RU2627715C1 - Method of thermomechanical processing microalloy steels - Google Patents

Method of thermomechanical processing microalloy steels Download PDF

Info

Publication number
RU2627715C1
RU2627715C1 RU2016139849A RU2016139849A RU2627715C1 RU 2627715 C1 RU2627715 C1 RU 2627715C1 RU 2016139849 A RU2016139849 A RU 2016139849A RU 2016139849 A RU2016139849 A RU 2016139849A RU 2627715 C1 RU2627715 C1 RU 2627715C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
deformation
thermomechanical processing
steels
rate
Prior art date
Application number
RU2016139849A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Матвеев
Николай Георгиевич Колбасников
Василий Викторович Мишин
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority to RU2016139849A priority Critical patent/RU2627715C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2627715C1 publication Critical patent/RU2627715C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method includes heating the workpiece at a rate of 0.01 to 50°C/s to temperatures of Ac3±15°C, single deforming with a degree of 40-50%, or double deforming of 20-30% with an inter-information pause of not more than 5 s at the temperature of Ac3±15°C and the deformation rate of 0.1-50 s-1, cooling.
EFFECT: producing a homogeneous ultrafine-grained ferrite-pearlite structure with a high complex of mechanical properties with a reduction in processing time and energy consumption.
3 ex

Description

Изобретение относится к области термомеханической обработке (ТМО) микролегированных сталей и может быть использовано в металлургии и машиностроении.The invention relates to the field of thermomechanical processing (TMT) of microalloyed steels and can be used in metallurgy and mechanical engineering.

Известны способы термомеханической обработки сталей, позволяющие повысить комплекс механических свойств изделий [Гуляев А.П. Металловедение. - Рипол Классик, 1986; Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. - 1968]. Для этого заготовку нагревают до температуры аустенитизации, затем пластически деформируют в определенном температурном диапазоне, далее проводят закалку и отпуск. Однако этот способ не гарантирует получение однородной ультрамелкозернистой феррито-перлитной структуры металла с высоким комплексом механических свойств у микролегированных сталей, кроме того, указанный способ имеет много технологических операций, что делает его очень энергозатратным.Known methods of thermomechanical processing of steels, allowing to increase the complex of mechanical properties of products [Gulyaev A. Metallurgy. - Ripol Classic, 1986; Bernstein M.L. Thermomechanical processing of metals and alloys. - 1968]. For this, the preform is heated to austenitization temperature, then plastically deformed in a certain temperature range, then quenching and tempering are carried out. However, this method does not guarantee a homogeneous ultrafine-grained ferrite-pearlite metal structure with a high complex of mechanical properties in microalloyed steels, in addition, this method has many technological operations, which makes it very energy-intensive.

Наиболее близким, выбранным за прототип, является способ термомеханической обработки стальных изделий [RU 2060282 С1 от 20.05.1996]. Способ включает следующие операции:The closest selected for the prototype is the method of thermomechanical processing of steel products [RU 2060282 C1 from 05.20.1996]. The method includes the following operations:

- нагрев со скоростью выше 50°С/с до температур от Аc1 до Ас3+200°С,- heating at a speed above 50 ° C / s to temperatures from A c1 to A s3 + 200 ° C,

- деформацию прокаткой со степенью 45-80%,- deformation by rolling with a degree of 45-80%,

- для доэвтектоидных сталей деформацию ведут при температуре конца прокатки выше межкритического интервала, а для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей - выше Ar1,- for pre-eutectoid steels, the deformation is carried out at a temperature of rolling end above the intercritical interval, and for eutectoid and hypereutectoid steels - above A r1 ,

- ускоренное охлаждение осуществляют с получением мартенситной структуры или продуктов распада аустенита,- accelerated cooling is carried out to obtain a martensitic structure or decomposition products of austenite,

- отпуск изделий проводят путем одно- или многократного циклического скоростного нагрева.- vacation products is carried out by single or multiple cyclic high-speed heating.

