Способ производства поковок из штамповых сталей типа 5хнм

Изобретение относится к производству поковок из штамповой стали типа 5ХНМ, предназначенных для изготовления штампов для горячей штамповки. В процессе выплавки стали в нее вводят кальций в количестве от 0,0005 до 0,003%. Затем осуществляют ковку, при которой перед первым выносом слиток нагревают в печи до температуры 1200-1220°С с удельной выдержкой из расчета τуд=1,7-2,5 мин на мм сечения, определяемой по размеру средней части слитка. Перед вторым выносом поковку нагревают в печи до температуры 1200÷1220°С с удельной выдержкой из расчета τуд=0,8-1,3 мин на мм сечения, определяемой по размеру средней части поковки. Затем осуществляют термическую обработку полученной поковки. В результате обеспечивается повышение сопротивления хрупкому разрушению поковок в процессе их изготовления. 2 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству поковок из штамповых сталей с повышенным сопротивлением хрупкому разрушению из слитков массой от 10 до 140 тонн.

Известен способ изготовления поковок из сталей (ковка и штамповка: Справочник. Т.1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка) под ред. Е.И. Семенова - М.: Машиностроение 1985 г. - 568 с. Однако материал поковок из штамповых сталей, изготовленные по этой технологии обладает пониженным сопротивлением хрупкому разрушению.

Наиболее близкой по технической сущности и принятой за прототип является технология изготовления поковок из термоулучшаемых сталей перлитного класса для крупногабаритных поковок, указанная в книге (Солнцев Ю.П., Титова Т.И. Стали для Севера и Сибири. - СПб: Химиздат. 2002, - 352 с.). Данная технология включает выплавку, ковку и термическую обработку поковок. Согласно технологии в процессе ковки особое внимание обращается на температуру перед последним выносом - она должна быть ниже, чем при предыдущих выносах. Однако и эта технология не позволяет обеспечить достижения высокого качества при проведении операции ковки штамповых сталей.

Технический результат достигается тем, что способ производства поковок из штамповых термоулучшаемых сталей типа 5ХНМ включает выплавку, ковку и термическую обработку, при этом в процессе выплавки в расплав стали вводят кальций для получения остаточного содержания в готовом металле от 0,0005 до 0,003%, а при ковке перед первым выносом слиток нагревают в печи до температуры 1200÷1220°С с удельной выдержкой из расчета τуд=1,7-2,5 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части слитка в миллиметрах, а перед вторым выносом поковку нагревают в печи до температуры 1200÷1220°С с удельной выдержкой из расчета τуд=08-1,3 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части поковки в миллиметрах.

Присадка в расплав кальция в виде силикокальция, феррокальция или металлического кальция приводит к повышению микрооднородности расплава, и подавлению в процессе кристаллизации возможности образования в междендритных участках карбидов и сульфидов, охрупчивающих сталь. Кроме того, при введении кальция происходит изменение неблагоприятной остроугольной формы неметаллических включений в сферическую.

Минимальное содержание кальция в стали должно быть не менее 0,0005%. При снижении этого количества эффект образования окислов благоприятной формы и тугоплавких сульфидов (MnS+CaS) минимизируется и не обеспечивается пластичность стали при ковке, что приводит к трещинообразованию. При увеличении содержания кальция сверх допустимого значения - 0,003% образуется легкоплавкая эвтектика типа (NiCr)+(NiCr)5Ca, которая приводит к плохой деформируемости стали и возникновению горячих трещин.

Выполнение перед первым выносом длительной выдержки слитка при температуре 1200÷1220°С под проведение первой операции ковки - биллетировки одновременно обеспечивает протекание и первой стадии гомогенизации по всему объему металла.

В процессе гомогенизации литого металла имеет место диффузионное выравнивание концентрационной неоднородности, уменьшается дендритная ликвация, что способствует повышению микрооднородности слитка, и как следствие, улучшается деформируемость металла.

