Способ изготовления проката из углеродистых и легированных сталей Советский патент 1992 года по МПК C21D8/00 

Изобретение относится к чернели металлургии, в частности к термической обработке проката из углеродистых и легированных сталей, предназначенных для холодной деформации,и может быть использовано при производстве тонколистовой стали специального назначения, подката для холодной высадки „

Цель изобретения - повышение прочностных и пластических свойств путем создания управляемой структурной неоднородности .

Пример.. Сталь, содержащую,Ј: С 0,29; Si 1,6Г; Мп 1,2; Сг 1,19; S 0,003; Р 0,03, подвергали горячей прокаiке при 1100 С на диаметр 10 мм. После этого охлаждали со скоростью 300°С/с до 780 С, далее следовал знакопеременным изгиб - цикл 1 при отношении диаметра прутка к радиусу изгиба 0,5 (радиус изгиба 20 мм). После выделения около 61/1 феррита в процессе изгиба следовало охлаждение со

скоростью 350°С/с до 20°С. После обработки свойства составили: предел текучески (СГ) 1350 Н/Мм2, временное сопротивление разрыву ((Те) Н/мм2- относительное удлинение (о) 16,5% относительное сужение ((f) 9%.

П р и м е р 2. Сталь, содержащую, %: С 0,08; Si 0,95; Мп 1,1; Сг 0,95, S 0,0029 ; Р 0,003, подвергали горячей прокатке при 1150 С на диаметр 9 мм. После этого охлаждали со скоростью ЗЮ°С/с до 730°С, далее следовал знакопеременный изгиб - 2 цикла при отношении диаметра прутка к радиусу изгиба 0,5 (радиус изгиба 8 мм). После выделения около 90% феррита следовало охлаждение со скоростью Зб5°С/с до + 2б°С После отработки получили свойства: о,7 30 Н/мм2;

Ов Н/мм2; Ј 212; у 57,53.

П р и м е р 3 (прототип). Сталь содержащую, Ъ С 0,08; Si 0,35; :-in 1,1 , Сг 0,95; S 0.002S; Р 0,003 (аналогично примеру 21,

(Л

СЛ

оэ

0 СО

подвергали горячей прокатке при 1150ЙС с 12 мм на диаметр 9 мм. После этого охлаждали со скоростью ЗЮ°С/с до 730°С, далее выдержка до выделения 53 Феррита и охлаждение со скоростью 3t 5°C/c до 20°С. Свойства составили: предел текучести ( ) 6lO Н/мм2; временное сопротивление разрыву (СГц) 720 Н/мм2; относительное удлинение (о) 8%у, сужение (() 31

П р и м е р 4. Сталь, содержащую, %. С 0, Si 1,6; Мп 1,5; Сг 1,0; S 0,003 Р 0,0025, подвергали горячей прокатке при 1125°С на толщину 5 мм. После этого -охлаждали со скоростью 300°С/с до 730°С, далее следовал знакопеременный изгиб - 1 цикл при отношении толщины листа1 к радиусу изгиба 0,2 (оадиус изгиба 25 мм). После выделения 61% фероита следовадо охлаждение со скоростью 351°С/с до + 20 С. Свойства составили: Ьд7 1280 Н/мм2,

47%.

Ь9 1593 и/мм2;

;т:

16,5%, У

П р и м е р 5 (прототип). Сталь, содержащуюД: С О,1, Si 1,6, Мп 1,5; Сг 1,П; S 0,003i P 0,0025 (аналогично примеру k), прокатывали при 1125°С (степень деформаций 43$) на диаметр 5 мм. Охлаждение со скоростью 3006С/с до , выделение 55 феррита, далее охлаждение со скоростью 350е С/с до комнатной температуры. Свойства составили: ОГ&а 1200 Н/мм2; (7 Й10°С1 8 11

у .

Таким образом, из приведенных примеров следует, что достижение более высокого комплекса свойств отмечается после обработки по предлагаемому способу (примеры 1,2,М в сравнении с обработкой по способу-прототипу (примеры 3,5).

Осуществление знакопеременного из гиба при температурах выделения из аустенина феррита (780-730°С) способствует ускорению указанного процесса выделения феррита и достижению за счет множественного зарождени более равномерного распределения мелких полиэдрических участков ферритно фазы,, Сравнительный анализ показал, что чем более равноосные структурные элементы при одинаковой мх дисперсности в металле, тем более высокий уровень пластических характеристик. Таким образом, по сравнению со спо собом-прототипом обработка по пред

.

10

15

20

35

40

дз

705369

латаемому способу приводит к получение повышенной пластичности.

