RU2690084C1 - Способ производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ - Google Patents
Способ производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690084C1 RU2690084C1 RU2018135770A RU2018135770A RU2690084C1 RU 2690084 C1 RU2690084 C1 RU 2690084C1 RU 2018135770 A RU2018135770 A RU 2018135770A RU 2018135770 A RU2018135770 A RU 2018135770A RU 2690084 C1 RU2690084 C1 RU 2690084C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- forging
- ingot
- forgings
- furnace
- heated
- Prior art date
Links
- 238000005242 forging Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 13
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 7
- 230000005059 dormancy Effects 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000000161 steel melt Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K5/00—Making tools or tool parts, e.g. pliers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству поковок из штамповой стали типа 5ХНМ, предназначенных для изготовления штампов для горячей штамповки. В процессе выплавки стали в нее вводят кальций в количестве от 0,0005 до 0,003%. Затем осуществляют ковку, при которой перед первым выносом слиток нагревают в печи до температуры 1200-1220°С с удельной выдержкой из расчета τ=1,7-2,5 мин на мм сечения, определяемой по размеру средней части слитка. Перед вторым выносом поковку нагревают в печи до температуры 1200÷1220°С с удельной выдержкой из расчета τ=0,8-1,3 мин на мм сечения, определяемой по размеру средней части поковки. Затем осуществляют термическую обработку полученной поковки. В результате обеспечивается повышение сопротивления хрупкому разрушению поковок в процессе их изготовления. 2 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству поковок из штамповых сталей с повышенным сопротивлением хрупкому разрушению из слитков массой от 10 до 140 тонн.
Известен способ изготовления поковок из сталей (ковка и штамповка: Справочник. Т.1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка) под ред. Е.И. Семенова - М.: Машиностроение 1985 г. - 568 с. Однако материал поковок из штамповых сталей, изготовленные по этой технологии обладает пониженным сопротивлением хрупкому разрушению.
Наиболее близкой по технической сущности и принятой за прототип является технология изготовления поковок из термоулучшаемых сталей перлитного класса для крупногабаритных поковок, указанная в книге (Солнцев Ю.П., Титова Т.И. Стали для Севера и Сибири. - СПб: Химиздат. 2002, - 352 с.). Данная технология включает выплавку, ковку и термическую обработку поковок. Согласно технологии в процессе ковки особое внимание обращается на температуру перед последним выносом - она должна быть ниже, чем при предыдущих выносах. Однако и эта технология не позволяет обеспечить достижения высокого качества при проведении операции ковки штамповых сталей.
Технический результат достигается тем, что способ производства поковок из штамповых термоулучшаемых сталей типа 5ХНМ включает выплавку, ковку и термическую обработку, при этом в процессе выплавки в расплав стали вводят кальций для получения остаточного содержания в готовом металле от 0,0005 до 0,003%, а при ковке перед первым выносом слиток нагревают в печи до температуры 1200÷1220°С с удельной выдержкой из расчета τуд=1,7-2,5 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части слитка в миллиметрах, а перед вторым выносом поковку нагревают в печи до температуры 1200÷1220°С с удельной выдержкой из расчета τуд=08-1,3 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части поковки в миллиметрах.
Присадка в расплав кальция в виде силикокальция, феррокальция или металлического кальция приводит к повышению микрооднородности расплава, и подавлению в процессе кристаллизации возможности образования в междендритных участках карбидов и сульфидов, охрупчивающих сталь. Кроме того, при введении кальция происходит изменение неблагоприятной остроугольной формы неметаллических включений в сферическую.
Минимальное содержание кальция в стали должно быть не менее 0,0005%. При снижении этого количества эффект образования окислов благоприятной формы и тугоплавких сульфидов (MnS+CaS) минимизируется и не обеспечивается пластичность стали при ковке, что приводит к трещинообразованию. При увеличении содержания кальция сверх допустимого значения - 0,003% образуется легкоплавкая эвтектика типа (NiCr)+(NiCr)5Ca, которая приводит к плохой деформируемости стали и возникновению горячих трещин.
Выполнение перед первым выносом длительной выдержки слитка при температуре 1200÷1220°С под проведение первой операции ковки - биллетировки одновременно обеспечивает протекание и первой стадии гомогенизации по всему объему металла.
