Способ термического упрочнения проката

вив цвайиф М ,ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) ЗаЯвлено 23.1277 (21) 2558225/22-02 (51) М. КЛ,с присоединением заявки Но(23) Приоритет С 21 Р 1/02 С 21 Р 1/78 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретению Ю.Т. Худик, В,Т. Черненко, А.В. Ивченко, В.А. Сацкий,Е.Г. Цыбанев, О.В, филонов, С.А. Мадатян, Б,М. Сергеенко,В.М. Карасик и Л,А. Зборовский Институт черной металлургии Министерства чернойметаллургии СССР и Научно-исследовательский институтбетона и железобетона(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УНРОЧНЕНИЯ ПРОКАТА Изобретение относится к термической обработке проката, преимущественно к термическому упрочнению ар" матурных стержней .мелких и средних профилей сортовой стали, 5Известен способ термического уппрочнения проката, включающий аустенизацию, прокатку, двухстадийное охлаждение самоотпуск, обеспечивающий высокую ударную вязкость, хла достойкость, прочность при статическом и циклическом нагружении, пластичность и равномерность свойств стали (1. Он также позволяет легко управлять процессом структурообразова ния по сечению иэделия.Однако иэделия, упрочненные беэ последующего высокого отпуска, не подвергаются сварке, поскольку под воздействием сварочного тепла имеет 20 место их раэупрочнениеНаиболее близок к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки изделий, включаю щий нагрев, охлаждение всего изделия со скоростью выае критической и отпуск до 300-750 :, при этом перед закалкой всего изделия производят ускоренное охлаждение его поверхности 30 со скоростями ниже критической до 750-450 ф С 2). Такой способ обеспечивает получение высокого комплекса механических свойств стали, особенно в условиях знакопеременных нагрузок.Однако при реализации указанного способа термической обработки изделий в его общем виде при ускоренном охлаждении оверхности изделия со скоростями ниже критической во время нерегламентированной паузы между ускоренным охлаждением и закалкой всего изделия возможен распад аустенита на феррит и перлит, в результате чего не обеспечивается получение стали с заданной степенью упрочнения. С другой стороны, отпуск (самоотпуск) при температурах 300-500 фС в осевой зоне изделия обеспечивает получение структуры отпущенного мартенсита или бейнита, которая при сварке претерпевает дополнительный высокий отпуск со снижением прочностных свойств материала. Цель изобретения - предотвращение раэупрочнения при сварке термически упрочненной углеродистой и низколегированной стали с содержанием углерода 0,22-0,37,Полученная этим способом структура аналогична структуре, которая образуется при сварке стали с содержаниемуглерода 0,22-0,37 на участках перегрева, перекристаллизации и отпусказоны термического влияния, а твердость термически упрочненного металла соответствует твердости металлаэоны термического влияния, Поэтомутермически упрочненная по предложенному способу сталь не разупрочняетсяпри сварке и может применяться всварных конструкциях.П р и м е р . Стержневую арматурудиаметром 16 мм иэ углеродистой стали, содержащей 0,36 углерода 0 58Р у Рмарганца и 0,24 кремния, после прокатки с температурой 1040 С рхлаждают непосредственно эа чистовойклетью стана н блоке предварительно"го охлаждения со скоростью 425 град/с 20 до достижения температуры на поверхности изделия 640 ОС. В процессе перемещения стержней от блока предварительного охлаждения до основного блока охлаждения в течение 2,8 с за р 5 счет тепла внутренних слоен стержняпроисходит частичное выравниваниетемпературы по их сечению. При входев основной блок охлаждения температура на поверхности стержней 730 С,В основном блоке охлаждения стержни охлаждают со скоростью 425 град/сдо 610 С. Поставленная цель достигается тем что в предложенном способе термического упрочнения стальных изделий, двухстадийное охлаждение ведут со скоростью 400-600 град/с, при этом первую стадию охлаждения проводят до достижения на поверхности температуры 600-650 С, после чего осуществляют выдержку н течение 1,2-4,0 с, а затем проводят вторую стадию охлаждения до достижения средней по сечению температуры 550-625 С.При регламентированном (со скоростью 400-600 град/с) охлаждении поверхности проката арматурных .