Несоблюдение длительности процесса удельной выдержки при нагреве слитка перед первым выносом из расчета τуд менее 1,7 мин/мм, определенной по размеру сечения средней части слитка в миллиметрах, снижает уровень диффузионного выравнивания концентрационной неоднородности. Оставшаяся в большей своей массе неоднородная по химическому составу структура слитка, в дальнейшем повторяет наследственную неоднородность и в поковке.

Увеличение же удельной выдержки из расчета τуд свыше 2,5 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части слитка в миллиметрах, приводит к значительному росту зерна, огрублению границ зерен, ухудшению деформируемости металла и повышенной окисляемости.

Вторая стадия гомогенизации слитка происходит после его биллетировки при нагреве поковки под второй вынос. При биллетировке уков металла обычно не превышает 1,1.

При незначительной степени деформация слитка интенсификации процесса гомогенизации не происходит. В связи с этим длительность нагрева под второй вынос, также не должна значительно уменьшаться при температуре 1200÷1220°С. Она должна определяться из расчета τуд=0,8-1,3 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части поковки в миллиметрах.

При длительности процесса выдержки поковки перед вторым выносом при температуре 1200÷1220°С из расчета τуд ниже 0,8 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части поковки в миллиметрах, снижается эффективность процесса гомогенизации. Увеличение же выдержки при температуре 1200÷1220°С, из расчета τуд более 1,3 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части поковки в миллиметрах, приводит к значительному росту зерна.

Проведение ковки поковок из слитков массой от 10 до 140 т, в металл которых при выплавке вводился кальций, и осуществлялась оптимальная выдержка для проведения гомогенизации, показало, что разработанная технология обеспечивает проведение операции ковки без образования дефектов типа трещин. Микроструктура металла после ковки по всему сечению достаточно однородна и состоит из зернистого перлита (фиг. 1б). В то время как после ковки поковок с отклонением от предлагаемой технологии из-за ликвационной неоднородности в центре крупногабаритных поковок обнаруживаются участки с пластинчатым перлитом (фиг. 1а) и строчечными скоплениями карбидов (фиг. 2).

Пример конкретного выполнения способа: сталь выплавляли в электродуговой печи. После рафинирования и вакуумирования на установке внепечной обработки при отливке слитка металл разливали сверху. Средний диаметр слитка массой 114,9 т составил 1800 мм, средний диаметр поковки после первого выноса - 1630 мм.

Химический состав стали от трех плавок приведен в таблице 1.

При выплавке в металл с помощью порошковой проволоки с наполнителем Fe-Са присаживали кальций. Содержание кальция в жидкой стали по результатам ковшевой пробы при разливке составило от 0,0005 до 0,003%. Слитки нагоряче (800-900°С) передавали в нагревательную печь, где нагревали до 1200÷1220°С и выдерживали в печи в течение времени, определяемого по формуле: τуд=1,7-2,5 мин/мм сечения по средней части слитка. Затем слитки подвергали ковке, включающей биллетировку и обрубку от слитка прибыльного и донного концов. После первого выноса поковки повторно нагревали в течение времени по формуле τуд=0,8÷1,3 мин/мм сечения, определенной по средней части поковки.

Затем поковки подвергали дальнейшим операциям ковки и проводили термическую обработку, включающую противофлокенную обработку, совмещенную с предварительной термической обработкой и окончательную термическую обработку - термическое улучшение.

Параметры способа и свойства металла представлены в таблице 2.

Техническая эффективность от применения предлагаемого способа производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ, по сравнению с прототипом выразится в повышении сопротивления хрупкому разрушению материала в процессе ковки.

