Способ термической обработки проката

(56) П 4604145,5,тельство СССРО 1/02, 1978,ИЧЕСКОЙ ОБРА л ОТ М 75 (54) С ПРОК СО Од 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при термической обработке подката для холодного волочения из углеродистых и низколегированных сталей с использованием тепла прокатного нагрева.Известен способ термической обработки подката с использованием тепла прокатного нагрева, включающий ускоренное охлаждение до температуры смотки 620 - 670 С, позволяющий получить сорбитную структуру,Недостаток данного способа заключается в том, что он не всегда обеспечивает пластичность, необходимую для безобрывного волочения, Причиной этого является то, что способ не оговаривает температурные режимы в процессе каждо.о цикла, в результате чего поверхностный пластичный слой имеет недостаточную глубину.Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки,(57) Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке проката из углеродистых и низколегированных сталей. Цель изобретения - повышение пластичности металла, Способ включает циклическое охлаждение до 650-500 С, второй цикл начинают при достижении температуры поверхности (Ас 1+ 40 С) - (Асз - 10 С), третий и последующие циклы - при (Ас 1+40 С) - 700 С, окончательное охлаждение ведут на воздухе. Способ позволяет повысить пластичность подката и эксплуатационную стойкость деталей, 1 включающий циклическое охлаждение до 650 - 500 С с переохлаждением поверхности на глубине 0,05 - 0,3 мм ниже точки Мн в процессе каждого цикла с охлаждением при втором и последующем циклах при достижении поверхностью температуры 650 - 500 С.Однако при осуществлении способа достигается недостаточный уровень пластичности стали для производства изделий ответственного назначения, например проволоки для холодной высадки, что обусловлено наличием в поверхностном слое сорбита.Цель изобретения - повышение пластичности проката за счет формирования поверхностного слоя зернистого перлита.Цель достигается тем, что согласно способу, включающему термоциклирование до достижения среднемассОвой температуры 650 - 500 С путем охлаждения и нагрева в процессе каждого цикла и дальнейшее охлаждение до комнатной температуры, в процессе первого цикла производят переохлаждение поверхности на глубине 0,05 - 0,3 мм ниже точки Мн, затем ведут нагрев до достижения поверхностью температуры (Ас+40 С) - (Асз - 10 С), второй и последуюо щий нагревы осуществляют до (Ас 1+40 С)- 700 С, охлаждение поверхности при втором и последующих циклах проводят до температуры (Мк+50 С) - 500 С.Способ осуществляют следующим образом.При первом цикле охлаждения ниже точки Мн в поверхностном слое образуется мартенсит. После окончания охлаждения происходит нагрев поверхностного слоя за счет тепла центральных слоев проката до температур (Асг+40 С) - (Асз - 10 С) с целью частичной аустенизации.При температурах ниже (Ас 1+40 С) изза высокой скорости разогрева поверхности аустенизация поверхностного слоя пройти не успевает, При разогреве выше (Асз - 10 С) проходят полная аустенизация и растворение карбидов в стали и при последующем охлаждении образуется структура пластинчатого перлита, которая имеет недостаточную пластичность. После первого цикла охлаждения-нагрева структура поверхностного слоя будет состоять из аустенита и зародышей карбидов, которые и служат в дальнейшем центрами для роста сферических карбидов.Второй и последующий нагревы осуществляют до (Ас 1+40 С) - 700 С, Разогрев выше (Ас+ 40"С) недопустим во избежание протекания процесса аустенизации и растворения карбидов, что приведет к получению пластинчатого перлита с недостаточной пластичностью. Скорость сфероидизации карбидов определяется диффузией углерода в стали и с понижением температуры уменьшается. При разогреве до температуры ниже 700 С из-за малого времени выдержки сфероидизация карбидов пройти не успевает и в стали образуется структура пластинчатого перлита,Охлаждение поверхности на втором и последующих циклах ведут до температур (Мн+50 С) - 500 С.Охлаждение ниже температур (М+50 С) недопустимо во избежание закалки поверхности и ухудшения пластических свойств металла. Охлаждение выше 500 С не обеспечит достаточный отбор тепла, необходимый для завершения процессов охлаждения.На последующих циклах охлаждение ведут аналогично. Циклическое охлаждение проводят до достижения среднемассовой температуры 650-500 С, при которой завершается перлитное превращение, и затем металл охлаждают на воздухе до комнатной температуры.По окончании термической обработки 5 проката в соответствии с указанным способом формируется двухслойная структура, состоящая из поверхностного слоя зернистого перлита глубиной 0,05 - 0,3 мм и центрального слоя, состоящего из тонко пластинчатого перлита и сорбита.Предлагаемый способ был осуществленпри производстве бунтового проката диаметром 7 мм из сталей марок 30 и 30 Х на непрерывном стане "250", Температура 15 проката перед охлаждением составляла1000 - 1030 С. Охлаждение металла осуществляли на участке между чистовой клетью стана и моталками. Линия охлаждения состоит из четырех охлаждающих устройств с 20 участками воздушного охлаждения междуними, Ускоренное охлаждение производят путем подачи воды под давлением 1,6 МПа в охлаждающие устройства. Интенсивность охлаждения регулируют путем изменения 25 расхода воды, На участках воздушного охлаждения производится разогрев поверхностных слоев и выравнивание температуры по сечению.