В процессе гомогенизации литого металла имеет место диффузионное выравнивание концентрационной неоднородности, уменьшается дендритная ликвация, что способствует повышению микрооднородности слитка, и как следствие, улучшается деформируемость металла.
Несоблюдение длительности процесса удельной выдержки при нагреве слитка перед первым выносом из расчета τуд менее 1,7 мин/мм, определенной по размеру сечения средней части слитка в миллиметрах, снижает уровень диффузионного выравнивания концентрационной неоднородности. Оставшаяся в большей своей массе неоднородная по химическому составу структура слитка, в дальнейшем повторяет наследственную неоднородность и в поковке.
Увеличение же удельной выдержки из расчета τуд свыше 2,5 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части слитка в миллиметрах, приводит к значительному росту зерна, огрублению границ зерен, ухудшению деформируемости металла и повышенной окисляемости.
Вторая стадия гомогенизации слитка происходит после его биллетировки при нагреве поковки под второй вынос. При биллетировке уков металла обычно не превышает 1,1.
При незначительной степени деформация слитка интенсификации процесса гомогенизации не происходит. В связи с этим длительность нагрева под второй вынос, также не должна значительно уменьшаться при температуре 1200÷1220°С. Она должна определяться из расчета τуд=0,8-1,3 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части поковки в миллиметрах.
При длительности процесса выдержки поковки перед вторым выносом при температуре 1200÷1220°С из расчета τуд ниже 0,8 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части поковки в миллиметрах, снижается эффективность процесса гомогенизации. Увеличение же выдержки при температуре 1200÷1220°С, из расчета τуд более 1,3 мин/мм сечения, определенной по размеру средней части поковки в миллиметрах, приводит к значительному росту зерна.
Проведение ковки поковок из слитков массой от 10 до 140 т, в металл которых при выплавке вводился кальций, и осуществлялась оптимальная выдержка для проведения гомогенизации, показало, что разработанная технология обеспечивает проведение операции ковки без образования дефектов типа трещин. Микроструктура металла после ковки по всему сечению достаточно однородна и состоит из зернистого перлита (фиг. 1б). В то время как после ковки поковок с отклонением от предлагаемой технологии из-за ликвационной неоднородности в центре крупногабаритных поковок обнаруживаются участки с пластинчатым перлитом (фиг. 1а) и строчечными скоплениями карбидов (фиг. 2).
Пример конкретного выполнения способа: сталь выплавляли в электродуговой печи. После рафинирования и вакуумирования на установке внепечной обработки при отливке слитка металл разливали сверху. Средний диаметр слитка массой 114,9 т составил 1800 мм, средний диаметр поковки после первого выноса - 1630 мм.
Химический состав стали от трех плавок приведен в таблице 1.
При выплавке в металл с помощью порошковой проволоки с наполнителем Fe-Са присаживали кальций. Содержание кальция в жидкой стали по результатам ковшевой пробы при разливке составило от 0,0005 до 0,003%. Слитки нагоряче (800-900°С) передавали в нагревательную печь, где нагревали до 1200÷1220°С и выдерживали в печи в течение времени, определяемого по формуле: τуд=1,7-2,5 мин/мм сечения по средней части слитка. Затем слитки подвергали ковке, включающей биллетировку и обрубку от слитка прибыльного и донного концов. После первого выноса поковки повторно нагревали в течение времени по формуле τуд=0,8÷1,3 мин/мм сечения, определенной по средней части поковки.
Затем поковки подвергали дальнейшим операциям ковки и проводили термическую обработку, включающую противофлокенную обработку, совмещенную с предварительной термической обработкой и окончательную термическую обработку - термическое улучшение.
Параметры способа и свойства металла представлены в таблице 2.
Техническая эффективность от применения предлагаемого способа производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ, по сравнению с прототипом выразится в повышении сопротивления хрупкому разрушению материала в процессе ковки.