Способ производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ, включающий выплавку, ковку и термическую обработку, отличающийся тем, что при выплавке в сталь вводят кальций с содержанием от 0,0005 до 0,003%, а перед первым выносом слиток нагревают в печи до температуры 1200-1220°С с удельной выдержкой, определяемой из расчета τуд=1,7-2,5 мин на мм сечения по размеру средней части слитка, а перед вторым выносом поковку нагревают в печи до температуры 1200-1220°С с удельной выдержкой, определяемой из расчета τуд=0,8-1,3 мин на мм сечения по размеру средней части поковки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения механической прочности 1180 - 1320 МПа, коэффициента раздачи отверстия Ac% более 20%, и угла изгиба большим или равным 40° получают холоднокатаный и отожжённый стальной лист толщиной 0,7-2 мм, химический состав которого содержит, мас.%: 0,09 ≤ C ≤ 0,11, 2,6 ≤ Mn ≤ 2,8, 0,20 ≤ Si ≤ 0,55, 0 25 ≤ Cr < 0,5, 0,025 ≤ Ti ≤ 0,040, 0,0015 ≤ B ≤ 0,0025, 0,005 ≤ Al ≤ 0,18, 0,08 ≤ Mo ≤ 0,15, 0,020 ≤ Nb ≤ 0,040, 0,002 ≤ N ≤ 0,007, 0,0005 ≤ S ≤ 0,005, 0,001 ≤ P ≤ 0,020, Ca ≤ 0,003, остальное железо и неизбежные примеси, при этом лист имеет микроструктуру, включающую мартенсит и/или нижний бейнит, и указанный мартенсит включает свежий мартенсит и/или автоотпущенный мартенсит, сумма доли поверхности мартенсита и нижнего бейнита составляет 40-70%, 15-45% доля поверхности низкоуглеродистого бейнита, от 5% до менее 20% - доля поверхности феррита, доля нерекристаллизованного феррита по отношению к общей доле феррита составляет менее 15% и менее 5% доля поверхности остаточного аустенита в форме островков, доля бывших аустенитных зёрен с размером менее по меньшей мере одного микрометра составляет 40-60% от общей численности указанных бывших аустенитных зёрен.

Изобретение относится к электротехническому стальному листу с направленной кристаллизацией, имеющему изоляционное покрытие, и к способу его изготовления. Электротехнический стальной лист имеет изоляционное покрытие, содержащее первый фосфат металла, который является фосфатом одного или более металлов, выбираемых из Al, Fe, Mg, Mn, Ni и Zn, второй фосфат металла, который является фосфатом одного или более металлов, выбираемых из Co, Mo, V, W и Zr, и коллоидный кремнезем.

Изобретение относится к области металлургии. Для улучшения магнитных свойств стального листа способ включает нагрев стального сляба до 1000-1300°C, горячую прокатку сляба, отжиг, однократную или многократную холодную прокатку с промежуточным отжигом, обезуглероживание и отжиг первичной рекристаллизации, нанесение отжигового сепаратора, состоящего из MgO и 2,0 - 15,0 мас.% сульфата магния, отжиг вторичной рекристаллизации, дополнительный выравнивающий отжиг при 830°C или выше в атмосфере с парциальным давлением H2 0,3% или более, при этом получают лист из текстурированной электротехнической стали, содержащей, мас.%: С 0,005 или менее, Si 2,0 - 4,5 и Mn 0,5 или менее, а также Sb и P в соответствующих диапазонах, удовлетворяющих: 0,01≤[Sb]≤0,20 и 0,02≤[P]≤2,0×[Sb], остальное Fe и случайные примеси, причем при возбуждении стального листа до 1,0 Тл при 50 Гц в направлении, поперечном направлению прокатки, намагничивающая сила (TD-H10) и потери в железе (TD-W10) составляют соответственно (TD-H10)≥200 А/м и (TD-W10)≥1,60 Вт/кг.

Изобретение относится к обработке и отделке полосового проката, в частности ленты, предназначенной для упаковки рулонного металла и листов в пачках. Для обеспечения в упаковочной ленте требуемого уровня физико-механических свойств в широком диапазоне толщин от 0,45 до 1,30 мм в условиях высокопроизводительного агрегата обработке подвергают холоднокатаную ленту с содержанием 0,28-0,50 мас.% углерода, при этом ленту нагревают со скоростью 4,5-8,0°С/с до температуры 930-950°С, выдерживают в расплаве свинца в течение 20-50 с при температуре 460-500°С, окрашивают поверхность и сушат, а затем осуществляют покрытие ленты воском в водно-восковой эмульсии, содержащей 20% парафина, с последующим охлаждением воздухом, имеющим температуру 60-70°С.

