Изобретение относится к области термомеханической обработки (ТМО) сталей и может быть применено для изготовления стальных изделий. The invention relates to the field of thermomechanical processing (TMT) of steels and can be used for the manufacture of steel products.
Известны способы термомеханической обработки, позволяющие повысить комплекс свойств изделий [1, 2, 3]
Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий нагрев до температуры аустенитизации, пластическое деформирование в процессе изотермической выдержки, закалку и отпуск [4]
Однако этот способ не позволяет проводить формообразование с большими степенями и скоростями деформации, включать ТМО в производство сортового проката, требует больших затрат времени.Known methods of thermomechanical processing to improve the set of properties of products [1, 2, 3]
Closest to the proposed is a method comprising heating to an austenitizing temperature, plastic deformation during isothermal aging, hardening and tempering [4]
However, this method does not allow for forming with large degrees and rates of deformation, to include TMT in the production of long products, is time consuming.
Цель изобретения повышение комплекса механических свойств в высокопрочном или высокопластичном состоянии стали при сокращении времени обработки и уменьшении безвозвратных потерь металла. The purpose of the invention is to increase the complex of mechanical properties in a high-strength or high-plastic state of steel while reducing processing time and reducing irretrievable metal losses.
Предлагаемый способ термомеханической обработки стальных изделий включает нагрев со скоростью выше 50оС/с до температуры от Ас1 до Ас3+200оС, горячую прокатку со степенью деформации 45-80% при температуре конца прокатки для доэвтектоидных сталей выше межкритического интервала, а для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей выше Аr1, ускоренное охлаждение и отпуск. Ускоренное охлаждение осуществляют с получением мартенситной структуры или продуктов распада аустенита, а отпуск проводят путем одно- или многократного циклического скоростного нагрева.The proposed method for the thermomechanical treatment includes heating steel parts at a speed greater than 50 ° C / s to a temperature of from A c1 to A c3 +200 C, hot rolling at a deformation of 45-80% at the end of rolling to hypoeutectoid steels mentioned intercritical range, and for eutectoid and hypereutectoid steels above A r1 , accelerated cooling and tempering. Accelerated cooling is carried out to obtain a martensitic structure or austenite decomposition products, and tempering is carried out by single or multiple cyclic high-speed heating.
В результате предложенной обработки возможно получение различных структурных состояний и комплексов свойств стальных изделий. As a result of the proposed processing, it is possible to obtain various structural states and complexes of properties of steel products.
П р и м е р 1. Обработку проводили на стали 65Г. Образцы деформировали прокаткой со степенью деформации 50% скоростью деформации 5 с-1, температурой конца прокатки 900оС. Последеформационное охлаждение проводили со скоростью выше критической до температуры ниже точки Мн (для получения мартенситной структуры). Температура отпуска составляла 170оС. Такая обработка (закалка + низкий отпуск) обеспечивает следующий комплекс свойств стали 65Г в высокопрочном состоянии: σв=1989±30 МПа, σ0,2=1750±30 МПА, δ=6,5±1,0% ψ= 16±4% КСV= 0,31±0,02 МДж/мм2. В результате высокотемпературной деформации образуется структура динамической рекристаллизации. Аустенитные зерна характеризуются небольшим размером (22,6±0,7 мкм) и высокой плотностью дислокаций. Наследование мелкой однородной структуры аустенитом обеспечивает формирование комплекса механических свойств с высокими прочностными и пластическими характеристиками. При обычной термической обработке в представленных условиях наступало преждевременное хрупкое разрушение образцов из стали 65Г.PRI me R 1. The treatment was carried out on steel 65G. Samples were deformed by rolling at a deformation of 50% strain rate of 5 s -1, the rolling end temperature of 900 ° C Posledeformatsionnoe cooling performed at a rate above the critical point to a temperature below M s (martensite for structure). The tempering temperature was 170 ° C. This treatment (hardening + low tempering) provides the following set of properties of 65G steel in high strength condition: σ in = 1989 ± 30 MPa, σ 0.2 = 1750 ± 30 MPA, δ = 6.5 ± 1 , 0% ψ = 16 ± 4% KCV = 0.31 ± 0.02 MJ / mm 2 . As a result of high temperature deformation, a dynamic recrystallization structure is formed. Austenitic grains are characterized by a small size (22.6 ± 0.7 μm) and a high density of dislocations. Inheritance of a fine homogeneous structure by austenite provides the formation of a complex of mechanical properties with high strength and plastic characteristics. Under ordinary heat treatment under the conditions presented, premature brittle fracture of samples made of 65G steel occurred.
П р и м е р 2. Обработку осуществляли так же, как в примере 1, однако ускоренное охлаждение проводили: 1) со скоростью выше критической до комнатной температуры для формирования мартенситной структуры; 2) со скоростью выше критической до температуры 350-400оС для формирования высокодисперсной феррито-карбидной смеси (троосто-бейнитной структуры). Смягчающую обработку проводили циклическим нагревом в интервале 750-680оС (2 цикла) в течение 15 с для получения высокопластичного состояния стали. Структура стали 65Г после таких обработок представляет собой рекристаллизованную ферритную матрицу с располагающимися внутри субзерен мелкими сферическими карбидами. Размер частиц составляет 0,3-0,6 мкм, что соответствует 2-3 баллам зернистого перлита по ГОСТ 8233-85. По сравнению с традиционным сфероидизирующим отжигом предложенный способ обработки позволяет повысить прочностные свойства на 10% и добиться получения более равномерной и дисперсной структуры изделий.PRI me R 2. The processing was carried out in the same way as in example 1, however, accelerated cooling was carried out: 1) at a rate higher than critical to room temperature to form a martensitic structure; 2) at a speed higher than critical to a temperature of 350-400 о С for the formation of a finely dispersed ferrite-carbide mixture (troine-bainitic structure). Cyclic softening treatment was conducted by heating in the range of 750-680 ° C (2 cycles) for 15 seconds to obtain a superplastic state of the steel. The structure of 65G steel after such treatments is a recrystallized ferrite matrix with small spherical carbides located inside the subgrains. The particle size is 0.3-0.6 microns, which corresponds to 2-3 points of granular perlite according to GOST 8233-85. Compared with traditional spheroidizing annealing, the proposed processing method allows to increase the strength properties by 10% and to achieve a more uniform and dispersed structure of the products.