Claims (1)
- Способ производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ, включающий выплавку, ковку и термическую обработку, отличающийся тем, что при выплавке в сталь вводят кальций с содержанием от 0,0005 до 0,003%, а перед первым выносом слиток нагревают в печи до температуры 1200-1220°С с удельной выдержкой, определяемой из расчета τуд=1,7-2,5 мин на мм сечения по размеру средней части слитка, а перед вторым выносом поковку нагревают в печи до температуры 1200-1220°С с удельной выдержкой, определяемой из расчета τуд=0,8-1,3 мин на мм сечения по размеру средней части поковки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135770A RU2690084C1 (ru) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Способ производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135770A RU2690084C1 (ru) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Способ производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690084C1 true RU2690084C1 (ru) | 2019-05-30 |
Family
ID=67037301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018135770A RU2690084C1 (ru) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Способ производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690084C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1637925A1 (ru) * | 1988-08-10 | 1991-03-30 | Московский институт стали и сплавов | Способ ковки-прот жки поковок преимущественно штамповых кубиков |
| RU2415183C1 (ru) * | 2009-10-29 | 2011-03-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России), | Способ производства поковок из низкоуглеродистых феррито-перлитных сталей |
| RU2447186C2 (ru) * | 2010-04-28 | 2012-04-10 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Высокопрочная немагнитная сталь |
-
2018
- 2018-10-09 RU RU2018135770A patent/RU2690084C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1637925A1 (ru) * | 1988-08-10 | 1991-03-30 | Московский институт стали и сплавов | Способ ковки-прот жки поковок преимущественно штамповых кубиков |
| RU2415183C1 (ru) * | 2009-10-29 | 2011-03-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России), | Способ производства поковок из низкоуглеродистых феррито-перлитных сталей |
| RU2447186C2 (ru) * | 2010-04-28 | 2012-04-10 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Высокопрочная немагнитная сталь |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6038026B2 (ja) | 高炭素クロム軸受鋼及びその製造方法 | |
| CN108220766B (zh) | 一种Cr-V系热作模具钢及其制备方法 | |
| CN107245668B (zh) | 电渣重熔型超厚13CrMo4-5钢板及其生产方法 | |
| CN105648344B (zh) | 一种轴承钢的冶炼工艺、生产方法以及轴承钢 | |
| CN109371329A (zh) | 一种耐高温人工水晶成型模具钢材料及其制备方法 | |
| CN101880829A (zh) | 新型镁合金热作模具钢 | |
| CN104233098A (zh) | 一种低成本60Si2Mn弹簧钢及其生产工艺 | |
| CN109280743B (zh) | 一种轧辊用高强度耐磨钢及其生产方法 | |
| CN104060157A (zh) | 一种过共晶高铬白口铸铁及其制备方法 | |
| CN113118398A (zh) | 一种消除高碳马氏体不锈钢连铸板坯大颗粒碳化物的生产方法 | |
| CN110453151A (zh) | 一种低成本高强度耐磨钢板nm600及其生产方法 | |
| TWI465575B (zh) | 熱加工性優良的高速度工具鋼素材的製造方法 | |
| EP3510394B1 (en) | A non-magnesium process to produce compacted graphite iron (cgi) | |
| CN103305772A (zh) | 一种高硬度渣浆泵泵体及其制备方法 | |
| RU2690084C1 (ru) | Способ производства поковок из штамповых сталей типа 5ХНМ | |
| CN104404356A (zh) | 一种叶轮用马氏体不锈钢的返回料熔炼方法 | |
| JP7292211B2 (ja) | 超合金の製造方法 | |
| CN106929721A (zh) | 一种低热裂倾向的高强度Al‑Cu合金及其制备方法 | |
| CN106917031A (zh) | Z3cn18-10控氮奥氏体不锈钢锻件的制造方法 | |
| JP2004099923A (ja) | 高強度ダクタイル鋳鉄 | |
| CN104651721B (zh) | 斗齿用合金钢及斗齿的制备方法 | |
| CN109280786B (zh) | 一种铝钨中间合金及其生产方法 | |
| RU2373297C1 (ru) | Способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей | |
| CN101469369B (zh) | 电渣重熔合金工模具钢用复合添加剂及其加入方法 | |
| RU2238334C1 (ru) | Способ производства из непрерывнолитой заготовки сортового проката со сфероидизованной структурой из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей |