СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ СТАЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК C21D8/06 C21D3/06 

Описание патента на изобретение RU2086669C1

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к способу термической обработки для удаления водорода и повышения пластичности в сталях, преимущественно бейнитного класса.

Известен способ термической обработки для удаления водорода из заготовок сталей [1] включающий охлаждение их на воздухе с нерегулируемой скоростью с температуры конца горячей пластической деформации до 500 600oC, выдержку, замедленное охлаждение в неотапливаемых колодцах в течение не менее 45 ч с последующим охлаждением на воздухе.

Однако известный способ не обеспечивает эффективного удаления водорода из сталей, поскольку в сталях бейнитного класса при температурах 500 600oC характерна высокая устойчивость переохлажденного аустенита, и в условиях замедленного охлаждения за период выдержки в неотапливаемых колодцах скорость диффузии водорода слишком мала, а растворимость водорода в аустените большая, в результате чего происходит лишь перераспределение его в объеме металла. Поэтому наличие в заготовках избыточного водорода приводит к ухудшению пластических и вязких свойств готового проката, образованию поперечных и продольных трещин, разрушению стержней под собственным весом и требует немедленной обезводороживающей обработки, что в современных условиях массового производства трудноосуществимо.

Известен способ термической обработки для удаления водорода из заготовки сталей бейнитного класса [2] включающий охлаждение заготовок после горячей пластической деформации со скоростью 3 6oC/мин до температуры на 30 - 50oC ниже окончания перлитного превращения, выдержку в колодцах в течение 15 20 ч с последующим охлаждением на воздухе.

Основным недостатком этого способа является замедленная диссорбция водорода из-за наличия в структуре стали большого количества аустенитной составляющей, приводящее, в конечном счете, к снижению пластичности и вязкости готовой продукции и образованию трещин из-за избыточного количества диффузионно-подвижного водорода.

Известный способ удаления водорода из заготовок сталей бейнитного класс наиболее близкий по технической сущности к заявляемому и выбран в качестве прототипа.

Задача изобретения состоит в разработке способа термической обработки, направленного на достижение технического результата: удаление водорода, повышение пластичности, исключение трещинообразования, повышение относительного удлинения, увеличение угла загиба в холодном состоянии, повышение ударной вязкости.

Указанный технический результат достигается тем, что заготовки стали после пластической деформации охлаждают сначала со скоростью 60 15oC/мин до температуры T Aс1 (плюс 20 минус 30)oC, затем со скоростью 1,0 4,5oC/мин до температуры на 10 20oC выше конца ферритно-перлитных превращений с последующей выдержкой в неотапливаемых колодцах в течение 10 30 ч с последующим охлаждением на воздухе.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный способ отличается от известного скоростями охлаждения как до, так и в зоне Ac1 (плюс 20 минус 30)oC, а также температурой ковша охлаждения на 10 30oC выше зоны ферритно-перлитных превращений.

Таким образом, заявленный способ соответствует условию патентоспособности "новизна".

Совокупность признаков заявленного способа позволяет достичь указанный технический результат. В способах, приведенных в дополнительных источниках информации, указанный технический результат не достигается. Таким образом, заявленный способ соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Пример 1. Заготовки диаметром 70 мм из стали 20ХГ2Т бейнитного класса с температуры конца прокатки 1020oC до температуры 760oC, (Ac1 + 20oC), охлаждали со скоростью 15oC/мин, затем собирали в переносной "карман" в плотно уложенный пакет и проводили последующее охлаждение со скоростью 45oC/мин до температуры 660oC, (+20oC конца области ферритно-перлитных превращений), а затем весь металл плавки уложили в неотапливаемые колодцы и с закрытыми крышками охлаждали в течение 10 ч.

Готовый сортовой прокат (арматурные стержни диаметром 14 мм) без дополнительной обезводораживающей обработки имел высокую пластичность (δ5=12-18,5% загиб в холодном состоянии 180o при C 3d), ударная вязкость KCU при плюс 20oC равна 10 12 H/мм2, а при минус 60oC 41,5 6 H/мм2.

