Способ отжига высокоуглеродистых сталей

 

Использование: изобретение относится к термообработке проката и высокоуглеродистых сталей, преимущественно к отжигу холоднокатаной ленты в рулонах в одностопных цилиндрических печах. Сущность; нагрев садки из стали У8А ведут до заданной температуры, .выдерживают при этой температуре и регламентированно охлаждают . Температура нагрева устанавливается в зависимости от соотношения в микроструктуре пластинчатого перлита 1-4 и 5-7 и более баллов, а длительность выдержки определяется в зависимости от степени холодной деформации по опытным зависимостям , определяемым на о сновании экспериментальных исследований. 2 ил., 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s С 21 0 1/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

g+6 ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ "".;-,"";.",;""" : м

К ПАТЕНТУ (21) 4854004/02 (22) 23.07.90 (46) 30.04.93. Бюл. N. 16 (71) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Новосибирский металлургический завод им, А,Н,Кузьмина (72) В.Н,Марченко, Г.Н.Анзин, Г.А,Агеев, В.M.Êàïøååâà, В,С.Неуместов, С,П,Белоусов и С..Я.Панфилова (73) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Новосибирский металлургический завод им. А.H.Êóçüìèíà (56) Авторское свидетельство ЧССР

М 195223, кл. С 21 0 1/32, 1979.

Сокол И.Я, Термическая обработка качественной стали на металлургических заводах. M.; Металлургия, 1986, 22-34, Изобретение относится к термообра.ботке проката из высокоуглеродистых сталей, преимущественно к отжигухолоднокатаной ленты в рулонах в одностопных цилиндрических печах, Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение качества металла за счет оптимизации температурно-временных параметров выдержки необходимой для образования после отжига структуры однородного зернистого перлита.

Определение температуры отжига в зависимости от характера исходной микроструктуры позволяет получать при отжиге структуру однородного мелкозернистого перлита. Это важно как для металла. непосредственно поступающего на чистовую штамповку, так и для металла, подвергаемо«!Ж,, 1813103 АЗ (54) СПОСОБ ОТЖИГА ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ (57) Использование; изобретение относится к термообрабо1-ке проката и высокоуглеродистых сталей, преимущественно к отжигу холоднокатаной ленты в рулонах в одностопных цилиндрических печах, Сущность; нагрев садки из стали У8А ведут до заданной температуры,.выдерживают при этой температуре и регламентированно охлаждают. Температура нагрева устанавливается в зависимости от соотношения в микроструктуре пластинчатого перлита 1-4 и 5-7 и более баллов, а длительность выдержки определяется в зависимости от степени холодной деформации по опытным зависимостям, определяемым на о сновании экспериментальных исследований. 2 ил„

1 табл.

ro закалке с отпуском. При этом оптимизируется темпрература отжига и сокращаются знергозатраты. Время выдержки при отжиге, установленное в зависимости от степени холодной деформации данного вида микроструктурь1 по опытной зависимости, позволяет улучшить качество металла по микроструктуре при минимально необходимых длительности отжига и затратах тепловой знергии.

Исследованиями установлено, например, что если в структуре стали У8А присутствует не менее 85 g пластинчатого перлита

1-4б (оценка по ГОСТ 8233-56), а остальное составляет пластинчатый перлит 5-7б, то в зависимости от степени предварительной холодной деформации на образование 95—

100 j зернистого перлита уходит 0.25-4,0 ч.

