Способ термомеханической обработки стальных изделий

О П И С А Н И Е (и)985080ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(5 )М. Кл. С 21 О 1/74 Ркударстваииый комитет СССР аа делам изойретеиий и атирьпийВсесоюзныи ордена Ленина научно-исследои проектно-конструкторский институт метмашиностроения аявител ПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ющии аус ацию альны пече аций ии в зацию той т кую мно бом пластичес пературе иным изги ксимальны после де 0,5 с и у дефоргокан с обе 5дефор форма корен ре ем су303) ыаузу ечени ажден е ох ле в оз- оры ис- ва енИзобретение относится к термомеханической обработке металлов и может быть использовано при обработке изделий из малоуглеродистых сталей.Для конструкций, работающих в условиях низких температур, применяют . низколегированные стали, обладающие повышенной пластичностью и ударной вязкостью, однако последние легиро ваны дефицитными и дорогостоящими металлами (Т 1, Ч, ЙЬ), вследствие чего стоимость этих .сталей значительна.Высокие показатели ударной вязкости и пластичности нелегированных сталей являются, в основном, следствием мелкозернистости, однородности и равномерности структуры стали. Поэтому известные способы термомеханической обработки и направлены на получение такой структуры,Известен способ термомеханической обработки стальных изделий, вклюВ период деформации происходизменение Формы зерен, их взаимсмещение и частичное измельчениструктура становится более одноной и плотной. В период паузы нграницах деформированных зеренникают зародыши новых зерен, коувеличиваются в размерах за счеходных. После достижения равенсразмеров новых (растущих) и исных (уменьшающихся) зерен начино ется процесс динамической рекриталлизации, т,е. размеры зерен уличиваются. Для Фиксации определной структуры применяют ускоренохлаждение 1.изделия в пределах 95-300 продол-жительность каждой паузы устанавливают;.в пределах 1-7 с, температураотпуска 300-700 С.Оптимальная по мелкозернистостиоднородности и равномерности структура, отвечающая необходимому комплексу свойств, формируется при сум ме деформаций не менее 953, Большая 10 по величине сумма деФормаций приправильно выбранной паузе приводитк луцшему измельчению структуры,придает ей большую равномерность,однако при достижении определенно го значения (3004) эффективность ь измельчения снижается.Деформацию осуществляют многократным знакопеременным изгибом, позволяющим достигнуть любой величи 20 ны суммы деформаций изделия, безизменения размеров его поперечногосечения. Для достаточной деформациизерен по всей высоте сечения, изгиб производят с обеспечением коэффициента упругой эоны не более 0,2.При этом возможны различные варианты распределения деформаций по стадиям, Для малых величин суммы максималвных деформаций по стадиям. Длямалых величин суммы максимальныхдеформаций применяют равные величиныдеформаций на каждой стадии.Для больших значений суммы максимальных деформаций эфшвктивно нерав.35номерное (Убывающее) распределениедеформаций по стадиям. Например, присумме максимальных деформаций порядка 300 процесс проводят в четырестадии со следующим распределениемдеформаций, 4: 120, 90, 60, 30, Вовремя деформаций на первой стадиипроисходит деформирование, смещение и частичное измельчение зерен.После деформации следует регламентиф 5рованндя пауза. Впериод паузы награницах исходных деформированных зерен возникают зародыши новых, которые увеличиваются в размерах эасчет исходных, При достижении равенства размеров новых (увеличивающихся) и исходных (уменьшающихся)зерен, достигается наибольший эффектизмельчения. Этим и определяетсяпродолжительность оптимальной паузы.Она находится в зависимости от различных Факторов, таких как химический состав стали, температура металла во время паузы, степень предшествующего измельчения зерен и т,д. На 3 98Недостатком известного способаявляется неудовлетворительные показатели пластичности и ударной вязкости в применении его к обработкемалоуглеродистых сталей,Известен также способ термомеханицеской обработки стали, заключающийся в нагреве металла до температуры аустенитиэации, деформации металла прокаткой при этой температуре за несколько проходов (стадий),Сумма деформаций на всех стадиях составляет 50-95. Затем металл,подвергают ускоренному охлаждению2 .