Рассматривая уровень прочностных е свойств, получаемый в результате обработки по способу-прототипу, необходимо отдельно рассмотреть две части температурного интервала 780- 730°С и 730-680°С. После выдержки металла при 780 730°С вплоть до момента начала охлаждения структура состоит из выделившегося феррита и оставшегося объема аустенита, который после охлаждения со скоростью выше критической превращается в мартенсит. Однако, подвергая сталь деформации даже со степенью обжатия более 0% при температурах превышающих Аг,, скорптечность протекающих процессов динамической рекристаллизации практически полностью восстанавливает структуру металла. Поэтому аустенит после охлаждения и далее при выдержке при 780-730°С для выделения феррита 25 уже освобождается от значительного количества дефектов кристаллического строения. Неодновременность протекания процессов восстановления микроструктуры в отдельных объемах метал- JQ ла наследуется неравномерностью фер- ритной и аустенитной фазами, приводя к существенной неравноосности и разноразмерности их. Сравнительный анализ показал, что при достижении одинакового уровня прочности металла, обработанного по способу-прототипу, пластичность по способу-прототипу может быть меньше в 1,5-2 раза. Кроме этого, при одинаковой объемной доле мартенсита и неизменности степени пересыщения твердого раствора, диспергирование его участков приводит к росту прочностных свойств.

Диспергирование феррито-аустенит- ной структуры происходит, за счет цикг лического протекания процессов введения дефектов кристаллического строения при пластической деформации изгибом и протекания рекристаллизацион- ных процессов как в аустените, так и в выделяющемся феррите. После охлаждения со скоростью выше критической получается более мелкодисперсная фер- рито-мартенситная структура.

Рассматривая вторую часть температурного интервала превращения 730- 680°С необходимо отметить, что критическая точка нач ала перлитного превра50

55

; -ИЯ COO tt

:твует значению очс 730°... Ппсле горячего гюз-тмия при Аг охлаждение Л с; 7 3 0 - .J0 С приводит к началу гleРЛИТНОГГ превращения и полуиить С С-ррито-аустенитную структуру как исход-.ую для окончательной ферритс- мартенситной или бейнитной не возможно ,

По способу-прототипу после выделе1 ния 5-60% ферритной фазы быстрое охлаждение приводит к получению ферри- то-мартенситной структуры с мартенсита. Сталь с указанным количеством мэртенситной фазы обладает довольно низкими пластическими свойствами. Оптимальное количество мартенсита или продуктов его распада дли получения (наряду с высокими прочностными свойствами достаточно высокой пластичности и вязкости) не должно превышать 20-чО%. Кроме того, по мере увеличения объемной доли выделившегося феррита в остающемся аустените увеличивается концентрация растворенных атомов примеси в первую очередь атомов углерода, что приводит после охлаждения со скоростью выше критической к получению мартенсита с повышенным содержанием углерода, При последующем незначительном пластическом деформировании, например после 5%-ной деформации, рост пересыщения твердого раствора атомами внедрения на IQ-15% от общего уровня приводит к увеличению предела текучести на 1500- 2000 Н/мм7-, а предела прочности - на 1000-1500 Н/мм2. Таким образом, даже некоторое снижение объемной доли мартенсита по предлагаемому способу компенсируется получением более прочных участков мартенсита. В то же время сталь, обработанная по предлагаемому способу при сравнительно одинаковых прочностных характеристиках обладает повышенной пластичностью.

10

05369

Осуществление зн.чкоперо - е хог о изгиба с отношением ТОГЦИРЫ рпката к радиусу изгиба более 0,5 приводит к необходимости создания дефсрмирую- - щего оборудования значительной мощности. При отношении менее 0,2 количество вводимых дефектов кристаллического строения недостаточно для эффектного протекания процессов струк- турообразования, приводящих к получению полиэдрических мелкодисперсных фаз. Увеличение количества цикле в (цикл знакопеременного изгиба состоит из изгиба проката и перегиба в противоположную сторону и выравнивания до первоначальной формы) более двух приводит к достижению избыточного количества дефектов кристалJQ лического строения, что неизбежно снижает пластичность металла, а менее одного цикла - отсутствие пластической деформации.

Таким образом, предлагаемый спо25 соб повышает комплекс механических свойств (прочность и пластичность), снижает материалоемкость деталей и увеличивает их эксплуатационную стойкость .

30

Формула изобретения

Способ изготовления проката из углеродистых и легированных сталей, включающий горячую прокатку, охлаждение до 780-730°С, выдержку для выделения феррита и окончательное охлаждение со скоростью выие критической, отличающийся те-м, что, с

.Q целью повышения прочностных и пластических свойств путем создания струк (турной неоднородности в процессе выдержки при 780 730°С, прокат подвергают 1-2 циклам знакопеременного изгиба

.с с отношением толщины проката к радиусу изгиба, равным 0,2-0,5, а охлаждение со скоростью выше критической ведут до температуры конца мартенсит- ного превращения, далее - на воздухе.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к термической обработке проката из углеродистых и легированных сталей0 Цель изобретения - повышение прочностных и пластических свойств. Способ включает горячую про- . катку, охлаждение до 730-780 С, знако- перемечный изгиб с отношением диаметра прутка к радиусу изгиба 0,2-0,5 и окончательное охлаждение. Способ позволяет повысить комплекс механических свойств и эксплуатационную стойкость деталей.