RU2256705C1 - Method of thermal treatment of items - Google Patents
Method of thermal treatment of items Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256705C1 RU2256705C1 RU2004102271/02A RU2004102271A RU2256705C1 RU 2256705 C1 RU2256705 C1 RU 2256705C1 RU 2004102271/02 A RU2004102271/02 A RU 2004102271/02A RU 2004102271 A RU2004102271 A RU 2004102271A RU 2256705 C1 RU2256705 C1 RU 2256705C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- temperature
- stage
- conducted
- carried out
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано для повышения комплекса механических свойств соединительных деталей трубопроводов из легированных, низколегированных или малоуглеродистых сталей.The invention relates to the field of heat treatment and can be used to increase the complex of mechanical properties of connecting parts of pipelines of alloyed, low alloyed or low carbon steels.
Известен способ упрочняющей термической обработки изделий из легированных сталей, включающий нагрев до температуры аустенизации (860-960°С) в окислительной атмосфере с коэффициентом избытка подачи воздуха 1,25-2,25 в течение 60-180 мин, закалку сжатым воздухом в течение 6-20 мин до температуры ниже 320°С и высокотемпературный отпуск (см. п. РФ №2113509 по кл. С 21 D 1/18, заявл. 24.11.97, опубл. 20.06.98 “Способ термической обработки поковок шатуна из легированных сталей”).A known method of hardening heat treatment of alloy steel products, including heating to an austenization temperature (860-960 ° C) in an oxidizing atmosphere with a coefficient of excess air supply of 1.25-2.25 for 60-180 minutes, hardening with compressed air for 6 -20 min to a temperature below 320 ° C and high-temperature tempering (see paragraphs of the Russian Federation No. 2111509, class C 21 D 1/18, application. ”).
Данный способ не позволяет получить мелкозернистую феррито-перлитную или феррито-бейнитную структуру металла, необходимую для получения комплекса механических свойств, соответствующих требованиям, предъявляемым к соединительным деталям трубопроводов.This method does not allow to obtain a fine-grained ferrite-pearlite or ferrite-bainitic metal structure necessary to obtain a set of mechanical properties that meet the requirements for the connecting parts of pipelines.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и выбранным в качестве прототипа является способ термической обработки изделий, включающий нагрев до температуры Ас3+(50-190°С), выдержку, охлаждение в несколько стадий и однократный отпуск в традиционном интервале температур. При этом на первой стадии охлаждение ведут со скоростью, обеспечивающей пересечение кривой охлаждения с линией начала структурного превращения аустенита в феррит термокинетической диаграммы ниже точки Ar1, на второй стадии, соответствующей области образования феррита, охлаждение ведут с меньшей скоростью или проводят изотермическую выдержку, а на третьей стадии охлаждение ведут до температуры охлаждающей среды со скоростью, обеспечивающей образование бейнита (см. а.с. СССР №1373735 по кл. С 21 D 1/56, заявл. 24.02.86, опубл. 15.02.88 “Способ термической обработки изделий”).The closest in technical essence, the achieved effect and selected as a prototype is a method of heat treatment of products, including heating to a temperature And c3 + (50-190 ° C), exposure, cooling in several stages and a single tempering in the traditional temperature range. In this case, in the first stage, cooling is carried out at a speed that ensures the intersection of the cooling curve with the start line of the structural transformation of austenite to ferrite of the thermokinetic diagram below the point A r1 , in the second stage, corresponding to the ferrite formation region, cooling is carried out at a lower rate or isothermal exposure, and of the third stage, cooling is carried out to a temperature of the cooling medium at a rate that ensures the formation of bainite (see AS of the USSR No. 1373735, class C 21 D 1/56, decl. 24.02.86, publ. 15.02.88 “The method is thermal th processing of products ”).
