Способ термической обработки прокатных изделий

СОЮЗ СОВЕТСНИХшзаайаесиипРЕСПУБЛИН ОЮ (11) А 4(51) Э 1/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О СПОСОБ ТЕКАТНЫХ ИЗДЕ л УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЪЙ АВТОБУСНОМУ СЗИДЕТВЪОТВУ(71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР. Мф 662233, кл. С 2 Р 8/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССРУ 433815, кл. С 21 Р 1/78, 1968.(54) (57) 1 РИИЧЕ СКОЙ ОБРА БОТКИ ПРО ЛИЙ преимуществе нь круглого профиля, включааций закалку, отпуск и дополнительный скоростной поверхностный нагрев, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цеью повыщения пластичности и стойкости против коррозионного растрескивания при сохранении прочности, поверхностный нагрев осуществляют многократно до 650-870 С с промежуоо точным охлаждением до 500-600 С.2. Способ по п.1, о т л н ч а ющ и й с я тем, что нагрев и охлаждение проводят 2-3 раза.Изобретение относится к металлургии, а именно к термообработке прокатных изделий, например арматурногои круглого профиля, подвергаемых термическому упрочнению, и может быть использовано на металлургических, машиностроительных и других предприятиях.Известен способ термической обработки, включающий закалку и одно Ократный отпуск поверхностным нагревом до 650-750 С 1.Однако прокат, упрочненный этимспособОм, обладает пониженными пластическими свойствами. 15Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемо.му результату является способ, включающий однократный отпуск предварительно закаленного и отпущенного проката поверхностным нагревом до 720770 С 12.Однако известный способ не обеспечивает значительного повышенияпластических свойств прокатных иэделий, а также повышения стойкости против коррозионногорастрескивания поднапряжением, что связано с неполнойсфероидизацией карбидов, неоднород,ностью и недостаточным измельчениемблочной структуры поверхностного слоя.Это снижает стойкость металла противкоррозионного растрескивания и в некоторых случаях затрудняет осуществление формообразующих операций волочение, правку, высадку и др).Цель изобретения - повышение плас"тичности и стойкости против коррозионного растрескивания при сохранении прочности, 40Поставленная цель достигается тем,что согласно способу термической обработки прокатных изделий преимущественно круглого профиля, включающемузакалку отпуск и дополнительный скофф 45ростной поверхностный нагрев, поверхностный нагрев осуществляют многократно до 650-870 С с промежуточ 0ным охлаждением до 500-600 С.ОНагрев и охлаждение проводят 23 раза,При этом температура нагрева устанавливается в зависимости,от профиля и размеров сечения, марки стали и требуемых свойств. Установленный интервал температур скоростного поверхностного нагрева обусловлен следующим. При нагреве до температур ниже0650 С диффузионные процессы замедлены, поэтому изменения структуры впроцессе такого отпуска протекают сочень малыми скоростями и требуютбольшого числа циклов. Даже при циклическом - трехкратном скоростномонагреве до температуры ниже 650 Сструктура остается в значительнойстепени неравновесной. Это влечет засобой недостаточное повышение пластических характеристик,деформируемости, определяемой, например, испытаниями на осадку стойкости противкоррозионного растрескивания и т,д.Нагрев до температуры выше 870 С0заметно уменьшает прочностные характеристики ниже требуемого уровня,снижая эффект предшествующего термоупрочнения.При нагреве выше температур Аси особенно Ас, т.е. с появлением вструктуре аустенита, важное значениедля получения тех или иных свойствприобретает скорость последующегоохлаждения,Однократный поверхностный нагревпроката до температур выше Ас 1 можетвызвать при последующем ускоренномохлаждении на воздухе за счет оставшейся холодной сердцевины появлениена поверхности структур закалки, чтовлечет за собой недостаточное повышение пластичности, стойкости противкоррозионного растрескивания и др.