Недостатками способа являются: не получить у микролегированных сталей однородной ультрамелкозернистой феррито-перлитной структуры металла с высоким комплексом механических свойств, скорость нагрева заготовки выше 50°С/с недостижима при нагреве крупногабаритных слябов при листовой прокатке, степень деформации выше 50% недостижима при горячей прокатке толстого листа на широкополосных станах, большое количество технологических операций приводит к большим временным и энергозатратам.The disadvantages of the method are: not to obtain a uniform ultrafine-grained ferrite-pearlite metal structure with a high complex of mechanical properties from microalloyed steels, the heating rate of the workpiece above 50 ° C / s is unattainable when heating large slabs during sheet rolling, the degree of deformation above 50% is unattainable during hot rolling of thick sheet on broadband mills, a large number of technological operations leads to large time and energy costs.

Технической проблемой является получение микролегированных сталей с однородной ультрамелкозернистой феррито-перлитной структурой с высоким комплексом механических свойств при сокращении времени обработки и уменьшении энергозатрат.A technical problem is the production of microalloyed steels with a homogeneous ultrafine-grained ferrite-pearlite structure with a high complex of mechanical properties while reducing processing time and reducing energy consumption.

Для решения проблемы предложен способ термомеханической обработки микролегированных сталей, включающий следующие операции:To solve the problem, a method for thermomechanical processing of microalloyed steels is proposed, which includes the following operations:

- нагрев заготовки со скоростью от 0,01 до 50°С/с до температур Ас3±15°С (Ас3 - температура конца превращения феррита→аустенит);- heating the workpiece at a speed of from 0.01 to 50 ° C / s to temperatures A s3 ± 15 ° C (A s3 is the temperature of the end of the transformation of ferrite → austenite);

- единичную деформацию со степенью 40-50% или две деформации по 20-30% с междеформационной паузой не более 5 с при температуре Ас3±15°С и скоростью деформации 0,1-50 с-1;- a single deformation with a degree of 40-50% or two deformations of 20-30% each with an inter-deformation pause of not more than 5 s at a temperature of A s3 ± 15 ° C and a strain rate of 0.1-50 s -1 ;

- последующее охлаждение, например, на воздухе или в воду до комнатной температуры.- subsequent cooling, for example, in air or in water to room temperature.

Нагрев металла со скорость от 0,01 до 50°С/с до температуры Ас3±15°С приводит к образованию мелкого зерна аустенита при полиморфном превращении феррит→аустенит, а единичная деформация со степенью 40-50% или две деформации по 20-30% с междеформационной паузой не более 5 с, которой не достаточно для протекания процессов разупрочнения, именно при температуре Ас3±15°С и скоростью деформации 0,1-50 с-1 приводит к значительному накоплению деформационного упрочнения (упругой энергии дефектов кристаллического строения) во время пластической деформации за счет скачка модуля упругости у железа и сталей при температуре Ас3±15°С, что значительно увеличивает количество центров зарождения при фазовом превращении во время охлаждения, что в совокупности приводит к формированию в микролегированных сталях однородной ультрамелкозернистой феррито-перлитную структуры металла с высоким комплекс механических свойств: пределом текучести σт, временным сопротивлением σв и относительным удлинением δ5. Высокий уровень механических свойств сталей напрямую связан с их структурным состоянием и, как и структура, зависит от температуры, степени и скорости деформации, накопленной деформации. Таким образом, совокупность отличительных признаков является необходимой и достаточной для решения поставленной задачи.Heating a metal at a rate from 0.01 to 50 ° C / s to a temperature of A c3 ± 15 ° C leads to the formation of a fine austenite grain during the polymorphic transformation ferrite → austenite, and a single deformation with a degree of 40-50% or two deformations of 20- 30% with an inter-deformation pause of not more than 5 s, which is not enough for softening processes to occur, namely at temperature A s3 ± 15 ° C and a strain rate of 0.1-50 s -1 leads to a significant accumulation of strain hardening (elastic energy of defects in the crystal structure ) during plastic deformation account jump modulus of elasticity of iron and steel at a temperature of A c3 ± 15 ° C, which significantly increases the number of nucleation sites during the phase transformation during cooling, that collectively lead to the formation of microalloyed steels uniform ultrafine ferrite-pearlite structure of the metal with a high complex mechanical properties: yield strength σ t , temporary resistance σ in and elongation δ 5 . The high level of mechanical properties of steels is directly related to their structural state and, like the structure, depends on temperature, degree and strain rate, accumulated deformation. Thus, the combination of distinctive features is necessary and sufficient to solve the problem.

