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

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к производству сортового проката с пониженной твердостью. Известен способ сфероидизирующей обработки стали, заключающийся в нагреве до температуры выше АС, ох лаждении до температуры ниже Аг, выдержке при этой температуре и последующем охлажд нии на воздухе В результате такой обработки в углеродистых и легированных заэв тектоидных сталях образуется струк тура зернистого перлита, характеризующаяся пониженной твердостью. Указанный способ непосредственно не может быть применен для конструкционных доэвтектоидных сталей в структуре которых наблюдается заметное количество структурно свободного феррита. Известен способ обработки стали в котором рекомендовано перед сфер :идизирующим отжигом производить закалку стали, в том числе закалку с прокатного нагрева 2. Однако в тех случаях, когда наличие в структуре пластинчатого перлита совершенно недопустимо, режимы отжига остаются весьма длительными и не всегда обеспечивают требуемое качество, металла. Напри мер, сталь 45i предназначенная для изготовления изделий методом холодной чистовой вырубки, должна иметь предел прочности не более 52 кгс/мм при структуре, состоящей полностью из зернистого перлита. Такие свойства удается получить (к тому же, недостаточно стабильно) лишь после отжига с изотермической выдержкой пр субкритической температуре не менее 30 ч или после циклического отжига с 3 циклами. В структуре при этом зачастую встречаются участки пластинчатого перлита.Интервал отжигаемости стали 45 оказывается очень узким, что создает большивг затруднения при проведении отжига. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ сфероидизирукидей обработки стали, включающий нагрев, горячую прокатку с окончанием при 10001070 С, прерванную аакалку с окончанием 400-700°С и последующий сфероидизирующий отжиг по режиму, нагрев до Ас (10-15 С), выдержку.

охлаждение до 680-6900с и вьадержку дф завершения распада аустенита 3.

Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает необходимой степени сфероидизации и снижения твердости, а также в длительности сфероидизирующего отжига .

Цель изобретения - увеличение степени сфероидизации и снижение твердости при одновременном сокращении длительности сфероидизирующего от}жига. ,

Поставленная цель достигается тем, что в способе сфероидизирующей обработки стали, включающем нагрев, горячую прокатку, закалку и сфероиДизирующий отжиг, раскат перед последними 1-3 пропусками подстуживают до (10-15с) и осуществляют прокатку со степенью деформации не м0нее 30%, а сфероидизирующий, отжиг производят циклически.

; Сфероидизиругащий отжиг производят в два цикла путем нагрева до 790-770-с, выдержки, охлаждения до 680-700 0 и выдержки до завершения распада аустенита.

Прокатка при пониженных температурах приводит к сохранению, в аустените и последующей передаче мартенситу большей плотности дефектов 1сристаллического строения. Эти дефекты сохраняются в феррите при последующем нагреве на отжиг и передаются в значительной степени аустенту. На дефектах возникают скопления углеродных атомов и карбидные частицы, которые служат центрами кристаллизации при последующем абнормальном эвтектоидном распаде.

Кроме того, при нагреве стали, закаленной после прокатки при пониженных температурах, перед аустенитизацией сохраняется большее количество карбидных частиц. В результате отмеченных особенност€ й структуры затрудняется сдвиговое превращение, и в большей мере реализуется нормальный механизм превращения. Возникают зерна аустенита, более разоориентированные относительно друг друга. Границы этих зерен служат предпочтительными местами выделения карбидов .

После сфероидизируюи}его отжига с однократной фазовой перекристаллизацией получается структура зернистого перлита, но твердость ока:а,ываетск повышенной из-за сохранения зна,чйтельной плотности дефектов криста т лического строения в феррите. Существенного умягчения удается достичь с помощью циклического отжига. После двух-трех циклов нагрева и охлаждения зернистая структура сохраняется, а твердость существенно понижается в связи с уменьшением плотности .

дефектов кристаллического строения в феррите.