Скорость охлаждения при этом и полученные свойства зависят от профиля,размеров сечения, марки стали и т.д,При циклическом нагреве и охлажденииуказанные недостатки устраняются,что и обеспечивает более значитель-.ное повышение пластичности, деформируемости, стойкости против коррози"онного растрескивания и т.д. Охлаждение между циклами до тем" ператур выше 600 С не обеспечивает циклического характера процесса отпуска: получается просто один непрерывный сквозной нагрев, Не создаются условия, необходимые для ускорения сфероидизации структуры поверхностного, слоя и повышения пластичности при сохранении на определенном уровне прочностных характеристик. Снижение температуры между циклами нижеО500 С экономически нецелесообразно из-за снижения производительности (удлинения процесса).П р и м е р 1, 1 рокат круглогопрофиля24 мм из стали 20 подвергают термическому упрочнению с прокатного нагрева и одно-, двух- итрехцикловому нагреву в индукторах спромежуточным охлаждением, а такжеобработке по известному способу.Режимы термообработки и свойстваприведены в табл. 1 1,средние значения из 3-6 испытаний),1 ОПосле индукционного нагрева до630 С, т.е. ниже заданного интервала.0независимо от количества циклов неудается установить наличие поверхностного слоя, структура которого заметис отличалась бы от структуры сердцевины проката. Пластичность и деформируемость металла при этом повышается лишь незначительно, т.е. такаяобработка не дает положительногоэффекта.После однократного индукционногонагрева до 650 фС н поверхностномслое наблюдается лишь частичная сфероидиэация структуры, а после двух-, 25.трехциклового - почти полная сфероидизация, Глубина поверхностного слоясоставляется в обоих случаях 1,11,2 мм, а его микротвердость -5901700 МПа. Микротвердость сердцевиныпосле одноцикловой обработки составляет в среднем 2290 МПа, а последвух-, трехцикловой - 2070 МПа, что ссвидетельствует о более полном завершении процессов. отпуска, Из при 35веденных в табл, 1 результатов следует, что при двух-, трехцикловомскоростном нагреве до 650 С пластичность и деформируемость круглого проката вьппе,чем при одноцикловом нагре. 40ве при примерно одинаковых прочностных характеристиках.П р и м е р 2. Арматурные профили У 16, 20 и 32 из стали 35 ГС подвергают обработке по известному способу и термическому упрочнению спрокатного. нагрева, а затем - одно-,двух-, трех-, четырех- и пятицикловому нагреву в индукторах с промежуточным охлаждением.Режимы термообработки и свойстваприведены в табл.2. (средние значенияиз 3-9 испытаний)Из приведенных результатов следует, что после скоростного нагрева 55 до 630 С т.е, ниже заданного интер 0вала) даже после трехцикловой обработки пластические характеристики и стойкость против коррозионного растрескинания повьппаются незначительно, т.е. такая обработка не дает положительного эффекта. При нагреве до 650- 870 С уже после первого цикла нагребва наблюдается заметное измельчение блочной структуры, сохраняющееся при увеличении числа циклов. Однако более завершенная сфероидизация структуры поверхностного слоя отмечается после двух- трехцикловой обработки.Глубина и микротвердость поверхностного слоя практически не изменяется с увеличением числа циклов и составляет: у профиля У 16 и 20 - 0,3-0,5 мм и 2550 2600 МПа, у профиля В 32 - 1,45-1,55 мм и 2340- 2490 МПа (при норме не более 2800 МПа) .Твердость (микротвердость сердцевины проката после двух-, трех циклового нагрева несколько снижается, что свидетельствует о более полном завершении процессов отпуска. Зто подтверждается и исследованиями тонкой структуры.