Данный способ позволяет получить металлоизделия с более прочной феррито-бейнитной структурой. Однако повышенный уровень остаточных напряжений в металле, возникающий при охлаждении изделий на третьей стадии до температуры охлаждающей среды, не позволяет снизить до требуемого уровня коробление изделий, повысить ударную вязкость металла.This method allows to obtain metal products with a stronger ferrite-bainitic structure. However, the increased level of residual stresses in the metal, which occurs when the products are cooled in the third stage to the temperature of the cooling medium, does not reduce the warpage of the products to the required level and increase the toughness of the metal.
Задачей настоящего изобретения является снижение уровня коробления изделий, повышение ударной вязкости металлоизделий.The objective of the present invention is to reduce the level of warpage of products, increase the toughness of metal products.
Техническим результатом, получаемым при реализации данного изобретения, является оптимизация параметров обработки.The technical result obtained by the implementation of this invention is the optimization of processing parameters.
Указанная задача решается за счет того, что в известном способе термической обработки изделий, включающем нагрев до температуры Ас3+(50-190°С), выдержку, охлаждение в несколько стадий и отпуск, при котором на первой стадии охлаждение ведут со скоростью, обеспечивающей пересечение кривой охлаждения с линией начала структурного превращения аустенита в феррит термокинетической диаграммы ниже точки Аr1, на второй стадии, соответствующей области образования феррита, охлаждение ведут с меньшей скоростью или проводят изотермическую выдержку, а на третьей стадии охлаждение ведут со скоростью, обеспечивающей образование бейнита, согласно изобретению на третьей стадии охлаждение осуществляют до температуры 250-180°С, затем продолжают охлаждение со скоростью не более 3°С/с.This problem is solved due to the fact that in the known method of heat treatment of products, including heating to a temperature And s3 + (50-190 ° C), exposure, cooling in several stages and tempering, in which at the first stage cooling is carried out at a speed that provides the intersection of the cooling curve with the line of the beginning of the structural transformation of austenite to ferrite of the thermokinetic diagram below point A r1 , in the second stage, corresponding to the region of formation of ferrite, cooling is carried out at a lower speed or isothermal exposure, and in the third stage, cooling is carried out at a rate that ensures the formation of bainite, according to the invention in the third stage, cooling is carried out to a temperature of 250-180 ° C, then cooling is continued at a speed of not more than 3 ° C / s.
Подъем температуры при отпуске может быть осуществлен, по крайней мере, в два этапа, после каждого из которых проводят изотермическую выдержку, причем первую выдержку проводят при температуре не менее 180°С, а заключительную - при температуре не более Ac1-20°C.The temperature rise during tempering can be carried out in at least two stages, after each of which isothermal exposure is carried out, the first exposure being carried out at a temperature of at least 180 ° C, and the final one at a temperature of not more than A c1 -20 ° C.
После изотермической выдержки, выполняемой после первого и/или одного или нескольких последующих этапов подъема температуры, может быть осуществлено охлаждение до прекращения стадии кипения в воде с температурой не менее 80°С.After isothermal holding performed after the first and / or one or more subsequent steps of raising the temperature, cooling can be carried out until the boiling stage in water is stopped at a temperature of at least 80 ° C.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.Studies conducted on the sources of patent and scientific and technical information have shown that the claimed method is unknown and does not follow explicitly from the studied prior art, i.e. meets the criteria of novelty and inventive step.
Способ может быть осуществлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использован при изготовлении соединительных деталей трубопроводов, т.е. является промышленно применимым.The method can be carried out at any enterprise specializing in this industry, because this requires well-known materials and standard equipment, and is widely used in the manufacture of pipe fittings, i.e. is industrially applicable.
Экспериментально установлено, что использование прерывания ускоренного охлаждения и замена его на охлаждение со скоростью не более 3°С/с на третьей стадии при температуре ниже 250-180°С создает условия для снижения уровня остаточных напряжений настолько, что обеспечивается снижение уровня коробления изделий (в частности, их торцов), повышается ударная вязкость металла изделий.It was experimentally established that the use of accelerated cooling interruption and replacing it with cooling at a speed of no more than 3 ° C / s in the third stage at a temperature below 250-180 ° C creates conditions for reducing the level of residual stresses so that the level of warpage of the products is reduced (in in particular, their ends), the toughness of metal products increases.