Однако этот способ не позволяетполучить оптимальную равнозернистости равномерность структуры,Наиболее. близкиМ по технической.,, сущности к предлагаемому являетсяспособ термомеханической обработкистали, включающий аустенитиэацию,многостадийную пластическую деформацию при температуре аустенитизациис регламентированными паузами послекаждой стадии, ускоренное охлажде-ние и последующий отпуск. При этом,деформацию производят прокаткой сдеформациями не более 203 за проход(стадию) и суммой деформаций навсех стадиях не более 50 а отпускпри температуре 200 С. Описанныйспособ позволяет получить более мел"коэернистую, равномерную структуру, так как продолжительность паузымежду стадиями выбирают в зависимости от класса стали и желаемых механических свойств3 .Недостатком способа является неудовлетворительная пластичность иударная вязкость при использованииего для обработки изделий из малоуглеродистых сталей, кроме малоуглеродистых сталей, легированных МбМ и др.Цель изобретения - повышение пластичности и ударной вязкости малоуглеродистых сталей,Поставленная цель достигаетсясогласно способу термомеханицескойобработки стальных изделий, включающем аустенитизацию, многостадийную пластическую деформацию при тем.пературе аустенитизации с регламентированными паузами после каждойстадии, ускоренное охлаждение и последующий отпуск, пластическую деформацию осуществляют многократнымзнакопвременным.изгибом с обеспечением суммы максимальной деформации 5080 ф5 9850пример, пауза длительностью 1 с предпочтительна для высоких температур ималых величин деформаций. Пауза длительностью 7 с предпочтительна длянизких температур металла и больших 3величин деформаций.Таким образом, пауза продолжительности менее 1 с не.обеспечивает достаточного развития вновь образовавшихся зерен, Пауза более 7 с 1 ф1приводит к снижению упрочнения аустанита за счет уменьшения общей плотной дислокаций, увеличения размеров.рекристаллизованных зерен, уменьшения протяженности их границ,На следующей стадии дефориации.вновь происходит деформирование исмешение зерен уже измельченных; вовремя первой паузы.Сущность процесса измельчения зерен, происходящего во время второйпаузы, та же, что и во время первой,Однако исходными зернами в этом процессе служат уже измельченные в первой паузы зерна. Поэтому по оконча- фнии второй паузы размеры зерен оказываются значительно меньшими, чемпервичные (до .обработки).Описанный процесс измельчения повторяется в каждой последующей стадииэюдо получения необходимой мелкозернистой структуры,После этого полученную структуру.,фиксируют ускоренным охлаждениемсо скоростью не .менее 50 ОС/с. В результате такого охлаждения стальимеет повышенную прочность и твердость, но низкую пластичность и удар.ную вязкость. 40Для получения высокой пластично:сти и ударной вязкости при одновременном обеспечении достаточной прочности проводится отпуск при температуре от 300 до 700 С в течение 0,25- 2,0 ч. При температуре ниже 300 ОС сохраняется достигнутая прочность, но не обеспечивается необходимая пластичность и ударная вязкость. С ростом температуры отпуска повышаются пластические свойства, но снижается прочность, а при температуре свыше 700 С пластичность возрастает: но вместе с тем значительно снижается предел прочности.П р и м е р 1. Лист из стали 05 кп толщиной 10 мм и шириной 2000 мм нагревают до температуры аустенитизации 960 ОС и деформируют при 920 ОС 80 б многократным знакопеременным изгибом на последовательно установленных четырех многороликовых деформирующим (правильных) машинах т.е. в четыре стадии. При этом сумма максимальных деформаций изделия на всех стадиях составляет 951, коэффициент упругойзоны 0,1, Деформации распределены по стадиям следующим образом, 3: 25, 25 25 20, Паузы после стадии.