Из приведенных результатов следует, что при двух-, и более циклоном скоростном нагреве до 650-870 С пластичность и стойкость против коррозионного растрескивания под напряжением термоупрочненной арматуры выше, чем при одноцикловом нагреве. Однако повьшение количества циклов более трех нецелесообразно, так как это не дает положительного эффекта по сравнению с двух-, трехцикловым нагревом.При нагреве до температур, превышающих заданный интервал, например до 880-900 С, независимо от количе оства циклов прочностные характеристики (табл.2) снижаются ниже требуемого уроьня ( б не менее 980 МПа), т.е. ( такая обработка не дает положительного эффекта.Таким образом, двух-, трехцикловый поверхностный скоростной нагрев термоупрочненного проката до 650- 870 С с охлаждением между циклами . до 600-500 С повышает его пластичность, деформируемость и стойкость против коррозионного растрескивания. Предлагаемый способ позволяет гарантиропать повышение относительного удлинения не менее, чем на 2 абс,7. Кроме того, за счет повьппе1135777 ния пластичности, деформируемости истойкости против коррозионного растрескивания повышается надежность идолговечность металла, а следовательно, может быть получен дополнительный 5 8 5 6,5 звестный спосо ловый0 С 15 65,0 5 5 овыйассдо 52 ООС Термоупрочнение и трехцииндукционный нагрев до 6охлаждением между циклами 0 57 8,0 2 моупрочнение и одноцикловыйукционный нагрев до 650 Со Т О. 48,5 6 95 4 Термоупрочнение и двухцииндукционный нагрев др 6охлаждением между цикла 90 0 Термоупрочнение и трехцииндукционный нагрев до 6охлаждением между циклами,О 0 95,3 79 формируемос спытания на оличество об1/2 Ь высот роцен показ ательвыдержавшихна осадку п т.есадкут воло спытаннями ию до диамет м т подверг л и,.Профиль055976 - 1 5 2,8 Иввестный спесобТермоупрочнение и одиоциклоиндукционный нагрев до 630 о 65 1,6 00-12 114 Териоупрочненне и двухцикловыйиндукционный нагрев до 630 С соохлахдеиием мезду циклами 520 ОС 1130 8 120 140 80 Термоупрочнение и трехцикловыйиндукционный нагрев до 630 С сохлахдением иенцу циклами до 520 С 112 130-150 Термоупрочнеиие и одиоцикловыйнидукционнЮ нагрев до 650 СоТермоупрочненне и двухцикловыйиндукционный нагрев до 650 С сохлахдеиием мехду циклами до 5 200-22 0,0 2,100 9 0 С О Термоупрочнение и трехцикловый индукционный нагрев до 650 С со.охлзиденнеи мехду циклами до 520 С 10 400 950 1 рофнльр 2 910 . 13,30-250 1055 вестный спо Термоупрочнение двухцикловыйиндукционный нагрев до 750 ОС сохлакденнеи мехду циклами до 550 С040,0 4,2 Термоунрочнение и одноциндукционный нагрев до ловыи ООС с мн до.52 ФС кловый 0 С сэкономический эффект в народном хоэяйстве.Ожидаемый экономический эффект при выпуске 15 тыс. т. термообработанного проката составляет 44100 руб.Таблица зцов в пере а 23,3 Т1135777 Продолкение табл 2 фа 8 а б ИПа Внд термической обработки Стойкость противкоррозиоыыогорастрескнваиия,ч Термоупрочыенце и трехцикловый.индукционный нагрев до 750 оС сохааидеыием меиду циклами до 550 Со 1035 900 16,5 480 5,6 1030 900 1815 480 5,4 5,6 3,0 230-250 3,5 , 250-320 Известный способ Термоупрочнение и одноцикловыйиндукционный нагрев до 870 Со 080 985 12,5 Термоупрочненне н двухцикловыйиндукционный нагрев до 870 С сохлаыдением меиду циклами до 590 С Термоупрочнелие и двухцикловыйиндукционньй нагрев до 890 С сооохлаиденнем меиду циклами до 590 С 925 840 17,0 4,8 Составитель И.ЛипгартРедактор Н.Яцола Техред С.Легеза Корректор,М,Леонтюк Заказ 10248/18 Тираж 552 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Термоупрочнеыие и четырехцикловый индукционный нагрев до 750 С с охлакденнем мехду циклами до 550 СТермоупрочнение и пятнцикловый индукционный ыагрев до 750 С с охлаздением меиду циклами до 550 Со Термоупрочнение и трехцикловый индукционный нагрев до 870 С со охлаидеыием мекду циклами до 590 С Термоупрочнение и одноцикловый индукционнъб нагрев до 890 Со 1030 890 16,5ПроФиль Р 32 120 985 10,0 1060 950 13,7 4,0 480 1055 950 14,8 4,0 480970 860 16,0 4,6 280-340