 7 — 8, предел текучести на 15 — 17% и ударную вязкость при 40 С вЂ” на 45-50%.

Формула изобретения

Способ термомеханической обработки стали, преимущественно ниэколегированной толщиной 15 — 100 мм. включающий нагрев заготовки, охлаждение до заданной температуры и пластическую многостадийную деформацию с подстуживанием между

5 стадиями, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств путем измельчения структуры, перед охлаждением заготовку предварительно деформируют, каждую стадию деформации

10 проводят в два прохода с паузой между ними менее 5 с, количество стадий устанавливают в пределах 3 — 4, подстуживание между . стадиями ведут на 30 — 50 С, причем первую стадию осуществляют при Агэ(ц) — (30 — 40 С), 15 первый проход последней стадии — при

Ac>(g) — (30 — 40 С), а ее второй проход — при температуре не менее Аг)(ц).