Способ термической обработки стальных листов Советский патент 1992 года по МПК C21D1/18 C21D9/46 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам термической обработки стальных листов из низколегированных сталей.

Известен способ производства высокопрочной листовой стали с высокой вязкостью, содержащей азота 0,02%, путем нагрева листа до температуры в интервале Act - Асз за 0,5 - ЗС мин, охлаждения до 350 - 500°С со скоростью 1 °С/с и выдержки при этой температуре 0,5 - 30 мин с последующим охлаждением до комнатной температуры.

Недостатком данного способа является низкая температура термической обработки, недостаточная для растворения карбо- нитридных включений.

Известен способ производства толстолистового металла преимущественно с углеродным эквивалентом Сзк. 0,447 - 0,660%, включающий нагрев листового металла до Асз + (30 - 50)°С с удельным временем нагрева 1,0 - 1,3 мин/мм и охлаждением на воздухе до Ап со скоростью 10 - 15°С/с для стали с СЭк. 0,534% и со скоростью 0,5 - 10°С/с для стали с Сэк. 0,605 %.

Недостатком этого, способа является низкая температура нагрева металла и отсутствие времени выдержки при заданной температуре, не обеспечивающие растворение достаточного количества карбонитрид- ной фазы в аустените и равномерного ее распределения внутри зерна при фазовом превращении в мелкодисперсном виде, что способствует снижению ударной вязкости при отрицательных температурах.

VI

ю

Os

Ч) 00

Наиболее близким по температурному режиму термической обработки является способ термической обработки низкоуглеродистой стали, включающий нагрев под закал ку,до 950 - 1200°С с выдержкой в течение 60 - 240 с последующим подстужи- ванием со скоростью 2-5 град/с до температуры межкристаллического интервала, а отпуск проводят при 500 - 650°С в течение 6-20 мин.

Недостатком известного способа является технологическая сложность, заключающаяся в ступенчатости операций (нагрев, подстуживание, закалка и т.д.), снижающаяся производительность нагревательных аг- регатов.

Кроме того, недостатком известного способа является высокая температура нагрева (1200°С) с выдержкой в течение 60 - 240 с, при которой происходит рост зерна металла вследствие растворения и коагуляции барьерных частиц, что снижает механические свойства стали.

При этом, недостатком известного способа является низкая температура закалки (в интервале Aci - Асз) и отпуска (в интервале 500 - 650°С), что не способствует повышению механических свойств. Кроме того, неограниченное время нагрева под закалку и отпуск не исключает случаи образования трещин при термообработке толстых листов:

Целью изобретения является разработка способа термической обработки стальных листов, содержащих 0,01 -0,019% азота и 0,04 - 0,12% ванадия, позволяющего получать повышенную ударную вязкость, высокие прочностные и пластические свойства.

Поставленная цель достигается тем, что листы из стали с содержанием 0,01 - 0,19% азота и 0,04 - 0,12% ванадия нагревают до температуры на 60 - 100°С выше точки Асз с удельным временем нагрева 1,2 - 2,0 мин/мм, выдерживают 1,5 - 2,0 мин/мм и охлаждают в воде (или на воздухе) с последующим отпуском по режиму: нагрев до 650 - 710°С с удельным времени нагрева 0,5 - 1,5 мин/мм, выдержка 0,3 - 1,0 мин/мм и охлаждение на воздухе.

Наличие азота и ванадия в указанных пределах в сочетании с реализацией приведенных режимов термической обработки позволяет повысить механические свойства в результате дисперсионного упрочнения нитридами ванадия, которое повышает ус- тойчивость переохлаждения аустенита, что приводит к уменьшению структурной неоднородности и повышению пластических свойств.

При содержании азота менее 0,01% и ванадия менее 0,04% начинают снижаться прочностные свойства металла, а при содержании этих элементов более 0,019 и 0,12% соответственно повышается склонность металла к охрупчиванию.

При нагреве листа под закалку или нормализацию с удельным временем нагрева менее 1,2 мин/мм получают развитие термические напряжения, которые приводят к образованию трещин, при нагреве с удельным временем более 2,0 мин/мм снижается производительность нагревательных агрегатов.

