Способ изготовления высокопрочной проволоки

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ нц 799852(23) ПриоритетОпубликовано 3001.81. Бюллетень Йя 4Дата опубликования описания Зй 0181(5 ЦМ. Кл,В 21 С 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИ(72) Авторы изобретения С .А . Терских, В .В . Стукалов, А,Н . Семавина, И,И . Крымчанский и В.Г. Газрилюк Белорецкий металлургический комбинат, Всесоюзныйнаучно-исследовательский институт метизной промышленностии Институт металлофиэики АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ Изобретение относится к черной Металлургии и может быть использовано в сталепроволочном производстве,Известен способ изготовления высокопрочной пружинной проволоки путем многократного волочения патентированной заготовки с последующим низкотемпературным отпуском, который для предотвращения расслоения проволоки предусматривает золочение с малыми част ными обжатиями за проход порядка .10-12 с последующей кратковременной тепловой обработкой готовой проволоки при 350-400 С Щ .Применение малых обжатий вызвано 15 необходимостью снижать температуру нагрева проволоки при волочении с целью уменьшения степени деформационного старения . Использование дополнительной тепловой обработки предусмат ривается с целью снятия остаточных напряжений в проволоке.Недостатками этого способа является низкая пластичность проволоки средних и больших сечений, более 25 1,5 мм. Для этих диаметров на первой стадии деФормации, когда диаметр заготовки относительно велик (более 3,0 мм), малые обжатия усугубляют неравномерность деформации по сече- ЗО нию и приводят к возникновению высокого уровня остаточных напряжений,которые способствуют появлению микро- и макротрещин уже на первых протяжках, снижают пластичность готовойпроволоки. По этой причине малые обжатия 10-12 вообще недопустимы дляизготовления проволоки диаметром более 3,0 мм, когда волочение начинается с больших заготовок, диаметром5-8 мм. Из-за возникновения чрезмерных остаточных напряжений это приводит, на практике, к растрескиваииюпроволоки уже в мотках при транспортировке. Высокая трудоемкость изготовления проволоки, так как применение малых обжатий по всему маршруту волочения приводит к увеличениюкратности деформации и вызывает необходимость использования станов повышенной кратности. Кроме того, применяемые дополнительные тепловые обработки при 350-400 С усложняют процесс изготовления проволоки и повышают энергетические затраты. Крометого, малая эФФективность отпускапри 350-400 С, особенно для проволоки средних и больших сечений, более1,5 мм. Повышенная дефектность у такой проволоки, возникающая уже напервой стадии деформации, не устраняется последующим отпуском.Известен также способ изготовления высокопрочной проволоки, включающий термообработку и последукщее холодное волочение, в котором волочение осуществляют с деформациями: на 1-й протяжке - 37,5;на 2-й 26 на 3-й - 18 и далее по маршруту с постепенно убываяцими до 13,5 единичными обжатиями, причем после второй протяжки рекомендуется проводить промежуточный отпуск (2 .Однако в этом способе величина частных обжатий не регламентируется в зависимости от диаметра заготовки и готовой проволоки . Пластичность проволоки определяется величиной остаточных напряжений и степенью развития деформационного старения, которые в свою очередь зависят от соотношения частных обжатий и диаметра проволоки . Поэтому принятые значения частных обжатий допустимы лишь для узкого диапазона заготовок и готовой проволоки. Обжатия 37-38 применима лишь для заготовок диаметром порядка 8-10 мм, когда неоднородность деформации является более существенным Фактором, чем деформационное старение, В то же время, такое обжатие нецелесообразно для заготовок диаметром 1-3 мм, когда для обеспечения однородности деформации достаточно меньшегообжатия. Обжатие в 37-38 приведет только к чрезмерному нагреву и охрупчиванйю проволоки от деформационного старения. Аналогичная картина будет наблюдаться и на заключительной стадии волочения . При изготовлении, например высокопрочной проволоки диаметром 0,1-0, 3 ммвозникает необходимость применять обжатия 8-10,а не 13-14, так как с утонением диаметра все большее значение приобретает борьба с деформационным старением. Распределение единичных обжатий на первых двух протяжках нерационально . Максимальный уровень остаточных напряжений в проволоке ФЬрмируется только при суммарной деформации 45-60, и поэтому определяется величиной обжатия не только на первой, но и на второй протяжке. Повышенное обжатие (37,5) на первой протяжке, снижающее уровень остаточных напряжений, резко сменяется (перепад более 10) на пониженное обжатие (до 26) на второй протяжке, вызывая вновь появление высокого уровня остаточных напряжений, При таксщ распределении теряется положительный эффект первой протяжки, от которой в материал вносится лишь охрупчивающий эффект от деформационного старения за счет повышенного (37,5)обжатия. Промежуточный отпуск не обеспечиваетнадежного повышения пластичности, так как наряду со снятием остаточных напряжений он вызывает структурные изменения в материале (старение, коагуляцию карбидной Фазы и т.п.), вызывающие охрупчивание проволоки при последующем волочении . Кроме того, отпуск как дополнительная операция, приводитк увеличению производственных затратна изготовление проволоки,Цель изобретения - повышение механических свойств проволоки,Цель достигается тем, что волочение ведут в дваразличакщихся потехнологическим параметрам, этапа,причем на первом этапе обжатия (ц)выбирают из соотношения: 10+1,50(ц(19+20, где 0 - диаметр заготовки,а на втором этапе - из соотношения:5+2 д 4 ц 18+д,где д - диаметр готовойпроволоки, при этом величины обжатийвнутри каждого этапа различаются навеличину, не превышающую 4, между20 этапами на 4-10, а переход от первого этапа ко второму осуществляют при суммарной деформации более 45, но менее величины деформации, вызывающей расслоение.5 Ограничение максимальной величиныединичных деформаций по каждой ступени вызвано необходимостью снижения.