Способ сфероидизирующей обработкиСТАли Советский патент 1981 года по МПК C21D7/14 C21D8/00 

1

Способ относится к механической обработке металлов в сочетании с термической с изменением физических свойств путем деформации.

Известен способ обработки заэфтектоидных легированных сталей, по. которому изделие нагревают до температуры вьше Аст и Лет + 220-240°С, после чего следует закалка и отпуск 1.

Известен способ сфероидизирующей обработки сталей мартенситного класса, включающий нагрев до. температуры А(-, + 50°С, подстуживание до температуры Aj. + 40°С, деформацию при непрерывном охлаждении в интервале (АС, + - (АС - 60°С), охлаж.дение на воздухе и отпуск в течение 4-6 ч 2 .

Однако существующий способ непригоден для заэвтектоидной стали, содержащей более 0,8% углерода. Подстуживание от температур аустенитной области до надкритических температур приводит к выделению вторичного цементита в виде карбидной сетки по границам аустенитных зерен вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените при охлаждении ниже-Arm, Последующая деформация при надкритит ческих температурах не устраняет

неблагоприятное расположение и размер этих выделений,хотя и приводит к дроблению их и динамической сфероидизации. Наличие крупных выделений карбидов, расположенных по границам бывших аустенитных зерен, снижает качество сфероидизации, ухудшает свойства изделий после окончательной термической обработки.

10

Цель изобретения - сфероидизация избыточных карбидов в заэвтектоидной углеродистой и легированной стали и улучшение качества сфероидизации карбидов.

15

Указанная цель достигается тем, что в способе включающем нагрев до температуры аустенитизации, подстуживание и деформацию при непрерывном охлаждении в области над-и подкрити20ческих температур,охлаждение на воздухе и отпуск в течение 4-6 ч, сталь перед деформа ией при над-и подкритических температура-х дополнительно деформируют с обжатиями 20-60% в

25 интервале температур (Arm + 30 С) Arm.

Деформацию в области над-и подкритических температур проводят в два этапа: в надкритическом 1 нтервале при температурах на 10-70 Г

30

выше Ar с обжатиями 40-80% и в подкритическом интервале при температурах на lO-SC-c ниже Аг с обжатиями 20-50%.

Пластическая деформация при температурах Arm +30-с предварительно аустенитизированной стали способствует вьзделению равномерно распределенных дисперсных избыточных карбидов равноосной формы в аустенитной матрице при послёдующем подстуживании. При деформации в аустенитной матрице при последующем подстуживании в интервале температур {Airra + ЗОО ) - Arm происходит измельчение зерна аустенита. вследстви развития процесса динамической рекристаллизации. Возникающие при это зерна аустенита характеризуются развитой субструктурой, что приводи к выделению избыточной фазы внутри аустенитных зерен на дефектах кристаллического строения, а также на развитой межфазной поверхности в виде равноосных, дисперсных, равномерно распределенных в объеме металла, карбидов. Повышение температуры при этом недопустимо, так как может привести к развитию собиртельной рекристаллизации и стоку дефектов на границы зерен. Степень деформации меньше 20% недостаточна для измельчения зерна аустенита и образования развитой субструктуры внутри аустенитных зерен. Повьлшение обжатий более 6-0% не влияет на размер аустенитного зерна.

Деформация в надкритическом интервале температур приводит к изменению механизма распада аустенита: вместо нормального реализуется анормальный распад с образованием преимущественно зернистого перлита, вследствие выделения эвтектоидного цементита на избыточных карбидах и зарождения его на дефектах кристаллического строения (преимущественно краевых дислокациях). Деформация в этОм интервале должна осуидествлят.ься при температурах Лг + (10-70°С), чтобы, с одной стороны, выделилось количество избыточных карбидов, необходимое для гетерогенного зарождения эвтектоидных карбидов по всему объему, с другой, чтобы предотвратить распад аустенита по нормальному механизму на пластинчатый перлит. Для того, чтобы процесс деформации охбатывал все кристаллы металла, чтобы дефекты кристаллического строения ге ерировались во всех зернах аустенита, деформацию следует проводить с обжатиями более 40%. Лри повышении обжатий более 80% плотность дефектов внутри аустенитных зерен остается практически постоянной.

Деформация при подкритических температурах приводит к динамической сфероидизации пластинчатых карбидов. Одновременно происходит укрупнение дисперсных зернистых карбидов за время, соизмеримое со временем пластической деформации (динамическая оагуляция) . Так как этот процесс диффузионный, зависит оу температуры и протекает тем интенсивнее, чем выше температура деформации, обработку следует проводить не ниже температур Аг - (Аг ). При этом процессы динамической сфероидизации развиваются за время деформации при обжатиях более 20%. Обжатия более 50% приводят к образованию текстуры, что снижает качество сфероидизации.

Пример 1. На лабораторном стан-дуо с диаметром валков 260 мм при скорости прокатки 0,204 м/с проводят деформацию образцов из стали ШХ15 с обжатиями 20-60% после аустенитизации при температуре 950 и подстуживании до . Затем образцы подстуживают до 750°С и деформируют с обжатиями 40-80% и,наконец подстуживают до 680°С и деформируют с обжатиями 20-50%. После этого следует охлаждение на воздухе и отпуск при в течение 4 ч.

Пример 2. В кузнечно-прессовом цехе проводят обработку поковок из стали 9ХС по следующей технологической схеме: аустенитизация при , подстуживание до 820°С, деформация с обжатиями 40%, подстуживание до 720°С, деформация с обжатиями 30%,охлаждение на воздухе,отпуск при 720°С в течение 4 ч.

Данные сведены в таблицу.

Использование предлагаемого способа -сфероидизирующей обработки заэвтектоидной углеродистой и легированной стали обеспечивает использование нагрева под горячий передел для осуществления сфероидизирующей обработки заэвтектоидной углеродистой и легированной стали и исключает из технологической схемы специальные меропрлятия для ликвидации карбидной сетки,Кроме того,повышается качество сфероидизирующей обработки вследстви создания равноосных, равномерно распределенных карбидов за счет сфероидизации избыточных карбидов при температурах Arm + и уточнения температурно-деформационных параметров в области температуры + (10- 70°С) - Аг - 500С и благодаря этому повышение комплекса механическмх свойств и конструктивной прочности после окончательной термической обработки.

Предла- UK 15 гаемый

9ХС

100 100 100 40 100 100

Иэвест- ШХ15 20х ный

Х20х

Х100

Формула изобретения 1. Способ сфероидизирующей обработки стали, преимущественно заэвтектоидной, включающий нагрев до температуры аустенизации, подстуживание и деформацию при непрерывном охлаждении в области над-и подкритических температур, охлаждение на воздухе и отпуск, отличаю, щийся тем, что, с целью улучшения кйчества сфероидизации карбидов, перед деформацией при над-и подкритических температурах сталь дополнительно деформируют с обжатием 20-60% в интервале (Arm + ) - Arm.

680

60

100

Есть

680

20

6 С

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР i 490848, кл. С 21 D 7/14, 1974.