С увеличением доли крупнопластинчатого

1813103 перлита в исходной микроструктуре до 20—

30% процесс значительно замедляется и эа то же время образуется в 2-3 раза меньше зернистого перлита. и только после 4-х часовой выдержки металла, деформированного на 60-65%, образуется однородная структура зернистого перлита 1 — Зб, Пример, Горячекатаные рулоны высокоуглеродистой стали марки У8А и У10А по сле контроля микроструктуры, а также после последующей холодной прокатки с фиксированным суммарным обжатием, отжигали садками весом порядка 12 т в одностопных цилиндрических печахтипа ПСК180 (со стендовыми вентиляторами). В период подогрева температура по действу ощему режиму составляла 770 С, по

10 заявленному способу — 750 С вЂ” для горячекатаного металла, 700-720 С -для холоднокатаного металла. В период выдержки 20 температура составляла 730 С (по способупрототипу) и 650-750 C (в зависимости от структуры и степени нагартовки) — по заявляемому способу. Температуру выдержки по заявляемому способу назначили в зави- 25 симости от содержания в структуре пластинчатого перлита 1-4 и 5-7 баллов.

Охлаждение металла в обоих случаях производили по 10-20 С/ч до 650 С, далее печь отключали и охлаждение производили под. 30 муфелем до 100 С.

Технологические параметры и результаты выполнения заявляемого способа и способа-прототипа приведены в таблице.

На фиг,1 и 2 показаны. результаты вы- 35 полнения отжига по заявляемому способу и способу-прототипу.

Эвтектоидная сталь марки У8А (фиг.1а) с исходной микроструктурой, состоящей на

85-100% из пластинчатого перлита 1-4б, 40 после выдержки при 650-680 С в течение времени, определяемого по зависимости r=

= 0,0014я — 0,1309c + 4, на 95-100% состоит иэ зернистого перлита 1-Зб с однородным распределением карбидов (фиг.2а). Превы- 15 шение значения температуры 680 С ведет к росту балла зернистого перлита и появлению опасности образования (при температурах выше Лс1 ) пластинчатого перлита отжига при длительности выдержек 1-2 ч, 50

При температурах ниже 650 С процесс образования зернистого перлита замедляется и отожженный металл приобретает в основном структуру точечного (зернистого) сорбита, сохраняя высокую твердость, за- 55 трудняющую его дальнейшую переработку, Время выдержки при 650-680 С, необходимов для получения однородной структуры зернистого перлита, зависит от степени деформации при холодной прокатке, определяется по приведенной зависимости и колеблется от 4 ч — при нулевой деформации, до 15 мин — при деформации 60%, По способу-прототипу выдержка при температуре отжига составляет 8 — 10 ч для горячекатаного подката, и 9 — 12 ч — для холоднокатаного металла в зависимости от массы садки. Учитывая, что прогрев садки до минимального перепада температур по ее обьему, равного

20-30 С, длится порядка 7-8 ч, фактическая выдержка по способу-прототипу составляет

1 — 4 ч при температуре на 50-80 С более высокой, чем по предлагаемому способу, При этих температурах микроструктура металла представлена зернистым перлитом 1 — 6 баллов, равномерность распределения карбидов ухудшается (фиг.2в).

С уменьшением доли пластинчатого перлита 1 — 4 балла в исходной структуре стали У8А до 70-80% процесс образования зернистого перлита замедляется в несколько раз. В этом случае однородная зернистая структура 1 — 4 балла (фиг,2г) достаточно быстро образуется при 730 С, как и по способу-прототипу, но время определяется согласно формуле т= 61 10 я — 0,06я + 1,6 и колеблется в пределах 0,25-1,6 ч в зависимости от степени холодной деформации.

При длительности выдержки более 1,6 ч появляется опасность образования в структуре пластинчатого перлита отжига (фиг.2б), При температурах ниже 730ОС падает скорость образования зернистого перлита, что ведет к увеличению длительности отжига и затрат тепловой энергии.

В таблице приведены также примеры реализации заявляемого способа при отжиге зазвтектоидной стали У10А (фиг,1Б) с 90100% пластинчатого перлита 1-4б.

Экспериментально установлено, что отжиг при 700 — 710 С с выдержкой времени согласно зависимости т = 0,68 — 0,006я +

+ 0,32,0,982я позволяет получить равномерную структуру мелкозернистого перлита не более 4-го балла за время, не превышающее

1 ч (для недеформированной исходной микроструктуры), Снижение температуры отжига ведет к замедлению процесса сфероидизации. Так опытным путем установлено, например, что при 750 С доля зернистого перлита при одинаковых выдержках снижается примерно в два раза (фиг.2д). Увеличение выдержки ведет к росту балла зернистого перлита, снижение ее — к неполной сфероидизации цементитных пла6

1818103

Марка стали

Исхо ная мил ест к а

Тетлпературз выдержки.