Применение поэтапного подъема температуры с последующей изотермической выдержкой, проведенного в интервале температур 180°C-(Ac1-20°C) после прерванного охлаждения, позволяет при сохранении сниженного уровня коробления улучшить условия структурообразования, проявляющиеся прежде всего в получении большого количества частиц вторичной фазы (карбидов, карбидонитридов и др.), что улучшает такие механические свойства изделий, как ударная вязкость, предел текучести, количество вязкой составляющей в изломах ударных образцов, а также снижает порог хладноломкости металлоизделий.The use of a phased increase in temperature followed by isothermal holding, carried out in the temperature range 180 ° C- (A c1 -20 ° C) after interrupted cooling, allows, while maintaining a reduced level of warping, to improve the conditions of structure formation, which are manifested primarily in obtaining a large number of particles of the secondary phase ( carbides, carbidonitrides, etc.), which improves such mechanical properties of products as impact strength, yield strength, amount of viscous component in fractures of impact samples, and also reduces pores og cold brittle hardware.
Дополнительное охлаждение после очередного этапа подъема температуры с изотермической выдержкой при проведении отпуска вызывает образование дополнительного количества дефектов кристаллической решетки. Такая операция, подобно холодной пластической деформации или облучению частицами с высокой энергией, приводит к дополнительному упрочнению обрабатываемого металла. При этом последующий этап подъема температуры до более высокого значения приводит к образованию полигонизованной или ячеистой субструктуры, что повышает вязкость и устойчивость к разупрочнению при последующем нагреве металла, например при сварке.Additional cooling after the next stage of raising the temperature with isothermal holding during tempering causes the formation of an additional number of defects in the crystal lattice. Such an operation, like cold plastic deformation or irradiation with high energy particles, leads to additional hardening of the treated metal. In this case, the subsequent stage of raising the temperature to a higher value leads to the formation of a polygonized or cellular substructure, which increases the viscosity and resistance to softening during subsequent heating of the metal, for example, during welding.
Кроме того, применение такой схемы отпуска обеспечивает сокращение времени изотермической выдержки при отпуске.In addition, the use of such a tempering scheme reduces the time of isothermal aging during tempering.
Предлагаемый способ термической обработки изделий был опробован в промышленных условиях при упрочнении соединительных деталей трубопроводов - штампосварных тройников диаметром 530 мм и толщиной стенки 20 мм из стали 15 ХСНД. В идентичных условиях был опробован способ-прототип.The proposed method of heat treatment of products was tested in industrial conditions when hardening the connecting parts of pipelines - die-welded tees with a diameter of 530 mm and a wall thickness of 20 mm from steel 15 HSND. In identical conditions, the prototype method was tested.
Термообработку проводили следующим образом.Heat treatment was carried out as follows.
Термообрабатываемые изделия - тройники после изготовления помещали в печь с выкатным подом, нагревали до 930-980°С и выдерживали в печи при этой температуре. Затем с помощью крана проводили съем изделий с пода печи и осуществляли их охлаждение. Характеристики охлаждения на каждой стадии и свойства металла изделий представлены в таблице 1.After manufacturing, the heat-treated products - tees were placed in a roll-out hearth furnace, heated to 930-980 ° C and kept in the oven at this temperature. Then, using a crane, the products were removed from the furnace hearth and cooled. The cooling characteristics at each stage and the properties of the metal products are presented in table 1.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен вид спереди (со стороны торца) на соединительную деталь трубопровода - тройник. На этом чертеже показано положение мест измерения диаметра торца тройника. Измерения были проведены после различных режимов (характеристики режимов приведены в таблице 1) обработки для определения степени коробления тройника. Результаты измерения для определения степени коробления изделий по заявляемому способу и способу-прототипу приведены в таблице 2.The invention is illustrated by the drawing, which shows a front view (from the end) on the connecting piece of the pipeline - tee. This drawing shows the position of the measuring points of the diameter of the end of the tee. The measurements were carried out after various modes (the characteristics of the modes are given in table 1) processing to determine the degree of warpage of the tee. The measurement results to determine the degree of warpage of the products by the present method and the prototype method are shown in table 2.
