RU2443786C1 - Low-carbon steel treatment method - Google Patents
Low-carbon steel treatment method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2443786C1 RU2443786C1 RU2010150263/02A RU2010150263A RU2443786C1 RU 2443786 C1 RU2443786 C1 RU 2443786C1 RU 2010150263/02 A RU2010150263/02 A RU 2010150263/02A RU 2010150263 A RU2010150263 A RU 2010150263A RU 2443786 C1 RU2443786 C1 RU 2443786C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- low
- pressing
- temperature
- equal
- carbon steel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к получению низкоуглеродистых сталей с заданными свойствами, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для изготовления крепежных деталей, таких как болты, шпильки, проволоки, ответственных элементов строительных конструкций.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of low carbon steels with desired properties, and can be used in various industries for the manufacture of fasteners, such as bolts, studs, wires, critical elements of building structures.
Низколегированные и низкоуглеродистые стали, как наиболее дешевые, производят в больших масштабах, в связи с чем актуальной остается проблема получения указанных сталей с заданным комплексом свойств. В основном эти стали используют в горячекатаном состоянии. Как правило, они имеют феррито-перлитную структуру и недостаточную прочность.Low-alloy and low-carbon steels, as the cheapest, are produced on a large scale, and therefore the problem of obtaining these steels with a given set of properties remains relevant. Mostly these steels are used in the hot rolled state. As a rule, they have a ferrite-pearlite structure and insufficient strength.
Для получения материалов с хорошим соотношением механической прочности и пластичности используют метод равноканального углового прессования (РКУ-прессования), позволяющий достигать больших степеней деформации, приводящих к измельчению зерна без изменения сечения и формы заготовки.To obtain materials with a good ratio of mechanical strength and ductility, the method of equal channel angular pressing (ECG pressing) is used, which allows to achieve large degrees of deformation, leading to grain refinement without changing the cross section and shape of the workpiece.
Известен способ обработки стали, включающий РКУ-прессование заготовки из нержавеющей стали через два канала, пересекающихся под углом 90°, при повышенных температурах (порядка 450-500°С) при высоких давлениях, порядка 500-1000 МПа (РФ 2400321, опубл. 27.09.2010).A known method of processing steel, including the ECG pressing of a stainless steel billet through two channels intersecting at an angle of 90 °, at elevated temperatures (about 450-500 ° C) at high pressures, about 500-1000 MPa (RF 2400321, publ. 27.09 .2010).
Способ позволяет улучшить механические свойства изделий из труднодеформируемых металлов, а также уменьшить их окисление при повышенных температурах РКУ-прессования.The method allows to improve the mechanical properties of products from difficultly deformed metals, as well as to reduce their oxidation at elevated temperatures of ECG pressing.
Однако в низкоуглеродистых низколегированных сталях указанным способом не удается создать полностью зеренную структуру, что приводит к нестабильности механических свойств стали.However, in low-carbon low-alloy steels in this way it is not possible to create a completely grain structure, which leads to instability of the mechanical properties of steel.
Известен способ обработки низкоуглеродистых сталей при холодном РКУ-прессовании с углом пересечения каналов 90° (Kim J., Kim I., Shin D.H. Development of deformation structures in low carbon steel by equal channel augular pressing // Scripta mater, 2001, V.45, p.421-426).A known method of processing low-carbon steels in cold ECG-pressing with a channel intersection angle of 90 ° (Kim J., Kim I., Shin DH Development of deformation structures in low carbon steel by equal channel augular pressing // Scripta mater, 2001, V. 45 , p. 421-426).
Указанным методом удается выполнить только 2-3 цикла деформации без разрушения заготовки, что недостаточно для получения развитой однородной зеренной структуры, а следовательно получения оптимального сочетания прочности и пластичности, стабильности физико-механических свойств.Using this method, it is possible to complete only 2-3 deformation cycles without destroying the workpiece, which is not enough to obtain a developed homogeneous grain structure, and therefore to obtain the optimal combination of strength and ductility, stability of physico-mechanical properties.
Задачей изобретения является получение высокопрочной низкоуглеродистой, в том числе и низколегированной стали, с повышенной термической стабильностью.The objective of the invention is to obtain high strength low carbon, including low alloy steel, with increased thermal stability.
Техническим результатом изобретения является получение у низкоуглеродистых низколегированных сталей оптимального сочетания прочности и пластичности и повышение стабильности механических свойств.The technical result of the invention is to obtain from low carbon low alloy steels the optimal combination of strength and ductility and increase the stability of mechanical properties.
