SU1006506A1 - Способ термоциклической обработки полосового проката из углеродистых сталей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к термической обработке проката и предназначено дл  использовани  при ум гчающей обработке проката, в частности дл  сфероидизирующей обработки полосового проката из углеродистых доэвтекто илных сталей дл  чистовой вырубки, поставл емого по ТУ 14-1-1535-76, . который должен иметь низкие прочност и твердость и практически полностью сфероидизированную структуру (не более 10% пластинчатого перлита). Известен способ получени  холодно деформируемой доэвтектоидной стали в соответствии с которым сталь деформируют при температуре С охлаждают до комнатной температуры, нагревают до температуры, близкой к А(,выдерживают в течение 3 - 6 ч, и охлаждают на воздухе Щ. Недостатком этого способа  вл етс  необходимость применени  больших обжатий (60%) при низких температу-. pax, что требует клетей повышенной . жесткости. Известен способ термоциклической обработки углеродистых сталей, в соответствии с которым многократный нагрев производ т до 750-780 С со скоростью 70-150°С/мин, а охлаждение ведут до 670-690С со скоростью 150-200°С/мин, а затем в воде 2 . Подобна  обработка позвол ет полу чить структуру с высокой степенью ди перенести, однако при этом за счет в сокой скорости охлаждени  повышаютс  прочностные свойства. . Известен также способ термической обработки проката из углеродистых сталей, включающий прерванную закалку -с температуры конца прокатки и по следующий отжиг при температуре не выше температуры А, на 13°С 3 . Однако этот способ не обеспечивает получение равномерной по сечени сфероидизированной структуры, а следовательно , и равномерной твердости, что недопустимо дл  стали, подвергае мой чистовой вырубке. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  спо соб термоциклической обработки углеродистой стали, включающий многократ ные нагревы со скоростью 50-15СРс/мин до . АС + (30-50°с),охлаждение,на воздухе Ьо 590-610°С и охлаждение после последнего цикла в воде- или масле 43. Недостаток известного способа заключаетс  в том, что он не позвол ет снизить прочность и твердость углеродистой стали, поскольку в результате такой обработки нельз  получить сфероидизированную структуру. Цель изобретени - - снижение прочности и твердости полосового проката . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу термоциклической обработки углеродистых сталей, преимущественно толщиной до 11 мм, включающему многократные нагревы со скоростью 50-150°С/мин и охлаждение на воздухе до 590-610°С и окончательное охлаждение,охлаждение после каждого нагрева производ т с момента окончани  изотермы фазовых превращеНИИ , окончательное охлаждение провод т на воздухе,а после завершени  последнего цикла производ т отжиг при подкритических температурах. На чертеже показана температурновременна  схема обработки. Осуществление промежуточного охлаждени  с момента окончани  . изотермы- фазовых превращений, определ емого по началу роста температуры проката, позвол ет ограничить температуру аустенизации температу рой точки АС дл  данной стали при данной скорости нагрева. После нагрева до температуры А (точка а) в стали начинаетс  превращение у- об41ли фиксируетс  начало его, протекающее в течение некоторого времени при посто нной температуре (отреэокаЪ ) . в точке Ь основна  масса перлита уже претерпела превращение и при дальнейшем подводе тепла к прокату произошло бы повышение температуры (отрезок Ъс) , что нежелательно повьшени  устойчивости аустенита. В случае начала охлаждёни  проката в точке с превращению на участке cd подвергнетс  аустенит с минимальной устойчивостью (температура аустенизации минимальна, а врем  выдержки при скорости нагрева 50-150 С/мин незначительно, что и определ ет низкую твердость и прочность проката. Уменьшение устойчивости аустенита также приводит к протеканию у - об превращени  при более- высоких температурах, что способствует повышению степени сфероидизации цементита в каждом цикле, и: соответственно, уменьшению числа циклов обработки-, требующихс  дл  полной сфероидизации. Окончательное охлаждение на воздухе после нагрева в последнем цикле позвол ет снизить твердость стали , снизить уровень напр жений и гарантировать завершение превращени  - oil при температурах, близких к А, ,и отсутствие остаточного аустенита . Отжиг металла при подкритических температурах после термоциклировани  позвол ет снизи.ть твердость, повысить стеПень сфероидизации и увеличить размер глобулей цементита за счет выдержки при температурах, близких к А .

Дл  осуществлени  охлаждени  после каждого нагрева с момента окончани  изотермы фазовых превращений, определ емого по началу роста температур проката, необходимо непрерывное или достаточно частое измерение температуры нагреваемого проката (например фотоэлектрическими пирометрами} при температурах, близких к АС.(от 700°С и выше). Точность измерительного прибора в данном случае существенной роли не играет, требуетс  лишь достаточна  чувствительность его дл  уменьшени  ошибки при определении момента окончани  изотермы (чтобы ошибка в определении точки Ъ не привела к заметному росту температуры проката ) . Дл  полос из углеродистых, сталей толщиной 5-11 мм, при скорости нагрева 150-50°е/мин в зависимости от толщины полосы и содержани  углерода в стали, длительность изотермы фазовых превращений составл ет от нескольких дес тков до нескольких сотен секунд (при этом ошибка в определении точки b на 1-2 с приведет к повышению температуры не более чем на ). В случае применени  печного нагрева в мсмент начала повышени  температуры изделие выдают из печи, а в случае применени  контактного или индукционного нагрева отключают нагрев.

Окончательное охлаждение осуществл ют также на воздухе путем выдачи из печи либо путем отключени  нагрева.

