Способ термомеханической обработки стальных изделий

 

Использование: для изготовления стальных изделий. Способ включает нагрев со скоростью выше 50^oС/с до температур от А_с1 до А_с3 + 200^oС, деформацию прокаткой со степенью 45 - 80%. Для доэвтектоидных сталей деформацию ведут при температуре конца прокатки выше межкритического интервала, а для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей - выше -А_r1. Ускоренное охлаждение осуществляют с получением мартенситной структуры или продуктов распада аустенита. Отпуск изделий проводят путем одно- или многократного циклического скоростного нагрева. 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области термомеханической обработки (ТМО) сталей и может быть применено для изготовления стальных изделий.

Известны способы термомеханической обработки, позволяющие повысить комплекс свойств изделий [1, 2, 3] Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий нагрев до температуры аустенитизации, пластическое деформирование в процессе изотермической выдержки, закалку и отпуск [4] Однако этот способ не позволяет проводить формообразование с большими степенями и скоростями деформации, включать ТМО в производство сортового проката, требует больших затрат времени.

Цель изобретения повышение комплекса механических свойств в высокопрочном или высокопластичном состоянии стали при сокращении времени обработки и уменьшении безвозвратных потерь металла.

Предлагаемый способ термомеханической обработки стальных изделий включает нагрев со скоростью выше 50^оС/с до температуры от А_с1 до А_с3+200^оС, горячую прокатку со степенью деформации 45-80% при температуре конца прокатки для доэвтектоидных сталей выше межкритического интервала, а для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей выше А_r1, ускоренное охлаждение и отпуск. Ускоренное охлаждение осуществляют с получением мартенситной структуры или продуктов распада аустенита, а отпуск проводят путем одно- или многократного циклического скоростного нагрева.

В результате предложенной обработки возможно получение различных структурных состояний и комплексов свойств стальных изделий.

П р и м е р 1. Обработку проводили на стали 65Г. Образцы деформировали прокаткой со степенью деформации 50% скоростью деформации 5 с^-1, температурой конца прокатки 900^оС. Последеформационное охлаждение проводили со скоростью выше критической до температуры ниже точки М_н (для получения мартенситной структуры). Температура отпуска составляла 170^оС. Такая обработка (закалка + низкий отпуск) обеспечивает следующий комплекс свойств стали 65Г в высокопрочном состоянии: σ_в=1989±30 МПа, σ_0,2=1750±30 МПА, δ=6,5±1,0% Ψ= 16±4% КСV= 0,31±0,02 МДж/мм². В результате высокотемпературной деформации образуется структура динамической рекристаллизации. Аустенитные зерна характеризуются небольшим размером (22,6±0,7 мкм) и высокой плотностью дислокаций. Наследование мелкой однородной структуры аустенитом обеспечивает формирование комплекса механических свойств с высокими прочностными и пластическими характеристиками. При обычной термической обработке в представленных условиях наступало преждевременное хрупкое разрушение образцов из стали 65Г.

П р и м е р 2. Обработку осуществляли так же, как в примере 1, однако ускоренное охлаждение проводили: 1) со скоростью выше критической до комнатной температуры для формирования мартенситной структуры; 2) со скоростью выше критической до температуры 350-400^оС для формирования высокодисперсной феррито-карбидной смеси (троосто-бейнитной структуры). Смягчающую обработку проводили циклическим нагревом в интервале 750-680^оС (2 цикла) в течение 15 с для получения высокопластичного состояния стали. Структура стали 65Г после таких обработок представляет собой рекристаллизованную ферритную матрицу с располагающимися внутри субзерен мелкими сферическими карбидами. Размер частиц составляет 0,3-0,6 мкм, что соответствует 2-3 баллам зернистого перлита по ГОСТ 8233-85. По сравнению с традиционным сфероидизирующим отжигом предложенный способ обработки позволяет повысить прочностные свойства на 10% и добиться получения более равномерной и дисперсной структуры изделий.

Формула изобретения

1. Способ термомеханической обработки стальных изделий, включающий нагрев до температуры аустенитизации, горячую деформацию, ускоренное охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что нагрев проводят со скоростью выше 50 град./с до температур от Ac_c1 до Ac_c3 + 200^oС, деформацию проводят прокаткой со степенью 45 80% с регламентируемой температурой конца прокатки, ускоренное охлаждение осуществляют с получением мартенситной структуры или продуктов распада аустенита, а отпуск проводят путем одно- или многократного скоростного нагрева с окончательным охлаждением на воздухе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для доэвтектоидных сталей деформацию ведут при температуре конца прокатки выше межкритического интервала.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей деформацию ведут при температуре конца прокатки выше Ar₁.