составляют соответственно, с: 3, 3, 2, 1.Затем лист подвергают ускоренному охлаждению водовоздушной смесью со скоростью охлаждений около 150 фС/с.Далее следует отпуск в печи при 300 С в течение 0,5 ч.П р и м е р 2. Лист из сталикп толщиной 8 мм, шириной 2000 мм нагре-. вают до температуры аустенитизации 970 С и деформируют при 930 фС многократным знакопеременным .изгибом на трех последовательно установленных многороликовых деформирующих (пра" вильных) машинах, т.е.,в три стадии. При этом сумму максимальных деформации за три стадии задают 3003, коэффициент упругой зоны О,1, а деформации на каждой стадии составляют соответственно, Ж: 130, 110,и 60. Продолжительность паузы после каждой стадии составляет, с: 7, 6 5Затем лист подвергают ускоренноЪ му охлаждению со скоростью около 150 С/с и отпуску при 700 С, в течение 1 ч.П р и м е р 3. Лист из стали 20 кп толщиной 8 мм, шириной 1600 мм нагревают до температуры аустенитизации. 960 С, деФормируют при 930 С многократным знакопеременным изгибом на последовательно установленных многороликовых деформирующих (правильных) машинах, т.е. в виде стадии.При этом сумму максимальных деформаций за две стадии задают 150, коэффициент упругой зоны 0,1. Деформации на каждой стадии составляют соответственно, 3: 90 и 60. Продолжительность паузы после стадий составля- . ет, с: 5 и 4,Затем лист подвергают ускоренному охлаждению со скоростью около 150 ОС/с и отпуску при 600 С в тече - ние 1,5 ч.П р и м е р 4. Полосу из стали 3 сп толщиной 9,5 мм, шириной 60 мм нагревают до температуры аустенитизации 980 С и деФормируют при 930 С многократным знакопеременным изги;.98508,0 ист из стали 08 ГСф (ТУ 14-1-25518) ст из стали 09 Г 2 ФБУ 14-1-2295-78) 56 ,41 322 ный5521-76 Горячекат лист (ГОС,6 6,3/12,0 6,0/1 фСтандартом испытаниях,оговорено, значения опред ри лабораторных б формула изобретен нных еханическихлистов изй, обработанособу, соот- предъявляльных низкоо позволит ты стали, труб ма- рабого Сен не а,легироуглерокономи12 руб. иальных дешевым ет значител ект и соста тонне метал спецлей ни Замена анных стма ый стыми д ский эф каждой бом на последовательно установленных четырех многороликовых правиль"ных машинах (т,е, в четыре стадии). Сумма максимальных деформаций навсех стадиях составляет 100, приэтом на каждой стадии деформация сос-,тавляет 25 Ф, а коэффициент упругойзоны 0,03. Продолжительность паузмежду стадиями 4 с,Как видно из приведлице данных, комплекс мсвойств горячекатанныхнизкоуглеродистых сталеных по предлагаемому светствует требованиям,емым к листам из специалегированных сталей. Этприменить малоуглеродинапример, для изготовлгистральных газопровотающих в условиях квер Затем полосу подвергают ускоренному охлаждению в воде со скоростьюоколо 150 С/с и отпуску при 480 фСв течение 2 ч,Механические свойства листов изстали 08 Г 2 СФ и 09 Г 2 ФБ, горячекатанных листов из малоуглеродистых стадей (стандартных) и обработанныхпо предлагаемому способу приведены 1 О в таблице. Способ термомеханической обработки стальных изделий, преимущественно малоуглеродистых, включающий аустенитизацию, многостадийную пластическую деформацию при температуре аустенитизации с регламентированными паузами после каждой стадии, ускоренное охлаждение и последующий отпуск, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пластичности и ударной вязкости, пластическую деформацию осуществляют многократным знакопеременным изгибом с обеспечением суммы максимальной деформации 95-300 с продолжительностью .каждой паузы 1-7 с, а отпуск осуществляют при 300-700 С.Составитель С.ПодгурскийРедактор С.Юско Техред И.Гайду Корректор У,Пономаренко 3 Тираж 5 7 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Рауаская наб., д, 4/5Заказ 100 филиал ПП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,9 . Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР И 606884, кл. С 21 О 7/14, 1971.%5080 1 О 2. Авторское свидетельство СССР М 162863, кл. С 21 О 7/14, 1962 3. Авторское свидетельство СССР У 548636 кл. С 21 О 7/14, 1975.