Анализ данных, приведенных в таблицах, показывает, что предлагаемый способ позволяет повысить по сравнению с прототипом механические свойства изделия и снизить уровень коробления изделий.Analysis of the data given in the tables shows that the proposed method can improve the mechanical properties of the product compared to the prototype and reduce the level of warpage of the products.
температура металла в конце стадии - 690°С;
охлаждающая среда - вода при 57-60°С; скорость охлаждения 1,5-2,0°С/с.
2 стадия охлаждения: изотермическая выдержка длительностью 8 с
3 стадия охлаждения: охлаждающая среда - вода при 90°СStage 1 cooling: the metal temperature at the beginning of the stage is 930 ° C;
the metal temperature at the end of the stage is 690 ° C;
cooling medium - water at 57-60 ° C; cooling rate of 1.5-2.0 ° C / s.
Stage 2 cooling: isothermal exposure for 8 s
3 stage of cooling: cooling medium - water at 90 ° С
Изотермическая выдержка 90 мин
Охлаждение на воздухеHeating to 500 ° C
Isothermal exposure 90 min
Air cooling
3 стадия охлаждения:
охлаждение до температуры поверхности металла 250°С(охлаждающая среда -вода при
температуре 90°С),
далее охлаждение на воздухе со скоростью 1,5°С/с1 and 2 stages according to claim 1
3 stage cooling:
cooling to a metal surface temperature of 250 ° C (cooling medium - water at
temperature 90 ° С),
further cooling in air at a rate of 1.5 ° C / s
Изотермическая выдержка90 мин
Охлаждение на воздухеHeating to 500 ° C
Isothermal exposure90 min
Air cooling
3 стадия охлаждения: охлаждение до температуры поверхности металла 250°С
(охлаждающая среда - вода при температуре 90°С), далее охлаждение на воздухе со скоростью 1,5° С/с1 and 2 stages according to claim 1
3 stage of cooling: cooling to a metal surface temperature of 250 ° C
(cooling medium - water at a temperature of 90 ° C), then cooling in air at a speed of 1.5 ° C / s
Изотермическая выдержка 30 мин
Нагрев до 500°С
Изотермическая выдержка 40 мин
Охлаждение на воздухеHeating up to 300 ° С
Isothermal exposure 30 min
Heating to 500 ° C
Isothermal exposure 40 min
Air cooling
3 стадия охлаждения: охлаждение до температуры поверхности металла 250°С (охлаждающая среда - вода при температуре 90°С), далее охлаждение на воздухе со скоростью 1,5° С/с1 and 2 stages according to claim 1
Stage 3 cooling: cooling to a metal surface temperature of 250 ° C (cooling medium - water at a temperature of 90 ° C), then cooling in air at a speed of 1.5 ° C / s
Охлаждение до прекращения кипения в воде при температуре 90°С
Нагрев до 500°С
Изотермическая выдержка 40 мин
Охлаждение на воздухеHeating up to 300 ° С Isothermal exposure 30 min
Cooling until cessation of boiling in water at a temperature of 90 ° C
Heating to 500 ° C
Isothermal exposure 40 min
Air cooling
3 стадия охлаждения: охлаждение до температуры поверхности металла 250°С (охлаждающая среда - вода при температуре 90°С), далее охлаждение на воздухе со скоростью 1,5° С/с1 and 2 stages according to claim 1
Stage 3 cooling: cooling to a metal surface temperature of 250 ° C (cooling medium - water at a temperature of 90 ° C), then cooling in air at a speed of 1.5 ° C / s
Изотермическая выдержка 30 мин
Охлаждение до прекращения кипения в воде при температуре 90°С
Нагрев до 500°С
Изотермическая выдержка 30 мин
Охлаждение до прекращения кипения в воде при температуре 90°С
Нагрев до 550°С
Изотермическая выдержка 30 мин
Охлаждение на воздухеHeating up to 300 ° С
Isothermal exposure 30 min
Cooling until cessation of boiling in water at a temperature of 90 ° C
Heating to 500 ° C
Isothermal exposure 30 min
Cooling until cessation of boiling in water at a temperature of 90 ° C
Heating to 550 ° C
Isothermal exposure 30 min
Air cooling
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004102271/02A RU2256705C1 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Method of thermal treatment of items |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004102271/02A RU2256705C1 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Method of thermal treatment of items |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2256705C1 true RU2256705C1 (en) | 2005-07-20 |
