Способ термической обработки проката

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1731834 А 2 19) 51)5 С 21 О 1 02 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт автотракторных материалов(56) Авторское свидетельство СССРВ 1502628, кл, С 21 О 1/02, 1987.(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИПРОКАТА Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке сталей бейнитного класса, предназначенных для изготовления высокопрочной арматуры и является усовершенствованием изобретения по авт.св. М 1502628,В основном изобретении описан способ термической обработки проката, применяемый для упрочнения арматурных стержней из стали бейнитного класса. Сущность изобретения заключается в том, что регулируемое охлаждение заготовок из стали бейнитного класса проводят с температуры конца горячей деформации в области температур 800-550 С со скоростью 17 - 40 С/мин, а затем в области формирования.бейнитной структуры при температуре 550 - 350 С со скоростью 5 - 16 С/мин с последующей выдержкой при температуре выше начала мартенситных превращений 350 - 200 С в течение 1 - 6 ч и охлаждение в пакетах со скоростью 0,5 - 3 С/мин.(57) Использование: термическая обработка сталей бейнитного класса, предназначенных для изготовления высокопрочной арматуры. Сущность изобретения; заготовки с температуры конца прокатки в интервале 800-500 С охлаждают со скоростью 17 - 40 С/мин, в интервале 500 - 350 С - со скоростью 5 - 16 С/с. При 350 - 200 С проводят изотермическую выдержку в течение 1 - 6 ч и охлаждают со скоростью 0,5-3 С/мин. Непосредственно после охлаждения прокат нагревают до 230-330 С, выдерживают 2 - 6 ч и охлаждают. 1 табл., 1 ил. Этот способ термической обработки позволяетзначительно повысить прочностные Б и пластические характеристики готового проката, существенно сокращает длительность термической обработки, позволяет снизить загрузку холодильника и повысить производительность работы сортовых про- ф катных станов. При выплавке сталей в злектропечах с последующим вакуумированием 00 слитка достигоается высокая степень дега- (л) зации и, в частности, обезводороживания, фь что позволяет исключить образование трещин, особенно в стали с бейнитной и мартенситной структурами, отличающимися низкими коэффициентами диффузии водорода и высоким уровнем внутренних напряжений,Недостатком предлагаемого способа термической обработки являются ограниченная область использования - только для металла, выплавляемого в электрометаллургических печах с последующим вакуумиро 1731834ученного из бейнитных сталей, повышение 25 ния. 30 35 55 ванием. Необходимость производства в больших объемах высокопрочной арматуры стали классов Ч и И для строительной промышленности при выпуске предварительно напряженных строительных конструкций и отребует использования вы со коп роизводительного плавильного оборудования. При этом металл разливается в ковши большой емкости. Дегазация металла в этих устройствах в настоящее время является задачей практически неразрешимой, В результате в заготовках наблюдается избыточное количество водорода, что приводит к ухудшению пластических свойств готовой арматуры резкому ее охрупчиванию, а порой и поломкам прутков под действием собственного веса, Таким образом, данный способ термической обработки не применим при производстве проката из стали бейнитного класса, выплэвляемой в мартеновских печэх, и не подвергнутой специальной адсорбционной обработке,Целью изобретения является снижение трещинообразования проката, полего прочности, пластичности и предела выносливости при совместном воздействии постоянного растягивающего напряжения и ассиметричного циклического напряжеЦель достигается тем, что непосредственно после окончательного охлаждения проката, термообработанного по известному способу осуществляют нагрев проката до 230 - 330 С и выдержку при данной температуре в течение 2 - 6 ч с последующим охлаждением,Предлагаемый способ обеспечивает повышение прочностных и пластических свойств, а также значительно повышает сопротивление циклическим и динамическим нагрузкам, Это является весьма существенным, учитывая условия эксплуатации арматурных стержней в высоконагруженных железобетонных конструкциях в сейсмических районах нашей страны при многократных кратковременных циклических нагрузках, Такие процессы хорошо описываются усталостными кривыми, включающими постоянное растягивающее напряжение и циклические пульсирующие нагрузки. Специальными исследованиями, выполненными на натурных образцах из периодического профиля с черновой поверхностью на базе 2 10 циклов, на установке ЦР - 100бустановлен температурный диапазон отпуска. Оптимальной