Способ термической обработки прокатаиз доэвтектоидных сталей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 19.04.79 (21) 2756198/22-02 (51) М. КЛ. Союз Советских Социалистических Республикс присоединением заявки йо С 21 0 1/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения И.Е. Долженков, И.Г. Узлов, В.А. Сацкий, О.В. Бойко,В.Д. Верболоз, Ф.К. Клименко, В,Г. Касьяненко, В.В.ПарусовиО.В. Филонов ДОЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛ смотяниикаталлур при из до аченно другиалки етодом основ роаном и плас" лучшим ля к твечает сфероглеро вклюв аждени для ра охлажчивает ернисетехнологиэводстве бун Изобретение относится к мегие и может быть использованотермической обработке прокатаэвтектоидных сталей, предназнго для производства крепежа идеталей методом холодной высДля изготовления деталей мхолодной высадки используют вном доэвтектоидные стали, микструктура которых в горячекатсостоянии состоит из Ферритатинчатого перлита. Однако наиобразом требованиям потребитесталям для холодной высадки ометалл, имеющий структуру соидизированным цементитом.Известен способ обработкидистых и легированных сталей,чающий горячую прокатку, заканагрев до температуры выше Асдержку, обеспечивающую сохранмелкодисперсных карбидов, охлдо температуры Ат , выдержку1пада аустенита и последующеедение, Такая обработка обеспеполучение в стали структуры зтого перлита 1 .Однако этот способ нчен, например при прои тов подката ввиду невозможностики его в бунт в закаленном состоИзвестен способ производствалиброванной стали для холодной высадки, включающий охлаждение со скоростью больше критической до 760500 оС и далее на воздухе, травление,подготовку поверхности, волочение со 1 п .степенью деформаций 21-40 за одинпроход и отжиг при 550-700 С в течение 2-5 ч с последующим охлаждением.с печью до 510 еС и далее на воздухе 2) .Однако такой способ не позволяетпроизводить подкат для холодной высадки, имеющий большие профилеразмеры, и является пригодным лишь для получения холодновысадочной проволокии прутков малого диаметра. Для осуществления деформации требуется специальное оборудование, что ведет кусложнению и удрожанию процесса. Кроме того, известный способ неприемлемпри калибровке подката не волочением,а другими способами, например обточкой, шлифовкой и т.д.Баиболее близким по техническойсущности к преложенному является способ термической обработки (сфероиди 829687зации) подката из доэвтектоидных сталей, включающий горячую пластическую деформацию, охлаждение со скоростью больше критической до 700-500 ОС, охлаждение на воздухе и последующий отжиг при 730-740 С Г 33Недостаток этого способа заключается в том, что создаваемый прерванной закалкой интервал отжигаемости 730-740 С составляет всего 100 С, что меньше допустимых колебаний температуры в промышленных печах, а также значительно меньше колебаний температуры по сечению промышленных осадок металла. В результате этого не удается получить сфероидизированную структуру по всему сечению осадки. 15 Цель изобретения - повышение степени сфероидизации за счет расшире.ния интервала отжигаемости.Поставленная цель достигается тем, 20 что в способе термической обработки проката из доэвтектоидных сталей, включающем горячую пластическую деформацию, охлаждение со скоростью больше критической до 700-500 ОС и отжиг, после охлаждения проката до25 700"500 С производят изотермическую выдержку при этой температуре в течение 20-60 мин.Причем отжиг проката производят при 730-760 С. 30Изотермическая выдержка при 500- 700 ОС является стабилизирующей для структуры металла перед отжигом и приводит к увеличению числа стабильных зернистьЫ карбидов, обладающих более высокой термической устойчивостью в межкритическом интервале температур. Это обусловлено тем, что при нагреве прерванно закаленной стали на межфазной поверхности феррит цементитовых зерен пластинчатого перлита возникают напряжения вследствие неодинаковых коэффициентов линейного расширения этих фаз. Напряжения генерируют дислокации в более пластичном феррите, которые при изотермической выдержке перестраиваются по механизму полигонизации в поперечные дислока - ционные стенки. Наличие таких дислокационных стенок способствует резкому 0 ускорению процессов сфероидизации цементита и получению большого числа более стабильных, по сравнению с пластинчатыми, зернистых карбидов, существенно расширяющих "интервал отжигаемости" на зернистый перлит.