Пример 1. Термомеханическую обработку проводили на микролегированной стали 17Г1С-У. Образцы нагревали до температуры Т=910°С со скоростью 0,01°С/с, далее металл деформировали прокаткой за два прохода со степенью деформации в каждом 20%, 25%, 30% соответственно и скоростью деформации

Figure 00000001
с-1,
Figure 00000002
с-1,
Figure 00000003
с-1 соответственно, время паузы между проходами составляло 2 с, 3 с и 5 с соответственно, температура конца прокатки составила Т=900°С. После деформационное охлаждение проводили на воздухе до комнатной температуры. В результате выполненной ТМО в прокатанном металле сформировалась однородная ультрамелкозернистая феррито-перлитная структура со средним размером зерна феррита 5-6 мкм (фиг. 1) и комплексом свойств, соответствующим требованиям по классу прочности 390 согласно ГОСТ 19281-2014 «Прокат повышенной прочности» при значительно более высокой пластичности: σт=406 МПа, σв=518 МПа, δ5=35%.Example 1. Thermomechanical processing was carried out on microalloyed steel 17G1S-U. The samples were heated to a temperature of T = 910 ° C at a rate of 0.01 ° C / s, then the metal was deformed by rolling in two passes with a degree of deformation of 20%, 25%, 30% in each and a strain rate
Figure 00000001
s -1
Figure 00000002
s -1
Figure 00000003
s -1, respectively, the pause time between passes was 2 s, 3 s and 5 s, respectively, the temperature of the end of rolling was T = 900 ° C. After deformation cooling was carried out in air to room temperature. As a result of the TMT, a homogeneous ultrafine-grained ferrite-pearlite structure was formed in the rolled metal with an average ferrite grain size of 5-6 μm (Fig. 1) and a set of properties that meet the requirements for strength class 390 according to GOST 19281-2014 “High-strength rolled products” with significantly higher ductility: σ m = 406 MPa, σ in = 518 MPa, δ 5 = 35%.

Пример 2. Термомеханическую обработку проводили на микролегированной стали 17Г1С-У. Образцы нагревали до температуры Т=915°С со скоростью 50°С/с, далее деформировали прокаткой со степенью деформации ε=40% и 50% за один проход и скоростью деформации

Figure 00000004
с-1,
Figure 00000005
с-1,
Figure 00000006
с-1 соответственно, время паузы между проходами составило 2 с, 3 с и 5 с соответственно, температура конца прокатки составила Т=905°С. Последеформационное охлаждение проводили на воздухе до комнатной температуры. В результате выполненной ТМО также сформировалась однородная ультрамелкозернистая феррито-перлитная структура металла со средним размером зерна 5-6 мкм (фиг.2) и комплексом свойств, соответствующим требованиям по классу прочности 390 согласно ГОСТ 19281-2014 «Прокат повышенной прочности» при значительно более высокой пластичности: σт=418 МПа, σв=522 МПа, δ5=39%.Example 2. Thermomechanical processing was carried out on microalloyed steel 17G1S-U. The samples were heated to a temperature of T = 915 ° C at a rate of 50 ° C / s, then they were deformed by rolling with a degree of deformation ε = 40% and 50% in one pass and a strain rate
Figure 00000004
s -1
Figure 00000005
s -1
Figure 00000006
s -1, respectively, the pause time between passes was 2 s, 3 s and 5 s, respectively, the temperature of the end of rolling was T = 905 ° C. Post-deformation cooling was carried out in air to room temperature. As a result of the TMT, a homogeneous ultrafine-grained ferrite-pearlite metal structure was also formed with an average grain size of 5-6 μm (Fig. 2) and a set of properties meeting the requirements for strength class 390 according to GOST 19281-2014 “High-strength rolled products” at a significantly higher plasticity: σ m = 418 MPa, σ in = 522 MPa, δ 5 = 39%.