стержней из стали с ограниченным содержанием углерода до температуры 600-650 С образуется наружная кольцевая эона с однородной структурой продуктов промежуточного превращения аустенита и, частично, мартенсита беэ выделения структурно свободного феррита. Понижение скорости охлаждения (ниже 400 град/с/приводит к выделению как в наружной кольцевой зоне, так и внутренних слоях проката структурно свободного феррита и эа счет этого к снижению его физико-механических свойств. При более высоких скоростях охлаждения (свыше 600 град/с) степень упрочнения арматуры повышена и агрегатная прочность таких стержней не реализуется в сварных соединениях.Во время выдержки, равной 1,2- 4,0 с, между стадиями охлаждения происходит частичное выравнивание температуры по сечению проката, повыше ние температуры наружной кольцевой зоны до 700-750 С и самоотпуск этих слоев. При паузе менее 1,2 с требуемая для формирования структуры и свойств степень самоотпуска наружной эоны не обеспечивается, что приводит ф к снижению пластических свойств, а увеличение паузы свыше 4 с приводит к выделению большого количества избыточного феррита в глубинных слоях прокатов и понижению его агРегатных , 45 прочностных и пластических характеристик. Предложенная технология обеспечивает получение термически упрочненных стержней, металл наружной кольцевой зоны поперечного сечения (до 3050 площади) которых имеет структуру высокоотпущенного сорбита закалки, а осевой зоны (свыше 70 площади) псевдоэвтектоида с выделившимся по границам избыточным ферритом.Благодаря регламентированному охлаждению на первой стадии и последующей выдержке для выравнивания температуры по сечению изделия охлаждение но второй стадии и последующий самоотпуск приводят к тому, что ос ионная масба металлапретерпевает превращение н"момент наименьшей устойчивости аустенита с образованием продуктов, твердость которых по сечению изменяется незначительно. 65 После термического упрочнениястержни имеют следующие свойства:временное сопротивление 68 кгс/ммф,предел текучести 52 кгс/мм", относительное удлинение 21. Структура поверхностного слоя представляет собойсорбит высокого отпуска с твердостью225 НЧ; структура внутренней зоныпредставляет собой конгломерат зеренпсендоперлита (80) и феррита (20),выделившегося по границам перлитнойсоставляющей, Твердость металла этойэоны составляет 185-190 НЧ,После сварки стыков притяженнымишвами установлено, что временное сопротинление сварных соединений равновременному сопротивлению исходнойстали. Твердость участка перегревазоны термического влияния равна 220230 НЧ, участка перекристаллиэациии высокого отпуска - 180-185 НЧ. Отсутствие разупрочнения при сваркетермически упрочненных арматурныхстержней обусловлено особенностьюстроения структуры стали, их идентичностью со структурой металла зонытермического влияния и кратковременного термического цикла сварки.Предложенный способ позволяет впромышленных масштабах осуществитьпроизводство углеродистой термическиупрочненной стали, которая по своимсвойствам, в том числе и свариваеМостью, не уступает ниэколегированЗаказ 3644/2 Тираж 608 , . Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патент, г, ужгород, ул. Проектная, 4ной стали. При этом экономится до 20 кг ферросплавов на 1 т стали.Кроме этого, осуществление предложенного способа позволит организовать производство свариваемой низколегированной термически упрочненной арма турной стали класса Ат - 1 Ч маро 25 Г 2 С и 08 Г 2 С. Способ термического упрочнения проката, преимущественно арматурных стержней из стали с содержанием углерода 0,22-0,37, включающий аустенизацию, двухстадийное охлаждение и отпуск, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью предотвращения разупроч-нения стали при сварке, двухстадийноеохлаждение ведут со скоростью 400600 град/с, при этом первую стадиюохлаждения проводят до достижения наповерхности температуры 600-650 С,после чего осуществляют выдержку втечение 1,2-4,0 с, а затем проводятвторую стадию охлаждения до достижения средней по сечению температуры550-625 С. источники информации,принятые во внимайие приэксйертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 329227, кл. С 21 Р 1/78, 1970.2, Авторское свидетельство СССР9 616303, кл. С 21 Р 1/78, 1977.