Способ механико-термической обработки низкоуглеродистых сталей Советский патент 1979 года по МПК C21D1/78 

1

Изобретер не относится к технике упрочняющих обработок сплавов на основе железа, широко применяемых в металлургической и машиностроительной промышленности, и, в частности, для упрочнения прокатных изделий и изделий, получаемых с помощью ковки, волочения, выдавливания.

В настоящее время особенно остро стоит вопрос о повышении прочности, вязкости и хладостойкости изделий из низкоуглеродистой свариваемой стали обычного качества в связи с интенсификацией техиологических процессов, ростом статических и динамических нагрузок, освоением районов с низкими атмосферными температурами (Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока, Крайнего Севера).

Изыскание способов придания ннзкоуглеродистой стали соответствующих свойств без введения в нее дефицитных легирующих элеNfCHTOB. имеет поэтому важное народнохозяйственное значение.

Известен способ упрочнения мягких низколегированных с1алей, содержащих менее 0,3% углерода, после холодной пластической деформации, по которому после придания

изделию окончательной формы путем холодной деформации в отожженном состоянии изделие подвергают закалке с температур от 400°С до температур, близких к температуре плавления, а затем - естественному или искусственному (до 150°С) старению (отпуску). В отдельных случаях перед отпуском применяют дополнительную холодную пластическую деформацию в период времени до 2 суток после закалки i|.

К недостаткам известного способа следует отнести невозможность получения максимальной вязкости, хладостойкости при сохранении высокой прочности, а также непри.менимость к горячедеформированиым изделиям. С целью устранения указанных недостатков предлагается-способ, отличие которого состоит в сочетании охлаждения с оптимальной скоростью 30-f 100 град/сек после нагрева до аустенитного состояния с практически немедленной (через 5-40 сек с момента достижения комнатной.температуры)

деформацией на и последеформацион.ным отпуском в интервале температур 600- 700°С длительностью I час.

Предлагаемый способ механико-термической обработки заключается в следующем.

Заготовки или Поделия п любом исходном остоянии нагревают до аустенипкэго состояnin. Используют при этом либо CneHlUiJIbiiblH

паг;зсв, либо tiarpca под горячую деформаию.. если температура конца горячей де(ормзцин обеспечивает аустеннтное состояние стали, riocjje нагрева до аустенитио|-о остояния проводят охлаждсгие заготовки со скоростями 30-100 град/сек до ком атпой температуры с использовапием либо баков с соответстпуюшимн охлаждающими жидкостями, либо струйных устройств. Через 5 ,--40 сек с момента достнжеш заготовкой комнатной температуры заготовк подвергают деформации на 5-40°/о. Деформацию осуществляют при комнатной температуре любым способом. Деформированную заготовку . нагревают до температур 600--700°С и после выдержки в течение 1 чяса охлаждают на воздухе до комнатной температуры. - Предлагаемый способ позволит получить оптнмальнч1е сочетание высокой прочности, вязкости, хладостойкост) и тер.ч1 ческой стабильности, получаемых свойств для - зделий из низкоуглеродистой нелегирова гпой сталм, которая яв.ляется самь.м распростррленным копструкциоиным и строительным MaTCjiHaлом. Сталь, обладающая такими ,1и, может быть рекомендована для (О струкций в северном licnojiiieiuiH и для замены легированных сталей.

Предлагаемый способ обработки также позволяет снизить уси.лпя .холодной деформации, что дает докхтнительиьп технико-экономический эффект.

Иггтервал скоростей охлаждения согласно полученным данным обеспечивает наксн мальиую вязкость и хладостойкость; удовлетворительну 0 пластичность для осуществления последующей деформации.

При из.мененин содержания углерода (в соответстзующих пределах для низкоуглеролистой стали) оптимальная скорость охлаждения также нз.меияетс.я: опа растет при ени содержания углерода. Поэто.аду верхняя граница указанного интервала скоростей охлаждепия (100 град/сек.) соответствует стали тина 08 или армко-железу, а нижняя граница (30 град/сек ) - стали 25. Со структурной точки зрения оптимальная скорость охлаждения обеспечивает измельчение фЬрритного зерна; диспергирование и равномерное распределение выделений цементита в объеме ферритных зерен; повышение плотности дислокаций и равномерное их распределение; ослаблен.ие блокировки дислокаций примесными атомами; повышенную концентрацию вакансий.

Перечисленные структурные изменения в.ажны как с точки зрения получения оптимального комплекса свойств перед деформацией, так н для осуществ теиия последующей деформации и формирования окончателы ой структуры и свойств стали.

; ,ин осу щег i н.:яегси через весьма .малый п)()ме куток в) осле охлаж;ieni i- (5-40 сек.), чтобг-i ке успело произойти )е1( дислокаций примесными

(углерод, азот)- н сщ жепке повышепной концептрацин накансий, зафиксировашюй благодаря ускоренному охлаждению из аусте П тной области. В таких условиях усилия де()ормаци снижаются.

Температуря последефор.мацпои1юго стпуска обеспечивает значителью большую термическую стабильность свойств, н, следовательно, меньшее изменение полученного комплекса свойств при С 5арке. Повышенная температура отпуска снижает уровень остаточиых на1 ряжений, повышает пластичность и вязкость. В то }ке npe.MSi прочностные свойства сохраняются на достаточно высоком уровне, так как в связи с особенностя.ми дис.яокацип. структуры и .микроструктуры рекристаллизация и..1ет довольно вяло. При осуществлсрпги пред,ьчгаемого способа заготовки ст. 3 си диаметром 20 и длиной 400 Л1М пагрева.л.н в печи до температуры 930-950°С и о.клаждали в баке со споКОЙ1ЮЙ водой (средняя скорость о.хлаждения

f центра заготовок 45 гряд/сек). Через 30- 40 сек. с момента окончапия рхлаждеиия проводили де()ормацию ковкой на кузнечио.м молоте со степенями деформап.ии от 50 до 40%. Затем деформированные загоговки нагревали до б.., выдерживали 1 чае и ох,1аждали iia воздухе.

6i4i;f/MM

бв,Г/.М

Т хл., °С(«;,- 3,5кгм/см) Комплекс свойств, полученный для ст. 3 СП пос.,Че пред..1а1аемого способа механикотермической обработки соответчггвует требованиям СПиП П - Б.372 группь: высокоп)очных сталей. С.ледует отметить, что обычно применяемые способы упроч;{епия 1зделий, особенно массивных ;ia ст. 3 сп, не обеспечивают такого ко.мплекса свсл1ств.

При.меьепие упрочпенпо.й по HpCji.arae.мому способу низкоуглерод.истой стали в меаллокоьструкциях .позволит эко(:омит от из до металла по массе л повысить наежность этих копструкций НЛП деталей машнп.

Фо/зА у,ЧС изобретения Способ механико-термической обработки пизкоуглеродистых сталей, включаюиьий нагрев до аустеииткого состоя ия,,охлажде ие до компатрюй температуры, деформацию при 5с

одновременного повышения прочности, вяз- цнонный.отпуск проводят в интервале темпекости и хладостойкости, охлаждение с аусте-ратур 600-7{Ю°С.

ннтного состояния производят со скоростьюЙсточкики информации,принятые во вни304-100 град/сек и через 5-40 сек с момен- мание при экспертизе,

та конца охлаждения осуществляют дефор-s 1. Патент Франции № 2145057.

мацию со степенью , а последеформа-, кл. С 21 D 7/00//С 21 D 9/00. {973.

645970