Отжиг при подкрйтических-температурах (при температурах, близких к АС , например при ) можно проводить как в камерной, так ив проходной печи. Конкретна  температура отжига определ етс  точностью измерительного прибора и перепадами температур по печи - она должна быть как можно выше, но не должна превысить температуру А .

Охлаждение с момента окончани  изотермы фазовых превращений ойуществл етс  потому, что задержка в начале охлаждени  приведет к повышению температуры проката и соответственно к повышению устойчивости и однородности аустенита. Кроме того если начать охлс1ждение до окончани  изотермы фазовых йревращений, в структуре может остатьс  значительное количество не превратившегос  перлита.

I

По предлагаемому способу в процессе термоциклической обработки про ката из углеродистых сталей целесообразно нагреть прокат со скоростью 50-;150с/мин вплоть до момента окончани  изотермы фазовых превращений, определ емогопо началу роста тем;Пературы проката, охладить на воздухе до 590-610°С, многократно повторить эти операции, окончательно охIладить на воздухе и провести отжиг. Способ(термоциклирование)может быть осуществлен, например с помснцью любых двух, р дом расположенных проходных печей путем нагрева проката в первой печи, ввдачи проката на воздух, охлаждени  передачи его во вторую печь, нагрева, проката, выдачи его на воздух, охлаждени 

0 и передачи в первую печь и мцогократного повторени  таких опериций. Реализаци  способа возможна также в случае применени  камерных печей, при этом прокат загружаетс  в один слой в печь, нагреваетс , выдаегс 

5 из печи на воздух, охлаждаетс  и вновь загружаетс  в печь-и т.д. Дл  отжига проката могут быть применены как проходные, так и камерные или колпаковые печи.

0

Пример. Термоциклическую обработку полос из стали 45, У12, У 8 и 20 толщиной 10 мм осуществл ли в электрической камерной печи Н-30. Температура печи составила

5 800-900°С, скорость на;грева полос в интервале ТОО-ТЗО С соответственно около 50 и вО С/мин, полна  длительность изотермической выдержки соответственно около 100 и 45 с. По0 лосы загружали в печь в один слой, нагревали до температуры, соответствующей началу у- л превращени  (735°С), выдерживали при этой температуре до окончани  изотермы

5 превращени , выдавали на воздух, охлаждали .до 60 и вновь загружали в печь, многократно повтор   райее при . веденные операции. Количество циклов .обработки измен ли от 1 до 8. Окончательное охлаждение осуществл ли ,

0 на воздухе, после чего проводили отжиг при , в течение 10 -ч. Дополнительно проведены эксперименты, в ходе которых: а) длительность изотермической выдержки составила при5 мерно половину полной ее длительности , т.е. превращение перлита происходило не полностью; б} нагрев полос продолжали после окончани  изотермической выдержки до температуры, на

0 превышающей температуру изотер мической выдержки, т.е. до .

Результаты термической-обработки .стали 45 представлены в табл.1, а сталей V12, V 8 и 20 в табл.2.

5

Как следует из табл.1 и 2, прекращение аустенизации до начала роста температуры проката приводит после термрциклической обработки к сохранению в структуре пластинчатого

0 перлита и повышенной твердос-ти стали 45-(на 10-20% и 8НВ - опыты 11 и 15) , а нагрев до температ-уры, на 25°G превышающей температуру изотермической выдержки, приводит ц увеличению содержани  пластинчатого

5

перлита и повышению твердости. Измерение температуры производили . как путем зачеканки термопар в (по толщине) и подповерхностный слой полосы, так и путем применени  фотоэлектрического пирометра. При исследованных скорост х нагрева перепад температур между центром и поверхностью образца, измеренный термопарами , находилс  в пределах погрешности измерени  (ХА-термопар) и милливольтметра класса 0,5... При . контроле микроструктуры ра зличий ( в структуре центра и поверхности полосы не обнаружено. Различие между показани ми фотоэлектрического пирометра и термопары, зачеканенной в центр полосы, также находилось в пределах погрешности прибора, однако , несмотр  на различие в абсолютных значени х температур, участок изотермической выдержки по показани м обоих приборов начиналс  и заканчивалс  одновременно. Это показывает , что при определении момента начала промежуточного охлаждени  по предлагаемому способу существенным  вл етс  не точность измерительного прибора, а его чувствительносзть позвол юща  заметить момент начала роста температуры. Как видно из табл.1, по предлагаемому способу после четырех циклов обработки и отжига получены полосы с твердостью 149НВ, пределом прочное ти 50 кГС/мм и содержанием пластин- чатого перлита не более 5%, что полностью удовлетвор ет требовани м

ТУ. 14-1-1535-76 дл  стали 45(6 52 кгс/мм, твердость 150 НВ) .

Как видно из табл.2, требуема  прочность и твердость может быть получена и в по юсовой стали марок 20, У8. и У12.

Т а б л и ц -а 1

800 800 800

800 800

800

800. 800

900

900 900

900 900 900 900 900 900 900

Таблица 2

Продолжение табЛ.2

Claims (1)

1. СПОСОБ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛОСОВОГО ПРОКАТА ИЗ УГЛЕ- ’ РОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, преимущественно толщиной до 11,мм, включающий много, кратные нагревы со скоростью 50- ·' ’ 150°С/мин, охлаждение на воздухе до 590-610°С и окончательное охлаждение, отличающийся тем, что, с целью снижения прочности и твердости, охлаждение после каждого нагрева производят с момента окончания изотермы фазовых превращений, окончательное охлаждение проводят на воэ1духе и после завершения последнего .

   цикла производят отжиг при подкритит ческих температурах.