При отпуске с удельным временем нагрева менее 0,5 мин/мм развиваются термические напряжения, приводящие к возникновению трещин, при нагреве с удельным временем более 1,5 мин/мм снижается производительность нагревательных агрегатов.

При выдержке под закалку или нормализацию менее 1,5 мин/мм не завершается требуемое растворение нитридной фазы, необходимое для дисперсионного упрочнения, и прочностные свойства не достигают требуемой величины, при выдержке более 2,0 мин/мм отмечается рост зерна аустенита. в результате чего снижается уровень ударной вязкости.

При выдержке в процессе отпуска менее 0,3 мин/мм не завершается релаксация напряжений и отпуск структуры, при выдержке более 1,0 мин/мм происходит коагуляция карбонитридной фазы, что снижает прочностные свойства металла.

Нагрев листа под закалку (нормализацию) ниже температуры Асз + 60°С не обеспечивает растворение карбонитридной фазы и не повышает механические свойства, нагрев листа выше температуры Асз + 100°С вызывает рост зерна аустенита, что снижает уровень ударной вязкости.

При нагреве под отпуск ниже 650°С не завершается релаксация напряжений и отпуск структуры, при нагреве выше 710°С происходит коагуляция карбонитридной фазы и снижение прочностных свойств.

Предлагаемый способ термической обработки стальных листов из хромкремне- марганцевой стали состава, %: углерод 0,12., марганец 1,5; кремний 0,56; хром 0,54; ванадия 0,07; азот 0,011; сера 0,023; фосфор 0,020; алюминий 0,011. внедрен на металлургическом комбинате, Асз (расч.) - 884°С.

Листы толщиной 10 - 40 мм нагревают до 950 - 970°С с удельным временем нагрева 1,5 мин/мм, выдерживают при данной температуре 1,7 мин/мм, закалка - в воде

(нормализация на воздухе). Отпуск по режиму: нагрев до 690 - 710°С с удельным временем нагрева 0,8 мин/мм, выдержка 0,7 мин/мм, охлаждение - воздух.

В таблице приведены механические свойства листов по предлагаемому и известному способам термической обработки.

Термообработка стальных листов по предлагаемому способу за счет повышения пластических свойств и ударной вязкости при отрицательных температурах позволяет устранить возврат листа на повторную термическую обработку, тем самым снизить затраты на производство 1 т листа на 3 руб. До внедрения способа термической обработки стальных листов, содержащих 0,01 - 0,019% азота и 0,04 - 0,12% ванадия, возврат на повторную термическую обработку составлял 25%.

Формула изобретения Способ термической обработки стальных листов преимущественно с содержанием 0,01 - 0,019% азота и 0,04 - 0,12%

ванадия, включающий нагрев под закалку, выдержку, закалку, нагрев под отпуск, выдержку и охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных, пластических свойств и

ударной вязкости при отрицательных температурах, нагрев под закалку ведут до температуры на 60 - 100°С выше точки Асз с удельным временем 1,2 - 2,0 мин/мм, выдержку при этом осуществляют в течение

1,5 - 2,0 мин/мм, закалку проводят охлаждением до комнатной температуры, нагрев под отпуск ведут до 650 - 710°С с удельным временем 0,5 - 1,5 мин/мм и выдержкой в течение 0,3 - 1,0 мин/мм.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам термической обработки стальных листов из низколегированных сталей. Цель - повышение прочностных, пластических свойств и ударной вязкости при отрицательных температурах, Способ включает нагрев под закалку стали, содержащей 0,01-0,019% азота и 0,04 - 0,12% ванадия, до температуры на 60 - 100°С выше точки Асз с удельным временем 1,2 - 2,0 мин/мм, выдержку в течение 1,5-2 мин/мм, закалку до комнатной температуры, нагрев под отпуск до 650 - 710°С с удельным временем 6,5 - 1,5 мин/мм и выдержкой в течение 0,3 - 1 мин/мм и охлаждение на воздухе. 1 табл.