деформационного старения, а минимальной - необходимостью обеспечить до- З статочную степень однородности деформации по сечению. Ввиду того, чтоуровень остаточных напряжений определяется диаметром проволоки, наблюдается линейная зависимость максимальной величины растягивающих остаточныхмакронапряжений от диаметра в предлагаемом способе. предусмотрено дляпроволоки больших диаметров применение более высоких единичных обжатий.Уменьшение единичных обжатий на заклю чительном этапе волочения (И ступень) вызвано возрастанием охрупчивающвго влияния деформационного старения с увеличением прочности материала по маршруту волочения, Минимально допустимая величина единичныхобжатий выбрана из расчета, чтобыуровень остаточных напряжений не превышал 60 предела текучести, максимальная - с учетом достигнутых уров-ней прочности проволоки в зависимости от диаметра так, чтобы нагрев непревышал 250 С на 1 ступени н 220 Сна П ступени .Экспериментально было получено,что при волочении с постоянными едифф ничными деформациями уровень остаточных макронапряжений достигает максимума при суммарной деформации 45-60,после чего сохраняется практическипостоянным. При этих же деформациях 49 в основном Формируется и кристалло-графическая текстура, Поэтому снижение единичных обжатий (переход от 1ступени ко П) в предлагаемом способе предусматривается при суммарной 4 ф деформации не менее 45. С другой,55-4,30-4,05-3,80-3,60-3,40-3,20-3,0 мм 11 11 12 10 11 11 1235Б таблице показаны механическиесвойства готовой проволоки диаметром3,0Из приведенных данных видно, чтоволочение по предлагаемому способу40 позволяет улучшить пластические свойства проволоки и предотвратить еерасслоение. 5,5-5,15-4,85-4 12 11 12,5,5-4, 30-3,70-3 у 25-3, 037, 5 26 18 15,5 Третий вариант:5, 5-4, 60-3, 85, 3030 3, 38-3,0 мм 23 20 1 ступень 1 ступень 182 1-й Расслоение10 образцах 184 15 5-2826-34 Расслоение в6 образцахНет расслонения 3-й Формула изобретения стороны, расслоение при испытаниях скручиванием свидетельствует о массовом раскрытии микротрещин в холоднотянутой проволоке. В таком состоянии любые способы повышения пластичности малоэффективны . Поэтому переход от Т ступени ко Ц предусматривается проводить в состоянии нерасслаиваемости, так как появление расслоения ограничивает максимально допускаемую величину суммарной деформа О ции с повышенными единичными деформациями на 1 ступени,Целесообразность скачкообразного уменьшения единичных обжатий при переходе от 1 ступени ко 11 обусловлена тем, что этот прием является эффек тивным методом перераспределения и снижения макро- и микронапряжений за счет включения в процесс деформации новых плоскостей скольжения . Для такого перераспределения достаточно 29 обеспечить перепад единичных обжатий между двумя последовательными протяжками 4-10, например с 30 до 22или с 18 до 13. Однако при слишком резком скачке(Ь 10) неоднородность рас- р пределения напряжений по сечению возрастает.Предлагаемый способ предусматривает выполнение с пониженными единичными обжатиями (П ступень) не менее двух протяжек. Это требование вызваСпособ изготовления высокопрочнойпроволоки, включающий термообработку 60и последующее холодное волочение,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышений механических свойствпроволоки, волочение ведут в два,различающихся по технологическим па но необходимостью ослабить нагрев нетолько на готовом размере (при остывании проволоки на выходе из последнейволоки), но и в процессе волочения,так как старение проволоки на промежуточных размерах уменьшает подвижность дислокаций и тем самым ухудшает пластичность при последующей холодной деформации. Выбор величины и распределения единичных обжатий внутри каждой ступени определяется в зависимости от типа стана, интенсивности охлаждения, скорости волочения, предела прочности проволоки . Как правило, внутри ступени единичные обжатия принимаются постоянными или плавно убывающими .На чертежепоказано принципиальное изменение частных обжатий в зависимости от общей степени деформации (суммарной деФормации) .П р и м е р, Изготавливают высоко- прочную проволоку диаметром 3,0 мм из стали У 9 А. Проволока готовится из патентированной заготовки диаметром 5,5 мм с частными обжатиями 10-12 по всему маршруту волочения (1-й вариант) по известному (2-й вариант) н предлагаемому (3-й вариант)способам,14 аршруты волочения.Первый вариант; раметрам, этапа, причем на первом этапе обжатия (1) выбирают из соотношения: 10+1,509(19+20, где 0-диаметрзаготовки, а на втором этапе - из соотношения; 5+20(18+0,где д- диаметр готовой проволоки, при этом величины обжатий внутри каждого этапаразличаются на величину, не превышающую 4, а между этапами на 4-10,4 . е;4: уи 4 У ф "4 .;."799 В 52 А уэрюжию,Я Составитель О. РумянцеваКовальчук Техред А.Ач, Корректор И едак к Тираж 89дарственного ко м изобретений и 3-35, Раушская лиал ППП Патент , г . Ужгород, ул . Проектная,а переход от первогоэтапа ко второму осуществляют при суммарной деформации более 45, но менее величины деформации, вызйвающей расслоение.Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе аказ 0259 9ВНИИПИ Госпо дела113035, Москва,1 . Авторское свидетельство СССР9 201301 кл . В 21 С 1/00, 1966 . 2 . Калпашников А . И . и др . Высоко,прочная нержавеющая проволока, М ., "Металлургия", 1971, табл, 29, с. 91. Подписмитета СССРткрытийаб., д. 4/5