SU1027240A1 - Способ обработки низколегированной стали - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к металлур гии и обработке металлов давлением и может быть использовано дл  перевода низколегированных сталей с со-, держанием углерода 0, в сверх пластическое состо ние. Основным условием про влени  све пластичности у металлов и сплавов  вл етс  мелкозернистость структуры Известен способ получени  мелкозернистой структуры, заключающийс  в холодной деформации до больших степеней обжати  () и последующем от жиге при 820-870°С в течение 1ч. В результате такой обработки сталь имеет мелкозернистую рекристаллизоваиную структуру с размером зерен 1-3 мкм tt 3. Известен способ перевода низке)лег гированных сталей в сверхпластичеЬкое состо ние, включающий холодную деформацию на 701и последующий быстрый нагрев до температуры выше Ас, соответствующей области об + -эр фаз. 8 течение короткого промежутка времени после достижени  температуры Деформации сталь находитс  в пере- . ходном состо нии, характеризуемом структурной нестабильностью и протеканием процессов рекристаллизации, что способствует про влению свверхпластических свойств 2 J, Недостатком этих способов  вл етс  необходимость предварительной деформации металла в холодном состо ни что требует больших усилий и трудно осуществимо на крупногабаритных заго товках. Известен способ измельчени  зерна , аключащий гомогенизацию стали при температуре выше 1150°С и последующую термоциклическую обработку, заключающуюс  в многократном чередй вании высокоскоростных нагревов выше температуры Ас , выдержки и последующего охлаждени  f 3 } Недостатком данного способа  вл етс  невозможность использовани  его дл  измельчени  зерна в крупногабал: ритных заготовках из-за сложности об спечени  их высокоскоростного нагрева и охлаждени . Способ не всегда обеспечивает измельчение зерна до ве личины, при которой низколегировйнна  сталь про вл ет сверхпластичность . Наиболее близким к изобретению по технической .сущности и достигаемому результату  вл етс  способ получени  мелкого зерна в стали .типа А40Г, включающий гор чую деформацию в аустенитной области при В(0° со степенью деформации 50% и скоростью деформации 0,1; 0,5 и 1 м/с. Размер зерна после такой обработки 17,6 мкм, но внутри зерен имеетс  развита  субструктура, котора  оказывает благопри тное вли ние на развитие сверх пластичностиl t 3 . Однако известный способ применим лишь дл  сталей, содержащих углерод 0,35%, так как деформаци  низколегированных сталей с содержанием углерода 0,1-0,3 не приводит к формированию в них мелкозернистой структуры , при которой сталь про вл ет сверхпластическйе свойства. Целью изобретени   вл етс  получение мелкозернистой структуры и увеличение пластичности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу обработки низколегированной стали, преимущественно с содержанием О,1-0,3%, вклю1 нагрев, деформацию со сте , Пень го по меньшей мере $0% и скоростью по крайней мере 10с и охЛаждемие , нагрев ведут до температур Ас - Ас +30°С а после деформации осуществл ют кратковременную выдержку при этой температуре. При этом деформацию ведут со степенью 50-70%. Кроме того, деформацию ведут со Скоростью 10 с-1 После деформации осуществл ют кратковременную выдержку до 30 с. Указанный температурный интервал соответствует началу процесса рекристаллизации 2-го рода, а также фа зовому превращению перлит-аустёнит, Рекристаллизаци  способствует сн тию упрочнени  при деформации, что резко снижает усили  деформировани  и совместно с процессом выделени  частиц новой фазы способствует формированию в стали мелкозернистой структуры. Снижение температуры деформации приводит к подавлению процессов разупрочнени  и к резкому росту усилий деформировани . Повышение температуры выше Ас способствует увеличению размеров зерен . Выбранный интервал содержани  Углерода обусловлен фазовймй составами сталей в указанном интервале температур деформации. В стал х с содержанием углерода 0,1-0,3% в интервале температур At - ( содержитс  50-95 феррита, остальное ,- ауртенит. Такое соотношение фаз нар ду с протеканием рекристаллизационных процессоЁ способствует формированию мелкозернистой структуры при деформации: Нижний предел содержани  углерода (0,1) с бусловлен пониженным содержанием аустенита в, указанном интервале температур (10%),что не позвол ет получать достаточно мелкое зерно (d 5 мкм) . из-за нестабильности размеров зерен :феррита. Выбранный интервал степеней де:формации наиболее технологичен и обе спечивает достаточную степень измель чени  зерна (сре.дний диаметр 2- мкк Формирование мелкозернистой струк туры в указанном интервале скоростей .рпредел етс  протеканием процессов, рекристаллизации и фазовых превращений . Увеличение скорости деформаци выи1е;10 -с пр 1водит к увеличению неоднородности микроструктуры в заготовках и к подавлению процессов рекристаллизации 2-го рода, что. требует резкого увеличени  времени прс:ледеформационной выдержки. Использование скоростей меньше ;10 -с-снижает производительность процесса деформировани  и способствует увеличению размёрдв зерна. Пос- JieAeibpMa ц ионна  выдержка в течение 30 с необходима дл  сн ти  остаточ ногго гор чего, наклепа что способствует стабилизации размеров зерна стали при последующем нагреве до тем пературы сеерхпластической деформации . Приме р.Заготовки из низколегированной стали 15ХСНД нагревают 1 0 до 700, 720, 750, 800 и 860°С и деформируют со средней скоростью 3,3«10-Л 10- 3,31Г2; 10 и степен ми деформации 30, 50 и 70%. После деформации осуществл ют выдержку не более 30 с. В таблице представлены результаты механических испытаний стали, обработанной по указанным режимам. Как видно из таблицы, сталь 15ХСНЛ про вл ет повышенную пластичность (190-215) и пониженные напр жени  течени  (3,5-,2 кг/мм осле деформации при 720-750°С (, ) со скорост ми и степен ми деформации 50-70%. Эти ; преимущества дают возможность получать обработкой давлением слож нопр&фильные, высокоточные издели  из низколегированной стали с высоким коэффициентом использовани  металла . Снижение температуры последующей гор чей деформации уменьшает образование окалины и повышает стойкость штампового инструмента. Использование предложенного способа позвол ет в низколегированных стал х получать мелкозернистую структуру с размером зерна до 5 мкм. Использование известного способа приводит к ивмельчению зерна лишь до мкм. Сталь с размером зерна более 5 мкм при 800°С после обработки по известному способу обладает пластичностью 50-65%, а после обработки по предлагаемому способу - до 20t)%, что в 3- раза выше. При этом напр жение течени  стали после обработки по известному способу составл ет 7,3-8,0 кг/мм , а по пред-, лагаемому - 3,5-,2 кг/мм, что в .1,5-2 раза ниже.