Изобретение относится к черной металлургии. Нержавеющая сталь имеет структуру матрицы, содержащую в объемном отношении от 40 до 80% мартенсита отпуска, от 10 до 50% феррита и от 1 до 15% аустенита.

Изобретение относится к области металлургии. Для улучшения свойства изгиба, составляющего число раз повторного изгиба 10 или более получают лист из электротехнической стали, содержащей, мас.%: C 0,005 или менее, Si от 2,0% до 5,0, Mn от 0,01 до 0,5, sol.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальной трубе, используемой для изготовления топливопровода высокого давления. Труба имеет прочность при растяжении 500-900 МПа, отношение предела текучести к пределу прочности 0,50-0,85, остаточное напряжение в окружном направлении на внутренней поверхности трубы после подвергания трубы обработке для расщепления пополам в направлении оси трубы составляет -20 МПа или менее, а также критическое внутреннее давление (IP), удовлетворяющее условию [IP≥0,41 × TS × α], (α=[(D/d)2-1]/[0,776 × (D/d)2], где TS - прочность при растяжении (МПа) стальной трубы, D - наружный диаметр стальной трубы (мм) и d - внутренний диаметр стальной трубы (мм)), α - коэффициент коррекции изменений в соотношении между внутренним давлением и напряжением, возникающим на внутренней поверхности трубы в соответствии с соотношением между наружным диаметром и внутренним диаметром трубы.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листовой стали с нанесенным металлическим покрытием, используемым в автомобилестроении. Металлическое покрытие содержит, мас.%: от 2,0 до 24,0 цинка, от 7,1 до 12,0 кремния, от 1,1 до 8,0 магния, не более чем 3,0 железа и дополнительные элементы, выбранные из Pb, Ni, Zr или Hf, при этом массовое содержание каждого дополнительного элемента не превышает 0,3, остальное представляет собой алюминий и неизбежные примеси.

Изобретение относится к стальному листу для горячей штамповки, способу его производства и изделию, полученному горячей штамповкой. Стальной лист имеет состав, включающий по меньшей мере С: от 0,100 мас.% до 0,600 мас.%, Si: от 0,50 мас.% до 3,00 мас.%, Mn: от 1,20 мас.% до 4,00 мас.%, Ti: от 0,005 мас.% до 0,100 мас.%, B: от 0,0005 мас.% до 0,0100 мас.%, P: 0,100 мас.% или меньше, S: от 0,0001 мас.% до 0,0100 мас.%, Al: от 0,005 мас.% до 1,000 мас.% и N: 0,0100 мас.% или меньше, с остатком из железа и примесей, шероховатость поверхности стального листа удовлетворяет условию Rz>2,5 мкм.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, в частности, для производства высокопрочных обсадных труб ответственного назначения. Для получения стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, высокой ударной вязкостью и пластичностью осуществляют горячую прокатку стальной заготовки с разделением на черновую и чистовую стадии, смотку проката в рулон, валковую формовку трубной заготовки с последующей сваркой ее кромок токами высокой частоты.