Пример 3. Обработку осуществляли так же, как в примере 2, однако нагрев образца проводили со скоростью 1°С/с, а последеформационное охлаждение проводили в воду до комнатной температуры для увеличения дисперсности второй фазы. В результате выполненной ТМО сформировалась ультрамелкозернистая феррито-перлитная структура металла, со средним размером зерна 5 мкм (фиг. 3), ускоренное охлаждение привело к увеличению дисперсности второй фазы. Механические свойства полученного проката: σт=418 МПа, σв=601 МПа, δ5=26%.Example 3. The processing was carried out as in example 2, however, the sample was heated at a rate of 1 ° C / s, and post-deformation cooling was carried out in water to room temperature to increase the dispersion of the second phase. As a result of the TMT, an ultrafine-grained ferrite-pearlite metal structure was formed with an average grain size of 5 μm (Fig. 3), accelerated cooling led to an increase in the dispersion of the second phase. Mechanical properties of the rolled: σ m = 418 MPa, σ in = 601 MPa, δ 5 = 26%.

На примере горячей прокатки показано, что из исходно литой структуры металла после проведения предлагаемого способа ТМО получена однородная ферритно-перлитная структура со средним размером зерна феррита ~5-6 мкм и высоким комплексом механических свойств. По сравнению с прототипом в представленных условиях формируется средний размер зерен феррита в два раза меньше, уровень механических свойств на 10-15% выше, кроме того, отсутствие дополнительной операции в виде отпуска сокращает время обработки и энергозатраты на производство продукции.Using the example of hot rolling, it was shown that a homogeneous ferrite-pearlite structure with an average ferrite grain size of ~ 5-6 μm and a high complex of mechanical properties was obtained from the initially cast metal structure after carrying out the proposed TMT method. Compared with the prototype in the presented conditions, the average ferrite grain size is formed two times smaller, the level of mechanical properties is 10-15% higher, in addition, the absence of an additional operation in the form of tempering reduces the processing time and energy consumption for production.

Таким образом, предлагаемый способ ТМО формирует ультрамелкозернистую структуру металла, значительно повышает уровень механических свойств микролегированных сталей, сокращает время и уменьшает энергозатраты на обработку. Указанный способ ТМО может применяться для любых процессов обработки металлов давлением, например прокатки, ковки, штамповки, волочения и др., и в особенности может быть рекомендован для применения на совмещенных литейно-прокатных комплексах.Thus, the proposed TMT method forms an ultrafine-grained metal structure, significantly increases the level of mechanical properties of microalloyed steels, reduces time and reduces energy consumption for processing. The indicated TMT method can be used for any metal forming processes, for example, rolling, forging, stamping, drawing, etc., and in particular it can be recommended for use in combined foundry and rolling complexes.

Claims (1)

Способ термомеханической обработки заготовки из микролегированной стали, включающий нагрев заготовки до температуры аустенитизации и ее деформацию с последующим охлаждением, отличающийся тем, что нагрев заготовки проводят со скоростью от 0,01 до 50°C/с до температуры Ас3±15°C, а затем со скоростью деформации 0,1-50 с-1 проводят единичную деформацию со степенью 40-50% или две деформации по 20-30% с междеформационной паузой не более 5 с. The method of thermomechanical processing of a workpiece from microalloyed steel, comprising heating the workpiece to an austenitizing temperature and its deformation followed by cooling, characterized in that the workpiece is heated at a rate of from 0.01 to 50 ° C / s to a temperature of Ac 3 ± 15 ° C, and then, with a strain rate of 0.1-50 s -1 , a single deformation with a degree of 40-50% or two deformations of 20-30% with an interdeformation pause of not more than 5 s is performed.
RU2016139849A 2016-10-10 2016-10-10 Method of thermomechanical processing microalloy steels RU2627715C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016139849A RU2627715C1 (en) 2016-10-10 2016-10-10 Method of thermomechanical processing microalloy steels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016139849A RU2627715C1 (en) 2016-10-10 2016-10-10 Method of thermomechanical processing microalloy steels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2627715C1 true RU2627715C1 (en) 2017-08-10