областью температур является интервал 230-330 С,5 10 15 20 40 45 50 На чертеже представлены графики зависимости усталостной долговечности стали 23 Х 2 Г 2 Т при циклическом нагружении при температурах отпуска; 230 С (кривая 1), 330 С (кривая 2) и после обработки по прототипу (кривая 3),Низкотемпературный отпуск в заданном диапазоне позволяет практически снять внутренние напряжения в прокате, что делает их безопасными с точки зрения трещинообразования. Для определения степени обезводороживания стали 23 Х 2 Г 2 Т, термообработанной по предлагаемому способу, проведено исследование изменения содержания водорода в стали по переделам. Предложенный режим обеспечивает обезводороживэние металла до уровня (менее 3 см /100 г), исключающегозопасность последующего образования водородного растрескивэния проката, Низкая газонасыщенность проката гарантирует высокие эксплуатационные характеристики арматурных стержней, надежность строительных конструкций, использующих данную термоупрочненную арматуру,П р и м е р. Выплавляли сталь 23 Х 2 Г 2 Т в 600-тонной мартеновской печи, работающей скрап-рудным процессом, с применением кислорода 2000 м /ч для продувкизванны в период плавления и доводки, С целью обеспечения однородности металла по химическому составу и повышения выхода годного жидкой стали использовали продувку стали в ковше аргоном. Ее вели в течение 15 - 20 мин при давлении 3 -1 атм до получения чистого зеркала поверхности металла.Нагрев слитков под прокатку составлял 1260+-10 С. Прокатку на блюминге "1250" вели за 9 проходов на блюмсы сечением 380 х 410 мм, затем после огневой зачистки в потоке непрерывно-заготовочного стана 850/730/530 прокатывали на заготовку квадрат 100 мм. Последние при температуре 425+75 С загружали в неотапливаемые колодцы, где их выдерживали в течение 60 - 100 ч. Затем заготовки нагревали до температуры 1200-ф.20 С, прокатывали на стане "350" на периодические профили 16 - 40 мм. Регулируемое охлаждение проводили с температуры окончания горячей деформации (в интервале 800 - 550 С со скоростью 17 - 40 С/мин, в интервале 500 - 350 С со скоростью 5-16 С/мин) с последующей выдержкой при температуре 350 - 200 С в течение 3 - 6 ч и охлаждением со с. оростью 0,5 - 3,0 С/мин. Готовый прокат подвергали низкотемпературному отпуску в печи на эдьюстаже сортопрокатного цеха при тем1731834 пературе 230-330 С в течение 2 - б ч, Арматурные стержни из стали 23 Х 2 Г 2 Т, термообработанные по предлагаемой технологии, отвечают требованиям ГОСТа и характеризуются высокими свойствами - не ниже А - Ч класса.Прочностные и пластические свойства проката после термической обработки известным и предлагаемым способом представлены в таблице,Предлагаемый способтермической обработки позволяет организовать производство высокопрочной свариваемой арматурной стали среднего сортамента, позволяет применять предварительно напряженные желе.зобетонные изделия в строительстве, что дает не только прямой экономический эфНаличиетрещин Содержание водорода,смз/100 г Механические свойства Арматурные стержни,термообработанныепо способу о3 в Н/мм 2Известному 984 1174 15,5 2,55 Нет810 1035 7,0 4,20 Есть Электропечной выплавкиПев Б М 81 яМартеновский ПредлагаемомуПБМ 81 1415. 10,21360 13,81135 16,5 2,35380 11,51340 15,0 2,061100 1910 1,871470 12,11345 16,51080 21)7 1,33 Нет 1200 1110 1040 1180 109096011651100 950 П р и м е ч а н и е. Условные обозначения:Пав- индекс скорости охлаждения 25 с/мин прокатав интервале температур 800-550 С;о Б - -"- - в интервале температур 550"350 С;м,8350-200 С11 в - индекс скорости 5 ч, продолжительностьвыдержки при охлаждении проката в холодиль"нике; дТ - а - продолжительность отпуска; а - температураБотпуска 55 Тэоо 2 тззо ф т Т 8 УО т,6 Т,со 8 т, фект, но и позволяет существенно облегчить ряд конструкций. Применение высокопрочной арматуры позволит на 20 О снизить расход металла, расширить номенклатуру 5 выпускаемых строительных конструкций.Формула изобретения Способ термической обработки прокатапо авт.св. М 1502628, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения трещинообразо вания, повышения прочности, пластичностии предела выносливости при совместном воздействии постоянного растягивающего напряжения и асимметричного циклического напряжения, непосредственно после 15 окончательного охлаждения осуществляютнагрев до 230 - 330 С, выдержку при данной температуре в течение 2 - 6 ч и охлаждение.1731834 8 аа Я К"- . ГО 1 КЮЬ Составитель Я. МинухинРедактор И. Ванюшкина Техред М,Моргентал Корректор ии изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 1558 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 1