Способ термической обработки с использованием тепла прокатного нагрева

(56) Авторское свидетельствоМ 145647, кл, С 21 О 1/02, 19 СССР39. Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке арматурной стали с использованиемтейла прокатного нагрева и может быть использовано при производстве высокопрочной стержневой арматуры,Известны способы термической обработки проката. Например, известен способтермической обработки проката, преимущественно катанки, с использованием теплапрокатного нагрева, включающий циклическое охлаждение до 650-500 С с переохлаждением поверхности на глубине 0,05-0,3 мм,ниже точки М в процессе каждого цикла,причем, охлаждение при втором и последующих циклах производят при достиженииповерхностью проката 650-500 С.Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому положительному результату являетсяспособ термической обработки проката,преимущественно стержневой арматуры, сиспользованием тепла прокатного нагрева,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛА ПРОКАТНО,ГО НАГРЕВА(57) Сущность изобретения; с температуры окончания горячей прокатки поверхность стержневой арматуры охлаждают ниже точки Мн на глубину 0,3-0,5 мм со скоростью Ч=(2,4/О:104 +15).С/с, где О - диаметр арматуры, мм, и отогревают до М+(200-300)С в течение времени х, определяемого из соотношения (1,3-0,05830)сх0,9 с, После чего прокат окончательно охлаждают. Использование данного способа позволяет значительно повысить стойкость арматуры к коррозионному растрескиванию под напряжением 1 табл. включающии циклическое охлаждение в течение 1-2 с с количеством циклов, равным двум и переохлаждением поверхности на глубине 0,15-0,2 В ниже точки Мн в процессе каждого цикла с промежуточным отогревом до М+(5-20) С и окончательным отогревом поверхности до Мн+(100-250) С и окончательное охлаждение, где В - радиус стержневой арматуры,Недостатком известных способов является то, что они не обеспечивают получение высокопрочной арматуры, имеющей высокую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением.Целью настоящего изобретения является повышение стойкости к корроэионному растрескиванию под напряжением стержневой арматуры высокой прочности.Указанная цель достигается тем, что в известном способе термической обработки стержневой арматуры, включающей переохлаждение поверхности ниже точки Мн с промежуточным отогревом поверхности иокончательное охлаждение, согласно изобретению, при первом цикле переохлаждение ниже Мн"ведут на глубину 0,3-0,5 мм со скоростью охлаждения, определяемой из соотношения 5Ч=-(2,4/О 10 + 150) С/спромежуточный отогрев поверхности после первого цикла охлаждения ведут в течение времени, минимальную длительность которого определяют из соотношения 10т=(1,3-0,05830) с,а максимальная не превышает 0,9 с, при этом температуру йоверхйЬсти поднимают доМн+(200-300) С, 15где О - диаметр стержня;Ч - скорость охлаждения, мм/с;т- время, с;Мн - температура мартенситного пре-.вращения, 20Пределы технологических параметровзаявляемого способа выбраныйсходя"йзтого, что при глубине первичного йартенсйтного слоя менее 0,3 мм, влияние вторичного слоя настолько велико, что не обеспечива ется.высокой коррозиойной стойкости под напряжением, При глубине мартенситного слоявыше 0,5 мм, количества тепла, остающегося в сердцевине упрочняемого проката является недостаточным для отогрева по верЪности, что снижает коррбзиоййуюстой-.костьпроката. Для обеспечения равномерной толщины мартенситного слоя на больших диаметрах скорость охлаждения должна быть не более, чем 35Ч=(2,4/О 10 +150) С/сПри скорости охлаждения ниже, чем Ч=(2,4/О 10 -150)0 С/сза время неоходимое для образованиЯ .мартенситного слоятребуемой толщины из 40 сердцевины стержня будет отнято значительнбе"количество тепла так, что оСтавшегося тепла не хватит на получение структуры высокоотпущенного мартенсита в поверхностном слое, что снижает корро зионную стойкость проката. Промежуточный отогрев поверхности до температуры нике Мн+200 С не обеспечивает необходимую степень отпуска первичного мартен- ситного слоя нужного для стойкости против 50 коррозионного растрескивания под напряжением, Промежуточный отогрев поверхно-.сти до температур выше Мн+300 С нецелесообразен с точки зрения" технологичности процесса, дополнительных затрат 55 времени и получения высоких механических свойств. Длительность промежуточного отогрева поверхности не должна превышать 0,9 с, так как при большем времени в сердцевине стержня из переохлажденногоаустенита начинается выделение кристаллов избыточного феррита, что отрицательносказывается на механических свойствах. Сдругой стороны, при длительности промежуточного отогрева менее (1,3-.0,5830) с степень начавшегося самоотпуска мартенситане обеспечивает коррозионную стойкостьпроката,П р и м е р. В мелкосортном цехе Западно-Сибирского металлургического комбината на мелкосортном стане 250-1 проводилиопытно-промышленное опробйвание предлагаемого способа термической обработкистержневой арматуры М 14 из стали 28 Спромышленной плавки (Мн=380 С). Для это-,го заготовки. сечением 80 х 80 нагревали дотемпературы 1200+ 20 С, прокатывали нанепрерывном мелкосортном стане 250-1 ипроводили циклическое охлаждение с переохлаждением поверхности ниже точки Мн впроцессе каждого цикла с промежуточнымотогревом поверхности. При этом, переохлаждение ниже точки Мн при первом циклевели на глубину 0,3-0,5 мм со скоростьюохлаждения 1670-1850 С/с, а длительностьпромежуточного отогрева поверхности составляла 0,5-0,9 с при температуре отогрева590-670 С,По предлагаемому способу было испытано несколько режимов, предусматривающих изменение параметров толщинымартенситного слоя, скоростей охлаждения, длительности пауз в заявляемом диапазоне их изменений и с выходом заграничные значения, Кроме этого, были проведены испытания прототипа. После осуществления указанных режимов поизвестному. способу и прототипу определя-,ли предел прочности, предел текучести ивремя до разрушения образца при испытании стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением,Испытания йа стойкость против коррозионного растрескивания под напряжениемпроводили по методике ускоренных испытаний под напряжением в кипящем нитратномрастворе, который служил агрессивной коррозионной средой и состоял из 600 мас.ч.азотнокислого кальция (Са(Оз)2), 50 мас,ч. азотнокислого аммония (Н 40 з) и 350 мас.ч. воды. Температура среды обеспечивалась в пределах 98-100 С с помощью электроконтактного термометра. Испытания проводились на рычажных установках, позволяющих создавать изгиб образцов длиной 500 мм и обеспечивающих постоянный уровень напряжений во времени в пределах 0,3 0,2, Критерием склонности к1782241ее Длительн,первойпаузы приускоренном охлаждении, стттеее т Скоростьохлажденияв мартенситном слое припервичномохлаждении,фС, с Теиператутра отогрева поверхности послепервой патузы,С толщинамартенситного слоя при первом цикле охлаждения,мм Пример Предел прочностибьн/мм Пределтекучести 5,н/имз Время до разрушения образца при испытаниях стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением, чт171 о167 о185 о16 оо1 Эоо . те е е е 630 5 ЭО 67 о 540 75 о110011 ЭО1 о 501250Э 50т т т 22022022016418 о.1 . 0,400,30 3 . о,5 о 4 0,355 0,55 .Прототип 1,0 о,7 о,5 О,Э о,4 1,О Э 401 о 3 оЗЭО118 О770 0,15 3 ЭО 1360 1200 гооо 1,5е тттт тетеее ееИспытания прекращены по достижении 220 ч,Составитель Т.БердышевскаяТехред М,Моргентал . Корректор С.Пекарь Редактор Заказ 4288 Тираж Подписное ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 корроэионному растрескиванию стали являлось время до разрушения образца.Полученные результаты испытаний предлагаемого способа в сравнении с прототипом приведены в таблице. 5Из данной таблицы видно, что при изготовлении термоупрочненной коррозионностойкой арматурной стали поедлагаемым способом, стойкость. к коррозйонному растрескиванию под напряжением выше в 18 10 раз. чем у стали, полученной по известному способу (прототипу), который принят за базовый объект.Акт промышленных испытаний заявляемого способа прилагается15Использование предлагаемого способа термической обработки стержневой арматуры позволит по сравнению с прототипом повысить эксплуатационные свойства термически упрочненного проката из низколе гированных сталей, например 28 С. Кроме того, предлагаемый способ позволяет получать высокую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением на сталях, не содержащих дефицитных и дорогостоящих леги рующих элементов.Формула изобретения Способ термической обработки с использованием тепла прокатного нагрева, включающий переохлаждение поверхности ниже точки Мн, отогрев поверхности до заданной температуры и окончательное охлаждение, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью повышения стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением, переохлаждение поверхности ведут на глубину 0,3-0,5 мм со скоростью Ч, определяемую из соотношенияЧ=( 104 + 150)С/сотогрев поверхности ведут до Мн+(200 500) С в течение времени т, определяемого из математического выражения