Family
ID=35842564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004102271/02A RU2256705C1 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Method of thermal treatment of items |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2256705C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2916371A1 (en) * | 2007-05-24 | 2008-11-28 | Fwu Kuang Entpr Co Ltd | Preparing forged parts having a tensile strength and high elongation, comprises forming forged parts from a wire rod, heating forged parts up to a temperature of specified range, and subjecting forged parts to first and second tempering |
RU2447163C1 (en) * | 2010-08-10 | 2012-04-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Исследовательско-Технологический Центр "Аусферр" | Method of metal structure alloy thermal treatment |
-
2004
- 2004-01-26 RU RU2004102271/02A patent/RU2256705C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2916371A1 (en) * | 2007-05-24 | 2008-11-28 | Fwu Kuang Entpr Co Ltd | Preparing forged parts having a tensile strength and high elongation, comprises forming forged parts from a wire rod, heating forged parts up to a temperature of specified range, and subjecting forged parts to first and second tempering |
RU2447163C1 (en) * | 2010-08-10 | 2012-04-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Исследовательско-Технологический Центр "Аусферр" | Method of metal structure alloy thermal treatment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | A new effect of retained austenite on ductility enhancement in high-strength quenching–partitioning–tempering martensitic steel | |
KR100904581B1 (en) | Method of manufacturing a press bended cold formed circular steel excellent in earthquake-proof performance | |
CN110484701A (en) | A kind of heat treatment process of the low deformation rate of large die-casting mould steel high tenacity | |
RU2256705C1 (en) | Method of thermal treatment of items | |
JP4193757B2 (en) | Steel sheet for ultra-high-strength line pipe, manufacturing method thereof and welded steel pipe | |
Pérez et al. | Processing of new dual-phase (DP) and complex-phase (CP) steels for automotive applications by tailored hot forming routes | |
Wei et al. | Comparison of the impact wear performances of quenching and partitioning and quenching and tempering steels | |
CN107119238A (en) | The 690MPa grades wide thin steel for engineering machinery plate of yield strength and its production method | |
Totten et al. | Quenchants and Quenching Technology | |
Alava et al. | On the influence of cryogenic steps on heat treatment processes | |
CN106244773B (en) | A kind of prediction technique of P92 tempers hardness | |
KR100761730B1 (en) | The method for heat treatment of electric resistance welded pipe | |
CN114166605A (en) | Method for simulating and predicting core structure performance of large-size CrMo steel component | |
CN111424139A (en) | Quenching method for alternately cooling alloy structural steel | |
US20080257460A1 (en) | Method of producing forgings having excellent tensile strength and elongation from steel wire rods | |
CN105219944A (en) | The heat treating method of the shaping weld seam of a kind of drilling rod | |
RU2304625C2 (en) | Method of the thermal treatment of the connecting elements of the pipelines made out of the low-alloy steel | |
RU2265066C2 (en) | Method of heat treatment of large-sized articles | |
CN103773936B (en) | Method for quenching die | |
CN102080146A (en) | 37Mn5 steel thermal refining process for high-steel-grade oil well pipe | |
RU2070585C1 (en) | Method of high-strength pipes production | |
CN115354119B (en) | Forging heat treatment method for secondary hardening profile steel | |
RU2735308C1 (en) | Thermomechanical processing method | |
US20240218475A1 (en) | Method for manufacturing a high strength steel plate and high strength steel plate | |
JP2008031530A (en) | Method for manufacturing alloy steel |