При понижении температуры конца охлаждения и изотермической выдержки ниже 500 С смотка подката в бунт невозможна в связи с потерей металлом пластичности. Протекающие при выдерж- Щ ке процессы являются диффузионными, поэтому при длительности менее 20 мин они не успевают развиться. Повышение температуры изотермической выдержки выше 700 С создает опасность у перехода стали в область стабильногосуществования аустенита и поэтомуоперация теряет свой смысл, Увеличение изотермической выдержки свыше60 мин не вносит каких-либо существенных изменений в структуру и свой,ства стали после последующего отжигапри 730-760 С, т.е. выше Ас, Отжигпри температурах выше Ас предпочтителен по сравнению с отжигом ниже Ас,поскольку, чем выше температура, теминтенсивнее протекают процессы сфероидизации карбидов. Снижение температуры отжига ниже 730 ОС приводит кпопаданию в область температур нижеА . Повышение температуры отжига выше 760 оС не обеспечивает полученияструктуры зернистого перлита, таккак при этом происходит полное растворение карбидов и образование гомогенного аустенита, распадающегося припоследующем охлаждении с образованиемпластинчатого перлита,По существующей технологии производства подката (отсутствие печейдля отжига непосредственно около моталок) не представляется возможнымосуществить изотермическую выдержкуполной длительности непосредственноза прерванной закалкой. Для устранения указанного недостатка изотермическую выдержку проводят в два этапа,первый этап длительностью 3-5 мин(в зависимости от массы бунта) вы,полняется с использованием существующей технологии за счет тепла самой массы металла с последующим охлаждением на воздухе, до момента загрузки его для отжига; второй этапизотермической выдержки осуществляется уже непосредственно в печи иявляется частью сфероидизирующегоотжига.Первый этап изотермической вццержки (3-5 мин) хотя и является необходимым, однако он еще не обеспечи- .вает требуемого стабилизирующего эффекта структуры металла,По предложенному способу в потоке стана проводят охлаждение бунтовподката стали 35 диаметром 19 мм соскоростью больше критической до 700500 дС и первый этап изотермическойвыдержки в течение 3-5 мин, послечего охлаждают на воздухе, Ряд образцов этого подката подвергают дальнейшей обработке по схеме; второй этапизотермической выдержки осуществляют при 500-700 С длительностью 1070 мин, и последующий отжиг при 710780 С, После чего бунты подката весом 900 кг обрабатывают по одномуиз оптимальных режимов (изотермическая выдержка при 700 ОС в течение55 мин и последующий отжиг при 740 С)в проходных роликовйх печах. Послевсех обработок провели контроль микроструктуры подката. Полученные данные приведены в табл. 1.829687 Кроме того, предлагаемый способбыл проверен в .лабораторных условияхи при обработке образцов проката изстали 45.Результаты приведены в табл, 2.Таким образом, оптимальные параметры обработки следующие: температура изотермической выдержки 500-700 фС,длительность изотермической выдержки 20-60 мин, температура последующего отжига 730"760 ОС,Т аблица 1 100 740 60 60 500 600 100 740 100 100 80 60 75 700 700 15 700 100 60 100 100 25 700 60 60 60 700 700 740 700 100 760 780 60 700 700 40 60 Таблица 2 3-5 (1 этап)20-60 (общая) 60 760 760 760 760 700 100 700 100 5060 500 Без изотермической выдержки формула изобретения 1. Авторское свидетельство СССР55 9 378419, кл. С 21 Р 1/02, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР 9 588245, кл. С 21 Р 1/78, 1976. 3. Термическая обработка метал 6 О лов. Отраслевой тематический сборник,9 5, "Иеталлургия 1, 1977, с. 44-47.Тираж 618 Подписное ВНИИПИ Заказ 2719/16 Филиал ППП "Патент 1, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Способ термической обработкипроката из доэвтектоидных сталей,преимущественно для холодной высадки,включающий горячую пластическую деформацию, охлаждение со скоростьюобольше критической до 700-500 С и отжиг, отличающийся тем,что, с целью повышения степени сфероидиэации за счет расширения интервала отжигаемости, после охлажденияпроката до 700-500 ОС производят изотермическую выдержку при этой температуре в течение 20-60 мии,Использование предложенного способа термической обработки проката иэ доэвтектоидных сталей обеспечивает улучшение условий сфероидиэагии карбидов доэвтектоидных сталей за счет расширения "интервала отжигаемости" на зернистый перлит выше Ас., и обеспечивает возможность изготовления деталей методом холодной высадки не только из калиброванного, но и иэ катаного подката. 740 740 740 740 710 730 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем что отжиг проката производят при 730-760 оС. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе