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

Изобретение относится к области термической обработки стали и может быть использовано при производстве проката повышенной прочности и пластичности, подвергаемого холодной штамповке, высадке или вытяжке.

Известен способ, заключающийся в пластической деформации при температурах на 10-40°С выше точки ACT и охлаждении на воздухе.

Недостаток приведенного способа - достижение низких пластических и прочностных характеристик, как правило не выше 20-25% удлинения при 500-600 Н/мм2 прочности.

Известен также способ производства калиброванной стали для холодной высадки, включающий горячую прокатку, охлаждение со скоростью больше критической до 710-500°С, охлаждение на воздухе, волочение со степенью 21-40% за один проход, отжиг при 550-700°С в течение 2-5 ч.

Недостаток приведенного способа - низкие прочностные свойства 450-500 Н/мм , при пластических на уровне 20- 23%.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и получаемому эффекту является известный способ, по которому прокатывают сталь на черновой и промежуточной группе клетей стана горячей прокатки, после прокатки в первой чистовой клети катанку быстро охлаждают до 500-850°С, затем подвергают ее пластическому деформированию во второй чистовой клети со степенью деформации 20-80% и охлаждают в состоянии пластического деформирования (предполагается со скоростью выше критической), осуществляя превращения в структуре.

чд

00

СЛ Ы Ю

Недостаток приведенного способа - низкие прочностные и пластические свойства после охлаждения до температурного ин- тервала 850-727°С и последующей обработки, так как получают структуру, близкую горячекатаному состоянию. После же охлаждения до температур 700-500°С и последующей обработки при повышенных прочностных свойствах отмечается снижение пластичности, что обусловлено неодно- родностью распределения деформации после обжатия на 20-80% за один проход.

Цель изобретения - повышение прочностных и пластических свойств металла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему горячую прокатку, охлаждение до температуры 700...500°С, пластическую деформацию, окончательное охлаждение со скоростью выше критической, деформацию ведут со степенью 20...40%, затем проводят выдержку в течение 5...600 с, и повторно деформируют со степенью 20...40%.

Способ осуществляют следующим образом.

Прокат, например круг, после горячей прокатки подвергают охлаждению до температуры 700-500°С, далее следует обжатие на величину 20-40%, после этого осуществляют выдержку при температуре деформации в течение 5-600 с, затем повторное деформирование на величину 20- 40% и окончательное охлаждение со скоростью выше критической.

После горячей деформации охлаждение до температур 700-500°С осуществляют со скоростью, предотвращающей распад аус- тенита. При температурах ниже Aci (700- 500°С) осуществляют деформацию полностью аустенитной структуры на вели- чину 20-40%. При этой операции вводится необходимое количество дефектов кристаллического строения, что приводит при последующей выдержке к достижению требуемого распада аустенита, т.е. выделе- нию необходимого (в зависимости от комплекса свойств) количества ферритной фазы. В результате предлагаемой операции разделения деформирования достигается более мелкодисперсная и равномерная структура металла по сечению проката. При этом одинаковому уровню прочностных свойств соответствуют более высокие значения пластических характеристик по предлагаемому способу.

Деформация со степенями менее 20% нецелесообразна из-за возможности попадания в интервал критических деформаций, что привело бы к ухудшению комплекса свойств (в первую очередь пластичности) изза неравномерности развития процессов рекристаллизации. Деформация более 40% нежелательна ввиду возможного суммирования с деформацией (20-40%) после выдержки. При этом могут возникнуть необратимые дефекты, такие как субмикрот- рещины.

Введение выдержки металла после обжатия (на величину 20-40%) позволяет сформироваться мелкозернистым полиэдрическим структурам феррита и аустенита, а также избавиться от незначительных тем- пературно-деформационных неоднороно- стей металла.

Выдержки менее 5 с недостаточно для выделения ощутимого количества феррита, который способен оказывать влияние на комплекс свойств. Увеличение длительности более 600 с привело бы к распаду остав- шегося аустенита по перлитному механизму, и, как следствие этого, - получение низкого уровня прочностных свойств.

После выделения заданного количества структурно свободного феррита, определяющего пластичность стали, прокат подвергают повторному деформированию на величины 20-40%. В процессе указанной операции вводится дополнительное количество дефектов кристаллического строения, как в феррит, так и в аустенит, что приводит к диспергированию структуры фаз (по сравнению с известным способом) и как следствие этого - до снижения более высоких прочностных и пластических свойств.

После повторной деформации на 20- 40% прокат сразу же охлаждают со скоростью выше критической для превращения аустенита в мартенсит. При охлаждении с меньшей скоростью встали происходит распад аустенита по диффузионному механизму. Это приведет к формированию феррито-перлитных структур, что ухудшит соотношение прочностных и пластических свойств металла.

Повторная деформация со степенью менее 20% близка к критическому значению - когда может наблюдаться аномальный рост зерен феррита, и, как следствие, - существенная разнозернистость и снижение пластичности. При деформации более 40%, после малых по длительности пауз, немногим более 5 с, можно наблюдать частичное наследование предыдущей деформации, а при суммировании существенно возрастает вероятность возникновения субмикронеод- нородностей, приводящих в конце обработки к микротрещинам.