Изобретение относится к металлургии. Стальной лист следующего химического состава, мас.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения механических характеристик стального изделия способ включает стадии: получения нагретого стального исходного изделия при температуре от 380 до 700°С, обладающего метастабильной аустенитной структурой и содержащего, в мас.%: 0,15 ≤ С ≤ 0,40, 1,5 ≤ Mn ≤ 4,0, 0,5 ≤ Si ≤ 2,5, 0,005 ≤ Al ≤ 1,5, при этом 0,8 ≤ Si + Al ≤ 2,5, S ≤ 0,05, P ≤ 0,1 по меньшей мере один элемент из: Cr и Мо: 0 ≤ Cr ≤ 4,0, 0 ≤ Mo ≤ 0,5 и 2,7 ≤ Mn + Cr + 3 Mo ≤ 5,7, и необязательно один или несколько элементов из: Nb ≤ 0,1, Ti ≤ 0,1, Ni ≤ 3,0, 0,0005 ≤ B ≤ 0,005, 0,0005 ≤ Ca ≤ 0,005, остальное- железо и неизбежные примеси, проведения стадии горячего формования при температуре от 700 до 380°С, с суммарной деформацией εb от 0,1 до 0,7 по меньшей мере в одном местоположении нагретого стального исходного изделия для получения полностью аустенитной структуры горячеформованного стального изделия, после этого закаливания горячеформованного стального изделия путем охлаждения при скорости охлаждения VR2, превосходящей критическую мартенситную скорость охлаждения, до температуры QT, меньшей Ms, для получения структуры, содержащей от 40 до 90% мартенсита, остальное аустенит, после этого сохранения продукции при температуре выдерживания РТ в диапазоне от QT до 470°С или повторного нагрева изделия до упомянутой температуры и выдерживания при температуре РТ в течение периода времени Pt от 5 сек до 600 сек.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке жаропрочной хромистой стали мартенситного класса, применяемой для изготовления элементов котлов и паропроводов, а также паровых турбин энергетических установок с рабочей температурой пара до 650°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочному стальному материалу, используемому для изготовления труб нефтяных и газовых скважин. Материал имеет следующий химический состав, мас.%: C: от 0,30 до 1,0, Si: от 0,05 до 1,0, Mn: от 16,0 до 35,0, P: 0,030 или меньше, S: 0,030 или меньше, Al: от 0,003 до 0,06, N: 0,1 или меньше, V: от 0 до 3,0, Ti: от 0 до 1,5, Nb: от 0 до 1,5, Cr: от 0 до 5,0, Mo: от 0 до 3,0, Cu: от 0 до 1,0, Ni: от 0 до 1,0, B: от 0 до 0,02, Zr: от 0 до 0,5, Ta: от 0 до 0,5, Ca: от 0 до 0,005, Mg: от 0 до 0,005, остальное - Fe и примеси.

Изобретение относится к листу из электротехнической стали с изолирующим покрытием, превосходным по прошиваемости и стойкости к пылению, при этом в изолирующем покрытии не содержится какого-либо соединения хрома.

Изобретение относится к изготовлению закаленных деталей из листовой стали с нанесенным покрытием на основе алюминия. Способ включает получение листовой стали с предварительно нанесенным металлическим покрытием, содержащим от 4,0 до 20,0 мас.% цинка, от 1,0 до 3,5 мас.% кремния, необязательно от 1,0 до 4,0 мас.% магния и необязательно дополнительные элементы, выбранные из Pb, Ni, Zr или Hf, и остальное - алюминий и неизбежные примеси, причем соотношение Zn/Si находится в диапазоне от 3,2 до 8,0, получение заготовки, ее термическую обработку при температуре в диапазоне от 840 до 950°С для получения в стали полностью аустенитной микроструктуры, горячую формовку заготовки для получения детали, охлаждение детали с получением в стали микроструктуры, являющейся мартенситной или мартенситно-бейнитной или образованной из по меньшей мере 75% равноосного феррита, от 5 до 20% мартенсита и бейнита в количестве, меньшем или равном 10%, и фосфатирование.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячекатаной стали, используемой для изготовления компонентов двигателя и системы подвески транспортных средств.

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при изготовлении изделий горячей штамповкой. На первом этапе стальную пластину нагревают с получением структуры аустенита.

Изобретение относится к способу изготовления листовой стали, полученной из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах: 0,1≤С≤0,4, 4,5≤Mn≤5,5, 1≤Si≤3, 0,2≤Mo≤0,5, остальное представляет собой Fe и неизбежные примеси, а также к листовой стали.

Изобретение относится к материалу для изготовления пластинчатого стального сердечника и решает задачу уменьшения коэффициента заполнения пластинчатого стального сердечника за счет утончения адгезионного слоя между стальными листами.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении оправок для трубопрокатного стана. Вышедшие из строя оправки из комплекснолегированных хромистых инструментальных сталей с содержанием хрома выше 4%, каждого из карбидообразующих элементов и кремния до 1%, углерода 0,32-0,44% собирают в пучок.
Наверх