Family

ID=59632681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016139849A RU2627715C1 (en) 2016-10-10 2016-10-10 Method of thermomechanical processing microalloy steels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2627715C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1479530A1 (en) * 1987-06-10 1989-05-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Технологии Химического И Нефтяного Аппаратостроения Method of making articles of low-alloy steels
SU1735391A1 (en) * 1990-02-27 1992-05-23 Институт черной металлургии Method for production of rolled stock from carbon and alloy steels
RU2060282C1 (en) * 1993-12-30 1996-05-20 Московский институт стали и сплавов Method for hot steel products working
US8685177B2 (en) * 2008-12-09 2014-04-01 Honda Motor Co., Ltd. Manufacturing method for a crankshaft member
RU2519719C1 (en) * 2012-12-05 2014-06-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Production of hot-rolled stock from microalloyed steels

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1479530A1 (en) * 1987-06-10 1989-05-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Технологии Химического И Нефтяного Аппаратостроения Method of making articles of low-alloy steels
SU1735391A1 (en) * 1990-02-27 1992-05-23 Институт черной металлургии Method for production of rolled stock from carbon and alloy steels
RU2060282C1 (en) * 1993-12-30 1996-05-20 Московский институт стали и сплавов Method for hot steel products working
US8685177B2 (en) * 2008-12-09 2014-04-01 Honda Motor Co., Ltd. Manufacturing method for a crankshaft member
RU2519719C1 (en) * 2012-12-05 2014-06-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Production of hot-rolled stock from microalloyed steels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6586519B2 (en) On-line controlled cooling method and manufacturing method for seamless steel pipes for effective grain refinement
CN106868398B (en) 1300MPa grades of ultra-fine grained ferrites/low temperature bainite dual-phase steel and preparation method thereof
JP4894855B2 (en) Seamless pipe manufacturing method
WO2019080659A1 (en) Method for producing ultra high strength martensitic cold-rolled steel sheet by means of ultra fast heating process
US9186716B2 (en) Method of production of pressed sheet parts with integrated preparation of blanks of non-uniform thickness
JP7159445B2 (en) Soft heat treatment time shortened cold forging wire and its manufacturing method
US10557183B2 (en) Work hardenable yield ratio-controlled steel and method of manufacturing the same
CN106834941A (en) A kind of hot press-formed steel and its production method
RU2553321C1 (en) Method of preparation of calibrated rolled product for fabrication of hardware fasteners
CN106906340A (en) A kind of fine grain heat treatment method
Wang et al. Improvement of hole-expansion property for medium carbon steels by ultra fast cooling after hot strip rolling
US8377235B2 (en) Process for forming steel
RU2350662C1 (en) Method for production of sheets
CN103866185A (en) Preparation method for manufacturing low-cost ultrafine grain transformation-induced plastic steel seamless tube online
RU2627715C1 (en) Method of thermomechanical processing microalloy steels
RU2418078C1 (en) Procedure for fabrication of pump-compressor pipe
RU2482197C1 (en) Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels
CN107937829B (en) High-strength rotor shaft forging for high-voltage motor and heat treatment method
RU2749815C1 (en) Method for obtaining hardened workpieces of fasteners made of stainless austenitic steel
RU2612101C1 (en) Method of hot-rolled stock preparation for production of hardware fasteners
CN109983139A (en) Manufacturing method, the manufacturing method and hot pressing steel of hot pressing steel of quenching formed product
JP7269696B2 (en) Highly formable dual phase steel
RU2532600C1 (en) Strengthening method of fasteners from low-carbon steel
WO2017050230A1 (en) Online-controlled seamless steel tube cooling process and seamless steel tube manufacturing method with effective grain refinement
RU2544730C1 (en) Method of thermomechanical treatment of low alloyed steel