Технический результат достигается тем, что в способе обработки низкоулеродистой стали, включающем РКУ-прессования при пересечении каналов под углом 90°, РКУ-прессованию подвергают низкоуглеродистую сталь с бейнитной структурой, РКУ-прессование проводят при температуре 300-400°С по маршруту Вс с истинной степенью деформации 2-4, после чего проводят отжиг при 400-600°С в течение времени, необходимого для получения зеренной структуры.Technical result is achieved by a method for processing nizkoulerodistoy steel includes CGS-pressing at the intersection of channels 90 °, CGS-pressing is subjected to low-carbon steel with a bainitic structure CGS-pressing is carried out at a temperature of 300-400 ° C In route C the true degree of deformation is 2-4, after which annealing is carried out at 400-600 ° C for the time necessary to obtain a grain structure.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Исходная бейнитная структура, полученная закалкой низкоуглеродистой стали с высоких температур аустенитизации, имеет равномерное распределение дисперсных карбидов, высокую дисперсность продуктов превращения и плотность дислокации, вследствие чего обладает достаточно высокой механической прочностью.The initial bainitic structure obtained by quenching low-carbon steel from high austenitizing temperatures has a uniform distribution of dispersed carbides, a high dispersion of transformation products, and a dislocation density, as a result of which it has a sufficiently high mechanical strength.
Проведение РКУ-прессования заготовки из низкоуглеродистой стали с бейнитной структурой по маршруту Bc (с постоянным поворотом вокруг оси в одну сторону под угол 90°) при температуре 300-400°С с истинной степенью деформации 2-4 приводит к значительному изменению структурных элементов, преобразованию малоугловых границ зерен в большеугловые, к формированию частично субмикрокристаллической структуры.Carrying out ECG-pressing of a low-carbon steel bainitic steel billet along route B c (with a constant rotation around the axis in one direction at an angle of 90 °) at a temperature of 300-400 ° C with a true degree of deformation of 2-4 leads to a significant change in structural elements, the transformation of small-angle grain boundaries into larger-angle ones, to the formation of a partially submicrocrystalline structure.
Снижение температуры РКУ-прессования ниже 300°С не позволяет провести деформацию с истинной степенью 2-4 из-за разрушения заготовок.Lowering the temperature of the ECG pressing below 300 ° C does not allow deformation with a true degree of 2-4 due to the destruction of the workpieces.
Проведение РКУ-прессования выше 400°С приводит к формированию неоднородной зеренно-субзеренной структуры, которая обуславливает высокую прочность, но низкую ударную вязкость и неоднородность свойств по сечению материала.ECG pressing above 400 ° C leads to the formation of an inhomogeneous grain-subgrain structure, which leads to high strength, but low toughness and heterogeneity of properties over the material cross section.
Оптимальными значениями истинной степени деформации для низкоуглеродистых сталей с бейнитной структурой при РКУ-прессовании являются 2-4. Уменьшение истинной степени деформации при РКУ-прессовании ниже 2 не позволяет получить частично субмикрокристаллическую структуру с размером зерен около 200 нм и приводит к снижению прочности и стабильности механических свойств за счет образования преимущественно ячеистой структуры. Повышение истинной степени деформации выше 4 приводит к разрушению заготовок из низкоуглеродистой стали с бейнитной структурой.The optimal values of the true degree of deformation for low-carbon steels with a bainitic structure during ECG pressing are 2–4. A decrease in the true degree of deformation during ECG pressing below 2 does not allow to obtain a partially submicrocrystalline structure with a grain size of about 200 nm and leads to a decrease in the strength and stability of mechanical properties due to the formation of a predominantly cellular structure. Increasing the true degree of deformation above 4 leads to the destruction of billets of low carbon steel with a bainitic structure.
Нагрев заготовки из низкоуглеродистой стали после РКУ-прессования до температуры 400-600°С обеспечивает получение однородной зеренной структуры, которая придает объемным материалам сочетание высокой прочности, пластичности и стабильности механических свойств.Heating a billet of low carbon steel after ECA pressing to a temperature of 400-600 ° C provides a homogeneous grain structure, which gives bulk materials a combination of high strength, ductility and stability of mechanical properties.
Увеличение температуры нагрева выше 600°С приводит к увеличению размера зерна и снижению прочности. При нагреве ниже 400°С для структуры характерна зеренно-субзеренная неоднородность, что приводит к дестабилизации свойств в объеме материала.An increase in heating temperature above 600 ° C leads to an increase in grain size and a decrease in strength. Upon heating below 400 ° C, the structure is characterized by grain-subgrain heterogeneity, which leads to destabilization of the properties in the bulk of the material.