Пред700 лагаемый

7,9 7,8 7,4 7,5 7.2 7,2

82 96 116 84 90 112 ( ) кг/мм 7,0 6,0

d мкм

6,%92

бкг/мм 5,8

d,MKMё ,%90

кг/мм 519

86п d.MKM10, 8,5 8,0 11,,0 8,7

,%90 96 108 78 9 80

(Ас +30) ёкг/мм2 6,2 5,2 5,1 6,3 5,2 5,3

Скорость деформации € ,c-t, при %

Способ 3,300-2 , 30 50 70 16,7 15,9 1,5 Известный Sk 5t 58 7,2 7,1 7,3 7,5 7,1

788611280 .86110

6,86,56,0,6,86,66,2

7,32,92,,62,92,§

12018t21011017820

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы 30 50 17,5 16,0 56 5

7682108

6,76,56,3

8,6ft,

96160160 6,8 6,1 6,2 io-4 I ° ° 70 10,2 17,3 15,0 15,0 60 58 58 58 7,8 7,6 7,7 7.0

8

}Q272 Q Продолжение таблицы

Claims (4)

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ, преимущественно с содержанием углерода 0,1-0,3%, включающий нагрев, деформацию со степенью по меньшей мере 50% и скоростью по крайней мере Ю'^с^-4 и охлаждение, о тли чающийся тем, что, с целью получения мелкозернистой структуры и увеличения пластичности, нагрев ведут, до температур Ас^- Ас^ +30°С, а после деформации осуществляют кратковременную выдержку при этой температуре.

2* Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что деформацию ведут со степенью 50-70%. g

3. Способ по пп.1 и 2, о т Л ич а ю щ ий с я тем, что деформацию ведут со скоростью 10~³- 10~¹с“1

4. Способ по пп.1-3, о т л и чающийся тем, что после деформации осуществляют кратковременную выдержку до 30 с.

ι» »5