ОС

Опытная зависимость для определения времени выдержки

Вариант выполнения

Степень холодной деформации. S

Зернистый перл ит

Выдержка, мин

Плзстинч. перлит.

5-7 б.

Плзстинч. перлит, 1-4 б..л

85-100

0-15

650-680 г 0.0014

-0.1309с+4

60 !

0-25

75 !

60-240

По заявке

По способу—

- прототипу

По заявке

730 г 6.1. 10 .2- 0.08 с + 1.6

t 0.08—

-0.006 сз+

+ 0.32 с к х 0.882 г» 0,5-0ЛХ5

20-30

0-10.

70-80

90-109

0 . 30 80

;25

60-240

700-710

У10А

Ilo заявке ио

По способу— — прототипу

730-750

750

10-20

80-90

10-25

35. 20

60-240

По заявке

730-750

2-6

По способу—

-п ототип условные обозначения: -, — время, ч; е — относительное обхтзтие, $. стин. увеличение температуры отжига до

730-750 С по способу-прототипу ведет x огрублению структуры (зернистый перлит 2бб) и опасности локального образования пластинчатого перлита отжига, что дополнительно снижает однородность структуры.

При более грубой исходной микроструктуре (80 — 90 пластинчатого перлита 1 — 4б и

10 — 20% — 5 — 7б) отжиг при докритических температурах замедляется в несколько раз, Для образования структуры зернистого перлита требуются длительные выдержки, что ведет к росту балла зернистого перлита от

1 — 2 до 6-го и значительной его неоднородности. Отжиг при 750 С и выдержке времени согласно зависимости r = 0,5-0,005 r позволяет получить структуру, состоящую практически полностью из зернистого перлита — 4-6 баллов.

Преимущества предлагаемого способа: улучшается качество металла эа счет образования более однородной и мелкозернистой структуры; оптимизируются энергоэатраты за счет более точного определения температуры и длительности отжига.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает улучшение качества металла по однородности структуры зернистого перлита на 1 — 3 балла и такому же повышению его дисперсности; снижение энергозатрат за счет более низких (на

20 — 50 С) температур выдержки для образования зернистого перлита и в ряде случаев сокращается длительность отжига, Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого способа по предварительным расчетам составит около

10 р/т металла за счет снижения энергоэатS рат, повышения стойкости термических печей и улучшения качественных показателей изделий у потребителя (однородность и уровень свойства металла после закалки с отпуском).

Формула изобретения

Способ отжига высокоуглеродистых сталей, преимущественно эвтектоидных, включегощий нагрев до заданной темпера15 туры тр, выдержку и регламентированное охлаждение,отл и чаю щи и с ятем,что,с целью снижения энергозатрат и повышения качества металла за счет оптимизации температурно-временных параметров выдерж20 ки, необходимой для образования после отжига структуры однородного зернистого перлита, в исходной микреструктуре определяют содержание пластинчатого перлита (Пп) 1-4 баллов, при содержании Пп = 8525 100оу нагРев ведУт до 650-680 С, пРи Пп <

< 857 — до 730 С, длительность выдержки в зависимости от степени холодной деформации рассчитывают по следующим зависимостям;

30 при Пп=85-100% г, =0,0014е — 0,1309 E .+ 4; при Пп < 85 j, r В - 6.1 10 я

35 — 0,06е+ 1,6.

1813103 0 20 30 40 50 65 . 10 20 30 40 50 60 степеиь хОЯОднОЙ деФОРьчции,%

Фиг, 7

1813103

Составитель А,Орешкина

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О.Густи

Редактор 3.Ходакова

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

Заказ 1590 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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