Способ иллюстрируется следующими примерами.The method is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
Низкоуглеродистую сталь Ст.10 с бейнитной струтурой, полученной закалкой с 920°С в воду, с размером зерна 14 мкм подвергали РКУ-прессованию при пересечении каналов под углом 90° по маршруту Bc при температуре 300°С с истинной степенью деформации 2,3.The low-carbon steel St.10 with a bainitic structure obtained by quenching from 920 ° С into water, with a grain size of 14 μm, was subjected to ECG pressing at the channel intersection at an angle of 90 ° along route B c at 300 ° С with a true degree of deformation of 2.3 .
Нагрев после РКУ-прессования осуществляли при 500°С с выдержкой 30 мин и охлаждением в воде.Heating after ECG-pressing was carried out at 500 ° C with a holding time of 30 min and cooling in water.
Средний размер зерна стали после обработки составил 200 нм, предел прочности σв=800 МПа, предел текучести σ0,2=785 МПа, относительное удлинение δ=13%. Структура однородная, что обеспечивает стабильность свойств материала.The average grain size of steel after processing was 200 nm, tensile strength σ in = 800 MPa, yield strength σ 0.2 = 785 MPa, elongation δ = 13%. The structure is homogeneous, which ensures the stability of the material properties.
Пример 2.Example 2
Низкоуглеродистую сталь 08Р с бейнитной структурой с размером зерна 13 мкм, полученной закалкой с 920°С в воду, подвергали РКУ-прессованию при пересечении каналов под углом 90° по маршруту Bc при температуре 350°С. Число циклов деформации составило 3 (□≈3,4). Нагрев после РКУ-прессования осуществляли при температуре 450°С в течение 30 мин с охлаждением в воду.The low-carbon steel 08P with a bainitic structure with a grain size of 13 μm obtained by quenching from 920 ° C in water was subjected to ECG pressing at the channel intersection at an angle of 90 ° along route B c at a temperature of 350 ° C. The number of deformation cycles was 3 (□ ≈ 3.4). Heating after ECA pressing was carried out at a temperature of 450 ° C for 30 min with cooling into water.
Средний размер зерна стали после РКУ-прессования и нагрева составляет 450 нм. Дисперсная и однородная структура стали обуславливает высокие прочностные свойства: предел прочности σв=910 МПа, предел текучести σ0,2=840 МПа; и пластичность относительное удлинение δ=7-11%.The average grain size of steel after ECG pressing and heating is 450 nm. The dispersed and uniform structure of the steel determines high strength properties: tensile strength σ in = 910 MPa, yield strength σ 0.2 = 840 MPa; and ductility elongation δ = 7-11%.
Пример 3.Example 3
Низкоуглеродистую сталь 10Г2ФТ со структурой бейнита, полученной нагревом при 925°С в течение 30 мин и охлаждением в воде, подвергали РКУ-прессованию при пересечении каналов под углом 90° по маршруту Bс при температуре 400°С и истинной степенью деформации 3,2. Затем образцы нагревали до температуры 600°С и выдерживали при этой температуре 10 мин.The low-carbon steel 10G2FT with a bainite structure obtained by heating at 925 ° C for 30 min and cooling in water was subjected to ECG pressing at the channel intersection at an angle of 90 ° along route B with at a temperature of 400 ° C and a true degree of deformation of 3.2. Then, the samples were heated to a temperature of 600 ° С and kept at this temperature for 10 min.
После обработки сталь имела однородную субмикрокристаллическую структуру со средним размером зерна ~300 нм. Предел прочности σв=1020 МПа, предел текучести σ0,2=1000 МПа; относительное удлинение δ=18%.After processing, the steel had a homogeneous submicrocrystalline structure with an average grain size of ~ 300 nm. The tensile strength σ in = 1020 MPa, the yield strength σ 0.2 = 1000 MPa; elongation δ = 18%.