Продольных и поперечных трещин после прокатки и хранения на складе не обнаружено.

Пример 2. Заготовку диаметром 90 мм из стали 22Х2Г2СР после горячей пластической деформации с температуры конца прокатки 1050oC охлаждали в потоке воздушной смеси при расходе воды 8 м3/ч и давлении воздуха 1,8 атм со скоростью 25oC/мин до температуры 745oC (Ac1 - 30oC). После этого металл собирали в переносный "карман" и приводили в принудительное управляемое охлаждение со скоростью 3oC/мин до температуры 630oC (+10oC конца зоны ферритно-перлитных превращений), а затем заготовки всей плавки плотно уложили в неотапливаемые колодцы и с закрытыми крышками охлаждали в течение 20 ч.

Готовый сорт без дополнительной обезводораживающей обработки имел высокую пластичность (δ5=10-16% загиб в холодном состоянии 180o при C 3d), ударная вязкость КС при +20oC равна 11,2 11,8 Дж/см2, а при минус 60oC 4,6 7,2 Дж/см2. Продольных и поперечных трещин после прокатки и хранения на складе не обнаружено.

Температуру и скорость охлаждения всего опытного металла контролировали по закладной термопаре. Пробы на содержание водорода отбирали сразу после прокатки и после конца охлаждения в неотапливаемых колодцах. Для исключения диффузионных процессов образцы для определения водорода после горячей пластической деформации с температуры конца прокатки закаливали в воде и до начала анализа хранили в жидком азоте.

Конкретнее режимы обработки по предлагаемому и известному способам и результаты исследования металла приведены в таблице. В таблице также представлены результаты исследования стали, подвергнутой способам удаления водорода из заготовки:
способом заявляемым,
способом за пределами заявляемого,
известным способом (прототип).

По результатам исследования заявленный способ обладает преимуществом по сравнению с прототипом: повышает пластические свойства и ударную вязкость готовой продукции, исключает в ней трещинообразование.

Приведенные примеры конкретного выполнения заявленного способа подтверждают соответствие условию патентоспособности "промышленная применимость".