В первом охлаждающем устройстве 30 производят переохлаждение поверхностина глубине 0,05 - 0,3 мм ниже точки Мн. Для контроля режима охлаждения расчетным путем определяют температуру поверхности металла после первого цикла охлажде ния, которая обеспечивает переохлаждениеметалла ниже точки М на заданную величину, Для стали 30 точка Мн составляет 380 С.При этом для осуществления переохлаждения ниже точки М на глубине 0,05 мм тем пература после первой стадии составляет370 С, а для обеспечения глубины переохлаждения 0,3 мм - 330 С. Температуру поверхности контролировали с помощью автоматического пирометра и дополнитель но определяли глубину закаленного поверхностного слоя путем металлографических исследований микроструктуры стали,На участке воздушного охлаждения поверхностный слой. металла разогревался за 50 счет тепла внутренних слоев, Расстояниемежду первым и вторым охлаждающими устройствами обеспечивало разогрев поверхности до 770 - 810 С, Критические точки стали 30 равны Ас 1 = 730 С, Асз 820 С.55 Дополнительно интенсивность разогреварегулировалась путем принудител ной подачи сжатого воздуха, После охлаждения во втором охлаждающем устройстве температура поверхности была в пределах 430- 500 С. Третье охлаждающее устройство1731837 30 35 45 50 было установлено на расстоянии, обеспечивающем разогрев металла до 700 - 770 С, Охлаждение производили до достижения поверхностью температуры 430 - 500 С.Аналогичным образом сталь охлаждалась и в четвертом охлаждающем устройстве.Температура металла после смотки в бунты составляла 500 - 650 С. Дальнейшее охлаждение до комнатной температуры осуществляли на воздухе. Дополнительно были проведены опытные режимы, в которых параметры охлаждения устанавливались за граничную область, указанную в предлагаемом способе. Результаты экспериментов сведены в таблицу,Использование предлагаемого способа циклического охлаждения подката позволяет сформировать поверхностный слой зернистого перлита и дает по сравнению с известными способами следующие преимущества: повышение технологической пластичности стали, что обеспечивает безобрывное волочение проволоки, и увеличение выхода годного готовой метизной продукции, подвергаемой в дальнейшем деформации, например проволоки для холодной осадки.Формула изобретения 5 Способ термической обработки проката преимущественно из углеродистых и низколегированных сталей с использованием тепла прокатного нагрева, включающий термоциклирование до достижения средне массовой температуры 650 - 500 С путем охлаждения и нагрева в процессе каждого цикла и дальнейшее окончательное охлаждение до комнатной температуры, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения 15 пластичности стали путем формированияповерхностного слоя зернистого перлита, в процессе первого цикла производят переохлаждение поверхности на глубине 0,05 - 0,3 мм ниже точки Мн, затем ведут нагрев до 20 достижения поверхностью температуры(Ас+40 С) - (Асз - 10 С), второй и последующие нагревы осуществляют до (Ас 1+40 С) - 700 С, охлаждение поверхности при втором и последующих циклах проводят до темпе ратуры (Мн+50 С) - 500 С,1731837 Температура поверхности, Св Относйтельное сужение,2 стали 30 Никроструктура Способ Вариант Последующие стадии Передвторымциклом, 600 620 Не выдержали 56 600 300 0,2 Сорбит 350, 370 1 Нзвестный2 Предлагаемый 810 770 500 650 0,05 Поверхность - Выдержализернистый перлит, в центресорбит 770 700 430 790 740 470 790 740 470 0,3 500 600 То же То же 0,2 700 Поверхность - Не выдермалчзернистый перлит в центресорбит 0,01 5 Опытный+6 Опытные 730 650 430 820 740 470 0,4 Сорбит То же 550 600 320 350 59 59 Поверхность- тонкопластинчатыи перлит 0,2 760 740 470 790 690 470 790 780 470 790 740 420 То же 0,2 0,2 9 100,2 0,2 670 790 740 510 Поверхностьзернистый перлит, в центре тонко- и крупно- пластинчатыи 0,2 350 перлит 790 740 470 490 Поверхность - -ииелкозернис" тый перлит и сорбит, в центре беннит 0,2 790 740 470 670 14 0,2 350 В связи с сильным переохлаждением в первом цикле еыае 770 С. о Нз-за низкой скорости охлаждения температура металла после снотки составляет 670 С.тепла центральных слоев не достаточно для разогрева поверхности 45 50 Составитель А. Суслов Редактор Н, Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор Т. ПалийЗаказ 1558 Тираж Подписное ВНИИПИ 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 Темпера" тура поверхности после 1 цикла 330 350 375 350 350 350 350 Глубиназакаленногослоя после 1 цикламм Нагревдо тенпературы Охлаждение дотемпературы Темпе"ратурациклического ох лаждения, Са 600 600 600 600 Поверхность - смесь зернистого перлита и сорбита,в центре сорбит Поверхностьзернистый перлит,в центре - крупнопластинчатый перлит Результаты испытаний наосадку,752 деформации 65 65 59 58 58 57 57