Таким образом, предложенный способ обработки низкоуглеродистых сталей позволяет создать в них ультрамелкозернистую однородную структуру со стабильными свойствами, прочностные характеристики сталей повышаются по сравнению с нормализованным состоянием более чем в 2 раза при достаточно высоком уровне пластичности.Thus, the proposed method of processing low-carbon steels allows you to create an ultrafine-grained homogeneous structure with stable properties, the strength characteristics of steels increase compared with the normalized state by more than 2 times at a fairly high level of ductility.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010150263/02A RU2443786C1 (en) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | Low-carbon steel treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010150263/02A RU2443786C1 (en) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | Low-carbon steel treatment method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2443786C1 true RU2443786C1 (en) | 2012-02-27 |
Family
ID=45852315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010150263/02A RU2443786C1 (en) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | Low-carbon steel treatment method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2443786C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629581C1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-08-30 | Федеральное государственное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова сибирского отделения Российской академии наук, ИФТПС СО РАН | Method for processing ferrite-perlite steels |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2351686C1 (en) * | 2007-10-24 | 2009-04-10 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (РАН) (Государственное учреждение) | Meathod of alloys thermomechanical treatment on basis of magnesium |
| RU2396368C2 (en) * | 2008-07-24 | 2010-08-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по науке и инновациям | PROCEDURE FOR THERMAL-MECHANICAL TREATMENT OF ALLOYS OF SYSTEM Mg-Al-Zn |
| RU2400321C1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Procedure for equal-channel angular pressing work pieces out of titanium or stainless steel |
-
2010
- 2010-12-08 RU RU2010150263/02A patent/RU2443786C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2351686C1 (en) * | 2007-10-24 | 2009-04-10 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (РАН) (Государственное учреждение) | Meathod of alloys thermomechanical treatment on basis of magnesium |
| RU2396368C2 (en) * | 2008-07-24 | 2010-08-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по науке и инновациям | PROCEDURE FOR THERMAL-MECHANICAL TREATMENT OF ALLOYS OF SYSTEM Mg-Al-Zn |
| RU2400321C1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Procedure for equal-channel angular pressing work pieces out of titanium or stainless steel |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629581C1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-08-30 | Федеральное государственное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова сибирского отделения Российской академии наук, ИФТПС СО РАН | Method for processing ferrite-perlite steels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xiao et al. | Challenge of mechanical properties of an acicular ferrite pipeline steel | |
| Hu et al. | On the determining role of acicular ferrite in VN microalloyed steel in increasing strength-toughness combination | |
| Hu et al. | Structure–mechanical property relationship in low carbon microalloyed steel plate processed using controlled rolling and two-stage continuous cooling | |
| Xie et al. | Microstructure and mechanical properties of a novel 1000 MPa grade TMCP low carbon microalloyed steel with combination of high strength and excellent toughness | |
| Zhang et al. | Evolution of the microstructure and mechanical properties of an austenite–ferrite Fe–Mn–Al–C steel | |
| Spena et al. | Thermomechanical warm forging of Ti–V, Ti–Nb, and Ti–B microalloyed medium carbon steels | |
| Ahn et al. | Microstructural evolution and mechanical properties of low alloy steel tempered by induction heating | |
| JP2018532884A (en) | Online quenching cooling method and manufacturing method for seamless steel pipe using residual heat | |
| CN104532143A (en) | Mining large-specification and high-strength chain steel and preparation method thereof | |
| Tong et al. | Structure–mechanical property relationship in a high strength microalloyed steel with low yield ratio: The effect of tempering temperature | |
| Rastegari et al. | Investigating the effects of short time austenitizing and cooling rate on pearlitic microstructure and mechanical properties of a hot rolled plain eutectoid carbon steel | |
| JP2002285278A (en) | High strength and high ductility steel sheet with hyperfine crystal grain structure obtainable by subjecting plain low carbon steel to low strain working and annealing and production method therefor | |
| Ding et al. | Effect of intercritical temperature on quenching and partitioning steels originated from martensitic pre-microstructure | |
| Hamzeh et al. | Fabrication of the ultrafine-grained ferrite with good resistance to grain growth and evaluation of its tensile properties | |
| Wang et al. | Mechanical properties of several laser remelting processed steels with different unit spacings | |
| Hu et al. | Effect of microalloying with molybdenum and boron on the microstructure and mechanical properties of ultra-low-C Ti bearing steel | |
| Zaky et al. | Effect of different cooling rates on thermomechanically processed high-strength rebar steel | |
| Dai et al. | An innovative pathway to produce high-performance quenching and partitioning steel through ultra-fast full austenitization annealing | |
| CN103805764B (en) | A kind of hot rolling technology method of refinement height manganese austenite crystalline grain of steel | |
| Hamada et al. | Enhancement in grain-structure and mechanical properties of laser reversion treated metastable austenitic stainless steel | |
| JP2011246784A (en) | Rolled non-heat treated steel bar having excellent strength and toughness and method for producing the same | |
| Yang et al. | Enhancement of mechanical properties of heat-resistant martensitic steel processed by equal channel angular pressing | |
| RU2443786C1 (en) | Low-carbon steel treatment method | |
| Deng et al. | High strength-high ductility combination ultrafine-grained dual-phase steels through introduction of high degree of strain at room temperature followed by ultrarapid heating during continuous annealing of a Nb-microalloyed steel | |
| Lindgren et al. | Roll forming of partially heated cold rolled stainless steel |