SU1744125A1 - Способ охлаждени прокатных изделий - Google Patents

Abstract

Использование: термическое упрочнение проката, преимущественно высокопрочной арматуры. Сущность изобретени : прокат охлаждают после термической обработки или гор чей прокатки со скоростью больше критической в течение определенного времени, необходимого дл  образовани  в поверхностном слое мартенсита. После этого охлаждение прекращают и выдерживают дл  отогрева поверхностного сло  до 680-760°С и отпуска мартенсита. Операцию ускоренного охлаждени  с последующим отогревом поверхности провод т не менее чем в две стадии, после чего изделие окончательно охлаждают. 2 табл.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве термически упрочненного проката, в частности высокопрочной среднесортной арматуры дл  армировани  железобетонных , конструкций.

Известен способ термической обработки , включающий аустенитизацию, прокатку, ускоренное охлаждение со скоростью 200- 300 град/с до достижени  поверхностью температуры в интервале от (АГ1-100)°С до (АГ1-50)°С. Обработанный данным способом прокат при высокой пластичности обладает относительно высокой температурой распада аустенита. Так, при упрочнении арматуры № 25 из стали 35ГС получены следующие свойствам 700-810 Н/мм , 00.2 520-625 Н/мм2; 5s 14-18%: др 4,0- 4,8%, причем прочностные свойства превышают аналогичные показатели гор чекатаного состо ни  всего на 70-150 Н/мм2 и соответствуют уровню классов Ат-lll, Ат-IV. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ термического упрочнени , включающий нагрев заготовки до температуры аустенитизации, гор чую прокатку, порезку раската и термическое упрочнение в ваннах с водой по режимам прерванного охлаждени  в температурный диапазон А|ч-температура охлаждающей воды, что позвол ет получать диапазон механических свойств от гор чекатаного состо ни  до классов Ат-V - Ат- VII. При этом длительность охлаждени  в воде назначаетс  в зависимости от марки стали, диаметра (профил ) арматуры и требуемых механических свойств. Так, например , при упрочнении данным способом арматура № 25 из стали 35ГС (длительность охлаждени  в воде 7,6 с) наблюдают свойстч

|

N3 СЛ

ва: сгв 1120 Н/мм2: Ой.г 970 Н/мм2;(55 10%; 5Р 2,2%.

Однако при упрочнении известным способом в результате превращени , происход щего с увеличением объема, на поверхности профил , где превращени  происход т в первую очередь, создаютс  значительные по величине раст гивающие, а в центре - сжимающие напр жени  первого рода. Наличие на поверхности профил  остаточных напр жений первого рода во многом предопредел ет склонность термически упрочненной арматурной стали к коррозионному растрескиванию, что не допускает ее применени  в предварительно напр женных железобетонных конструкци х , работающих в агрессивных средах. Так, при испытании под напр жением в нитратном растворе (согласно требовани м ГОСТ 10884-81)арматурасуказаннымисвойства- ми просто ла без разрушени  46 ч при норме 100ч.

Цель изобретени  - повышение качества изделий за счет снижени  остаточных раст гивающих напр жений в поверхност- ном слое при сохранении высоких прочностных характеристик.

Поставленна  цель достигаетс  тем. что охлаждение прокатных изделий со скоростью выше критической провод т не менее чем в две стадии, причем длительность охлаждени  на первой стадии выбирают из соотношени 

Т

Тз - 120

Voxn

где Тз - температура начала ускоренного охлаждени ,°С;

Мн - температура начала мартенситно- го пр евращени ,°С:

Voxn - средн   скорость охлаждени  от температуры закалки до температуры Мн,°С/с, а выдержку после первой стадии

охлаждени  осуществл ют до достижени 

поверхностью издели  температуры 680 760°С.

Применение многостадийного охлаждени  диктуетс  необходимостью формировани  на поверхности профил  вначале закаленной, а затем высокоотпущенной структуры с последующим упрочнением сердцевины. Длительность охлаждени  на первой стадии достаточна дл  снижени  температуры поверхностного сло  ниже точки начала мартенситного превращени . Верхний временной предел диктуетс  необходимостью ограничений размеров поверхностного высокоотпущенного сло  (в

5 0 5 0

5

0

5

0

5

0 55

противном случае наблюдаетс  снижение прочностных характеристик стали или повышение величины внутренних раст гивающих напр жений на поверхности профил ). Температура отпуска (самоотпуска) поверхности выбрана такой, чтобы создать высоко- отпущенный слой с минимальными остаточными раст гивающими напр жени ми .

