Способ обработки стали Советский патент 1978 года по МПК C21D1/78 

Изобретение относится к термической обработке стали. Известны способы обработки стали, позволяющие получать в стали сверхмел кое зерно, которое обеспечивает высокие пластические и прочностные свойства, высокую хладостойкость, а в условиях деформации при температурах 25-0,4 температуры плавления и. скоростях деформации 10 - 10 сек проявление эффекта сверхпластичности. Известны способы обработки стали для получения сверхмелкого зерна путем легирования сталей элемектаг-ш, об разующими мелкодисперсные устойчивые карбиды и путем пластического деформирования с определенными степенями при повышенных температурах с последу ющим нагревом или без него fl и 12. . Известен также способ обработки стали путем многократного осутцествлениял упревращения 3J Первые два способа основаны на использовании, с одной стороны, зародыш вого действия мелкодисперсных частицвторой фазы, а с Другой, - на барьерном .Эффекте от частиц, весьма медленно укрупняющихся при повышенных температурах. Третий базируется на испол зевании фазового наклепа при превращении. НедостаткНхМИ первого способа является необходимость не только введения в сталь строго определенных количеств того или иного карбидообразующего элемента, но и соблюдение регламентированных по Б1 емени и температуре условий горячей гшастической деформации , обеспечивающих заданную дисперсность специальных карбидов и выделение их Б определенном re 5пepaтypнo-вpeмeннoм интервале. К недостаткам второго способа отно сятся трудность подбора суммарных степеней деформаций и их дробности, температуры деформацииf а также, последеформационных выдержек, обеспечивающих получение сверхмелкозернистой структуры. Третий способ недостаточно технологичен из-за необходимости многократного повторенняосе превращения и, кроме того, требует специальных мер, пред отвращающих коробление изделий, их окисление и обезуглероживание. Наиболее техническим решением к предлагаемому, изобретению является способ обработки стали, включающий горячьпо плас1ическую деформацию

закалку с высоким отпуском, холодную пластическую деформацию и рекристаллизациоинь отжиг 4}

Недостаток этого способа заключается в том, что после закалки сталь подвергается отпуску при температурах, близкихк критическим 700-720 С. При столь высоких температурах отпуска карбидные частицы достигают значительных размеров, а в ферритной матрице начинают проходить процессы рекристаллизации, приводящие к укреплению зерен. Последующая холодная пластическая деформация и рекристалпизационный отжиг приводят к дальнейшему укрупнению карбидных частиц и росту ферритных зерен.

Структура, полученная по такому способу, приведет к снижению склонности к холодному формоизменению и подавлению эффекта сверхпластичности.

Цель изобретения - получение равномерной сверхмелкозернистой структуры. Обеспечивающей повышение склонности к холодному формоизменению и реализации эффекта сверхпластичности.

Это достигается тем, что отпуск после закалки производят ниже температуры рекристаллизации мартенсита при 400-650°С, а холодную пластическую деформацию осуществляют со степенями 10-401, при этом нагрев под последующий рекристаллизационный отжиг ведут со скоростью 1О-ЗОО /сек.

В зависимости от содержания в стали углерода температура отпуска может варьи| оваться. Для сталей с 0,3-0,4% углерода оптимальной температурой отпуска является 400-450с, а дпя сталей с 0,8-1,0% углерода - 600-650°С.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что сталь закаливают на мартенсит г отпускают.при температуре 400-650°С, затем подвергают холодной пластической деформации со степенью lb-40% и отжигают при температуре рекристаллизации. Причем скорост . нагрева под рекристаллизационный отжиг составляет 10-300VceK.

Закалка стали на мартенсит и отпус при 400-650 С необходимы для получениглобулярных карбидов, равномерно распределенных в перекристаллизованной матрице, дисперсность которых регулируется температурой и длительностью .

Для формирования в стали сверхмелкозернистой структуры необходимо после отпуска ввести в материал определенный избыток дислокаций одного зна.ка перед рекристаллизационным отжигом Это осуществляется с помощью холодной пластической деформации, а диапазон деформаций от ю до 40% в сочетании с различной температурой отпуска посл закалки позволяет при последующем отжиге получать различный размер ферритного зерна и карбидных частиц. Деформация менее 10% близка к критической и может привести к нежелательному укрупнению зерна. Повышение деформации выше 40% нецелесообразно из-за возможного образования трещин при холодной деформации стали, отпущенной при 400650°С.

Еще одним рычагом, позволяющим регулировать размер зерна феррита, является скорость нагрева под отжиг, которая выбирается исходя из температуры отпуска после закалки и степени холодной пластической деформации.

Пример 1.Сталь,содержащую

0,45% С, закаливают на мартенсит,

ютпускают при , подвергают холодной пластической деформации с обжигом 20%, а затем отжигают при 650°С, причем нагрев под отжИг ведут со скоростгью .

В результате такой обработки размер зерна феррита составляет 3-5 мкм, а временное сопротивление разрыву 60 кг/мм, относительное сужение -

72 %.

Пример 2.Сталь, содержащую 0,8% С закаливают на мартенсит, отпускают при бООс, подвергают холодной пластической деформации с отжигом

40%, а затем отжиггиот при , причем нагрев под отжиг ведут со скоростью .

В результате такой обработки размер зерна феррита составляет 1-2 мкм, временное сопротивление разрыву- 75 кг/мм относительное сужение - 64 %.

Пример 3.Сталь, содержащую .0,8% с, закаливают на мартенсит, отпускают при 500°С, подвергают холодной пластической деформации с обжатием 30%, а затем отжигают при , .причем нагрев под отжиг ведут со ско.ростью 100°/сек,

После такой обработки при последующей пластической деформации при со скоростью 10 сек до зтигается удлинение 250-280 %, а предел текучести 7-9 кг/мм .

Формула изобретения

Способ обработки стали, включающий закалку с отпуском, холодную пласти5в ческую деформацию и отжиг, отличающийся тем, что, с целью получения сверхмелкого зерна, отпуск производят ниже температуры рекристаллизации мартенсита при 400-650 с, ховО лодную пластическую деформацию осуществляют со степенями 10-40 %, а нагрев под отжиг ведут со скоростыо 10300 /сек.

Источники информации, принятые во 65 внимание при экспертизе 1 .Абрахамсон Э.П. Сверхмелкое эерно в металлах. И., Металлургия, 1973, с.82-89. 2.O.T).&c) el аИ Ser-ipld metal urg«ca, 1975, 9, 5, р.569-574. 3.Портер Л.Ф.,Дабковски Д.С.Сверхмелкое зерно в металлах.М.,Металлургия,1973, с.135-164. 4.Авторское свидетельство СССР 5 369152,кл.С 21 D 1/78,11970.