Температура конца прокатки во избежание выделения доэвтектоидного феррита должна быть не ниже Лп. Интервал АГ + (lO-SO C) задан из технологических соображений. Минимальная ст енень деформаций 30% оговор ча-Н связи с необходимостью получения после прокатки определенно субструктуры.

Пример. За1отовки из стали 45 нагревают до 1100°с. Часть заготовок прокатывают при этой температуре, другую часть перед прокаткой подстуживали до 850°С. Степень деформации при прокатке составляет 40%. После выхода из валков прокатанные заготовки закаливают в воде. Возможно также и проведение прерванной закалки. Затем производят сфероидизирую ций отжиг по следующим режимам:

а)нагрев до 75ОС, выдержка

10 мин, охлаждение с печью до , выдержка 4 ч, охлаждение на воздухе;

б)нагрев до 750°С, выдержка

10 мин, охлаждение с печью до 690°С, выдержка 30 ч,охлаждение на воздухе;

в)циклический отжиг с двухкратным нагревом до 750°С, выдержкой

10 мин, охлаждением с печью до 690-с выдержкой 1 ч, окончательным охлаждением на воздухе;

г)циклический отжиг с трехкратным нагревом до 750с, выдержкой

10 мин, охлаждением с печью до 690 С выдержкой 1 ч, окончательны - охлаждением на воздухе;

д)циклический отжиг с двухкратным нагревом до IIQ-C, выдержкой

10 мин, охлаждением с печью до 69(fc выдержкой 1 ч, окончательным, охлаждением на воздухе.

Заготовки, прокатанные при 1100 С после обработки по режиму а) имеют твердость 133НВ и структуру, состоящую из 70% зернистого и 30% пластинчатого перлита,. После обработки по режиму б) эти заготовки имеют твердость 149НВ, но в структуре сохраняется около 30% пластинчатого перлита. После обработки по режиму в) твердость составляет 158НВ при структуре, состоящей на 80% из зернистого и на 20% из пластинчатого перлита. Лишь режим г) приводит к получению 90% зернистого перлита при твердости 149НВ. Повыщение температуры аустенитизации (режим д) приводит к увеличению количества пластинчатого перлита до 60%, твердость 163НВ.

Заготовки, прокатанные при , после всех вариантов термической обработки имеют структуру зернистого перлита. Твердость составляет соответственно 192, 163, 146, 143 и 146НВ.

Как видно из приведенных данных понижение температуры прокатки перед последующей закалкой увеличивает степень сфероидизации цементит при отжиге. Однако, требуемое сниже ние твердости достигается лишь при циклической обработке. Отжиг с двум циклами в этом случае дает такой же результат, как и трехцикловый отжиг после прокатки при ИОО°С, причем полная сфероидизация достигается и в случае некоторого повышения температуры аустенитизации. Таким образом, использование предлагаемого способа-увеличивает степень сфероидизации цементита при сокращении длительности процесса пр мерно на 30%, а также расширяет интервал отжигаемости стали. Формула изобретения 1. Способ сфероидизирующей обработки стали, преимущественно среднеуглеродистой, включающий нагрев,, горячую прокатку, закалку и сфероидизирующий отжиг, о .т л и ч а ющ и и с я тем, что,с целью увеличения степени сфероидиэации и снижения твердости при одновременном сокращении длительности сфероидизирующего отжига, раскат перед последними 1-3 пропусками подстуживают до Аг„ + (10-50 С) и осуществляют прокатку со степенью деформации не менее 30%, а сфероидизирующий отжиг производят циклически. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сфероидизирующий отжиг производят в два цикла путем, нагрева до 150-ПО С, выдержки,, охлаждения до ббО-ТОО-с и выдержки до завершения распада аустенита. Источники.информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гуляев А.П. Металловедение. М., Металлургия, 1977, С..307310, 2.Авторское свидетельство-СССР 378419, кл. С 21 D 1/78, 1969. 3.Термическая обработка металлов, Тематический отраслевой сборник. 5, М., Металлургия, 1977, с.4447.