Снижение температуры самоотпуска поверхности ниже показанного предела не обеспечивает достаточного сн ти  внутренних напр жений, а превышение его ведет к развитию a - у - а -превращени  с образованием напр женной структуры с участками мартенсита.

Известен способ, включающий аустени- тизацию, прокатку, циклическое охлаждение поверхности со скоростью выше критической до температуры (АГ1-150°С - Мн с выравниванием температуры по сечению стержн  после каждого цикла, причем охлаждение ведут со скоростью 400- 700°С/с. Способ позвол ет получать в термически упрочненной арматуре свойства классов AT-IV-AT-VI. Однако в данном способе не лимитируетс  температура отпуска поверхностного сло  за счет разогретой сердцевины после первой стадии ускоренного охлаждени . В результате температура поверхностных слоев может быть завышена или занижена по сравнению с оптимальным диапазоном, в результате чего повышаютс  остаточные напр жени  на поверхности стержн . Таким образом, в предлагаемом способе обеспечиваютс  свойства, не достижимые в известном.

Образцы арматурной стали 35ГС диаметром 25 мм производства Макеевского металлургического комбината нагревают в электрической печи до 1000°С, после чего подвергают ускоренному охлаждению по различным режимам. Дл  сравнени  сталь упрочн ют в промышленных услови х после ее прокатки на стане 350-2 МакМК. Температура нагрева под прокатку составл ет 1190-1220°С, температура начала ускоренного охлаждени  соответствует 980- 1000°С.

В табл. 1 приведены режимы термического упрочнени  арматуры № 25 из стали 35ГС.

Образцы термически упрочненной арматуры испытывают на разрыв. Рентгено- структурным анализом определ ют величину остаточных напр жений первого рода на поверхности профил . Стойкость противокоррозионного растрескивани  до момента разрушени  определ ют на уста- овке рычажного типа при посто нной нагрузке , равной 0,9 оь,2 в нитратном растворе . Услови  испытани  соответствуют требовани м изменени  № 2 к ГОСТ 10884-81.

В табл. 2 показаны свойства арматуры Nb 25 из стали 35ГС, упрочненной по различ- ным режимам.

Как следует из приведенных результатов , положительный эффект обеспечиваетс  в выбранных температурно-временных интервалах (опыты 3-9) и отсутствует за его пределами: в опыте 2 высокое значение остаточных напр жений обусловлено относительно низкой температурой отпуска, а в опыте 10 - высокой температурой отпуска, при которой возможна уже частична  аусте- нитизаци , что приводит к по влению в поверхностном слое напр женной мартен- ситной структуры после последующих стадий охлаждени . Промышленна  проверка способа (опыт 9) подтвердила получение по- ложительного эффекта при условии внедрени  способа в массовое производство.

По сравнению с прототипом (опыт 1) достигнут существенный эффект, внутренние остаточные напр жени  снизились бо- лее чем в 4 раза. Снижение внутренних остаточных раст гивающих напр жений первого рода на поверхности стержн  существенно повышает стойкость противокорро- зионного растрескивани  арматурной стали, что позвол ет использовать ее в предварительно напр женных железобетонных конструкци х, работающих в агрессивных средах, взамен стали класса А-Шв.

10

1020

0,9

Экономический эффект при этом определ - 1 етс  как разность затрат на приобретение и производство арматурной стали классов А- 1Ив и Ат-V меньшего диаметра.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ охлаждени  прокатных изделий , включающий охлаждение поверхности с температур аустенитизации со скоростью выше критической до заданной температуры и окончательное охлаждение, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества изделий за счет снижени  остаточных раст гивающих напр жений в поверхностном слое при сохранении высоких прочностных характеристик, охлаждение со скоростью выше критической провод т не менее чем в две стадии с выдержками между ними, причем длительность охлаждени  на первой стадии выбирают из соотношени 

   - (МН - 80 )

   Уохл

   т

   Т3 - 120

   ох л

   температура

   начала ускоренного

   где Т3 - охлаждени ,

   Мн - температура начала мартенситно- го превращени ,°С;

   Уохл - средн   скорость охлаждени  до температуры Мн, С/с, а выдержку после первой стадии охлаждени  осуществл ют до достижени  поверхностью издели  температуры 680-760°С. Таблица 1

   80

   МО

   дела

   Нижний предел

   Средний уровень

   Верхний уровень

   Комбинир.уровень

   То же

   Средний уровень

   Средний уровень

   промышл.услови 

   Выше верхнего

   предела

   Таблица2