Похожие патенты RU2086669C1

название год авторы номер документа
Способ удаления водорода из заготовок сталей 1990
  • Козлов Николай Петрович
  • Тишков Виктор Яковлевич
  • Моисеев Борис Алексеевич
  • Тюрин Арнольд Владимирович
  • Молотков Арнольд Александрович
  • Скорохватов Николай Борисович
  • Рябинкова Валентина Константиновна
  • Сорокин Александр Михайлович
SU1730179A1
СПОСОБ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ И УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ 1996
  • Лебедев В.В.
  • Ривкин С.И.
  • Животовская Т.В.
  • Щагина Н.Е.
  • Сафронова А.А.
  • Ефимова В.И.
RU2135605C1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОКАТА ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 1999
  • Тишков В.Я.
  • Чурюлин В.А.
  • Дьяконова В.С.
  • Демидова А.А.
  • Попова Т.Н.
  • Квасникова О.О.
  • Рослякова Н.Е.
  • Зикеев В.Н.
  • Клыпин Б.А.
  • Корнющенкова Ю.В.
RU2148660C1
ПЛАКИРОВАННАЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ ЛИСТОВАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКОЙ 1995
  • Родионова И.Г.
  • Фалкон В.И.
  • Тишков В.Я.
  • Яськин В.Н.
  • Осипов А.Ф.
  • Беляев В.Ф.
  • Бакланова О.Н.
  • Сорокин В.П.
  • Голованов А.В.
  • Губанов В.И.
RU2077984C1
Способ термической обработки проката 1989
  • Козлов Николай Петрович
  • Басов Геннадий Алексеевич
  • Бочкова Вера Николаевна
  • Бушин Владимир Ильич
  • Алексеев Юрий Никифорович
  • Стариков Владимир Николаевич
  • Минухин Яков Израйльевич
  • Сарамутин Валерий Иванович
SU1731834A2
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ И УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ 2015
  • Дегтярев Александр Федорович
  • Егорова Марина Александровна
  • Назаратин Владимир Васильевич
  • Повеквечных Сергей Алексеевич
  • Лазарев Виктор Васильевич
RU2672718C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ШТРИПСОВ В РУЛОНАХ 2010
  • Филатов Николай Владимирович
  • Акимов Владимир Анатольевич
  • Торопов Сергей Сергеевич
  • Палигин Роман Борисович
RU2436848C1
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОКАТА 1999
  • Айзатулов Р.С.
  • Морозов С.И.
  • Сафронов А.А.
  • Недорезов В.А.
  • Трегубов В.В.
  • Клепиков А.Г.
  • Зезиков М.В.
  • Маслаков А.А.
  • Черненко В.Т.
  • Горбачев В.П.
  • Турмин Ю.П.
  • Чернов И.М.
  • Костин Н.Ф.
RU2169198C2
Способ производства толстолистового проката с повышенной деформационной способностью (варианты) 2019
  • Эфрон Леонид Иосифович
  • Рингинен Дмитрий Александрович
  • Багмет Олег Александрович
  • Головин Сергей Викторович
  • Ильинский Вячеслав Игоревич
  • Матросов Максим Юрьевич
  • Кичкина Александра Андреевна
  • Шульга Екатерина Викторовна
RU2709071C1
Способ термической обработки проката 1987
  • Басов Геннадий Алексеевич
  • Бочкова Вера Николаевна
  • Бушин Владимир Ильич
  • Иводитов Альберт Николаевич
  • Козлов Николай Петрович
  • Минухин Яков Израйльевич
  • Сарамутин Валерий Иванович
  • Хмельнов Юрий Романович
SU1502628A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 086 669 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам термической обработки для удаления водорода и повышения пластичности в сталях, преимущественно бейнитного класса. Техническим результатом является удаление водорода, повышение пластичности, исключение трещинообразования, повышения относительного удлинения, увеличения угла загиба в холодном состоянии и повышения ударной вязкости. Сущность: способ включает охлаждение заготовок после горячей пластической деформации сначала до температур Ac1 - (плюс 20 - минус 30)oC со скоростью 15 - 60oC/мин, затем до температур на 10 - 20oC выше конца зоны ферритно-перлитных превращений со скоростью 1,0 - 4,5oC/мин, дальнейшую противофлокенную обработку в неотапливаемом колодце в течение 10 - 30 ч с последующим охлаждением на воздухе. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 086 669 C1

Способ термической обработки заготовок из сталей преимущественно бейнитного класса, включающий охлаждение после горячей деформации, выдержку в колодце и окончательное охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что охлаждение после деформации ведут сначала до Ac1 (20 30)oС со скоростью 15 60oС/мин, затем до температуры на 10 20oС выше конца ферритоперлитных превращений со скоростью 1,0 4,5oС/мин, а охлаждение в колодце осуществляют в течение 10 30 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2086669C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Склюев П.В
Водород и флокены в крупных поковках
- Машгиз, 1963, с
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Способ термической обработки заготовок из сталей бейнитного класса 1974
  • Гуляев Александр Павлович
  • Ананьевский Михаил Григорьевич
  • Ильченко Михаил Михайлович
  • Бочков Николай Григорьевич
  • Козлов Николай Петрович
  • Вышванюк Иван Михайлович
  • Алексеев Юрий Никифорович
  • Абасов Аскер Аскерович
SU501086A1
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1

RU 2 086 669 C1

Авторы

Козлов Н.П.

Моисеев Б.А.

Сисев А.П.

Степанов В.П.

Мелькумов И.Н.

Сидорина Т.Н.

Тюрин А.В.

Даты

1997-08-10Публикация

1994-11-10Подача