П р и м е р 1. Сталь, содержащую С 0,2; Мп 1,7; Si 1,2; СгО,95, после горячей прокатки при 950°С на диаметр 8 мм охлаждали до

700°С, деформировали на 20% (на диаметр 7,2 мм) выдерживали при 700 С в течение 5 с, повторно деформировали на 20% (на диаметр 6,15 мм), охлаждали со скоростью 430 град/с. После обработки сталь обладала свойствами: предел текучести (ov) 495 Н/мм2, предел прочности (сгв ) 725 Н/мм2, относительное удлинение (6)22%. Механические свойства болтов после холодной высадки из подката с указанным комплексом свойств составили: (OT ) 920 Н/мм2, (OB ) 1043 Н/мм2, д 11 %, что соответствует комплексу свойств болтов, винтов и шпилек, изготавливаемых из стали ЗОХГСА.

П р и м е р 2. Листовую сталь, содержащую, %: С 0,1; Мп 0,83; Si 1; СгО,3, подвергали горячей прокатке при 986°С на толщину 8 мм охлаждали до 700°С, деформировали на 40% (до толщины 4,8 мм) выдерживали 600 с, повторно деформировали на 40% (до толщины 3,08 мм), охлаждали со скоростью 480 град/с. После обработки получили свойства: От 595 Н/мм2, ов 860 Н/мм2, д 28,1%, что соответствует требованиям, предъявляемым к горячекатаной листовой стали 08ГС10Т, предназначенной для глубокой вытяжки.

Примерз. Листовую сталь 09Г2С подвергали горячей прокатке при 967°С на толщину 8 мм, охлаждали до температуры 500°С, деформировали на 30% (до толщины 5,6 мм) выдерживали при этой температуре 10с, повторно деформировали на 40% (до толщины 3,4 мм), охлаждали со скоростью 390 град/с. После обработки свойства составили: От 650 Н/мм2, Ов 778 Н/мм2, , что превосходит требования, предъявляемые к стали 12Х2НМФА.

П р и м е р 4. Листовой прокат из стали 10ГС2 подвергали горячей прокатке при температуре 959°С на толщину 10 мм, охлаждали до 550°С, деформировали на 35%, выдерживали при этой температуре 12 с, повторно деформировали на 30%, охлаждали со скоростью 420 град/с. Свойства составили: От 740 Н/мм2, Ов 1033 Н/мм2, б 15%, что соответствует свойствам листов

из сложнолегированной стали 12Х2НМФА специального назначения.

П р и м е р 5. Сталь, содержащую, %: С 0,31; Мп 1,64; Si 1,23; Сг 1,2. подвергали

горячей прокатке при 980°С на круг диаметром 10 мм, охлаждали до 650°С, деформировали на 25% (на диаметр 8,2 мм), выдерживали при 650°С в течение 210 с, повторно деформировали на 40% (на диаметр 6,05 мм), охлаждали со скоростью 385 град/с. Свойства составили: ov 570 Н/мм2 , Ов 795 Н/мм2, ,8%. После холодного волочения на 70% получили проволоку диаметром 3,5 мм, которая по прочностным свойствам ( От 960 Н/мм2, ов 1100 Н/мм2)превосходит проволоку класса Врп-1 (на 250 Н/мм ), предназначенную для изготовления железобетонных конструкций.

Приведенные примеры иллюстрируют, что используя предлагаемый способ можно получать прокат из мало- и среднеуглероди- стых, низколегированных сталей с высокой деформируемостью и высокими значениями

прочностных и пластических характеристик.

Так, рядовая низкоуглеродистая сталь, обработанная по предлагаемому способу (пример 1), отвечает требованиям, предъявляемым к среднелегированной стали ЗОХГСА, а обработка низколегированной стали, такой как, например, 09Г2, 09Г2С, позволяет заменить сталь сложнолегиро- ванную, специального назначения 12Х2НМФА (примеры 3 и 4).

Формула изобретения

Способ изготовления проката из углеродистых и легированных сталей, включающий горячую прокатку, охлаждение до 700-500°С, пластическую деформацию,

окончательное охлаждение со скоростью выше критической, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных и пластических свойств, деформацию ведут со степенью 20-40%, затем проводят выдержКу в течение 5-600 с и повторно деформируют со степенью 20-40%.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству проката повышенной прочности и пластичности, подвергаемого холодной штамповке, высадке или вытяжке. Цель изобретения - повышение прочностных и пластических свойств. Сталь, содержащую 0,31 % С, 1.64% Мп, 1.23% Si, 1,2% Сг, подвергали горячей прокатке при 980°С на круг диаметром 10 мм, охлаждали до 650°С, деформировали на 25% до диаметра 8,2 мм, выдерживали при 650°С в течение 210 с и деформировали на 40% до диаметра 6,05 мм, окончательное охлаждение выполняли со скоростью 385 град/с. сл