Способ термического упрочнения проката
Патент 744038
Авторы
Способ термического упрочнения проката
Иллюстрации
Реферат
виМ l4ea иет М Л
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик о1 744038 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23J,277 (21) 2558225/22-02 (511 м. кл.2 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
С 21 D 1/02
С 21 0 1/78
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытн Й
Опубликовано 300680. Бюллетень № 24
Дата опубликования описания 3006.80 (53) УДК 621. 785. .79{088.8) (72) Авторы изобретения
Ю.Т. Худик, В.Т. Черненко, А.В. Ивченко, В.A Сацкий, Е.Г. Цыбанев, О.В. Филонов, С.A. Мадатян, Б.М. Сергеенко, В.М. Карасик и Л.A. Зборовский
Институт черной металлургии Министерства черной металлургии СССР и Научно-исследовательский институт бетона и железобетона (71) Заявители (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УНРОЧНЕНИЯ ПРОКАТА
Изобретение относится к термической обработке проката, преимущественно к термическому упрочнению арматурных стержней .мелких и средних профилей сортовой стали. 5
Известен способ термического уппрочнения проката, включающий аустенизацию, прокатку, двухстадийное охлаждение самоотпуск, обеспечивающий высокую ударную вязкость, хладостойкость, прочность при статическом и циклическом нагружении, пластичность и равномерность свойств стали (1). OH также позволяет легко управлять процессом структурообразова- 15 ния по сечению иэделия.
Однако иэделия, упрочненные беэ последующего высокого отпуска, не подвергаются сварке, поскольку под воздействием сварочного тепла имеет 20 место их раэупрочнение °
Наиболее близок к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки изделий, включающий нагрев, охлаждение всего изделия со скоростью выае критической и отпуск до 300-750, при этом перед закалкой всего изделия производят ускоренное охлаждение его поверхности 30 со скоростями ниже критической до
750-450 C (2) . Такой способ обеспечивает получение высокого комплекса механических свойств стали, особенно в условиях знакопеременных нагрузок.
Однако при реализации указанного способа термической обработки изделий в его общем виде при ускоренном охлаждении оверхности изделия со скоростями ниже критической во время нерегламентированной паузы между ускоренным охлаждением и закалкой всего изделия возможен распад аустенита на феррит и перлит, в результате чего не обеспечивается получение стали с заданной степенью упрочнения. С другой стороны, отпуск (самоотпуск) при температурах 300-500 C в осевой зоне изделия обеспечивает получение структуры отпущенного мартенсита или бейнита, которая при сварке претерпевает дополнительный высокий отпуск со снижением прочностных свойств материала.
Цель изобретения — предотвращение раэупрочнения при сварке термически упрочненной углеродистой и низколегированной стали с содержанием углерода 0,22-0,37%.
744038
Полученная этим способом структура аналогична структуре, которая обра зуется при сварке стали с содержанием углерода 0,22-0,37% на участках перегрева, перекристаллизации и отпуска зоны термического влияния, а твердость термически упрочненного металла соответствует твердости металла эоны термического влияния. Поэтому термически упрочненная по предложенному способу сталь не разупрочняется при сварке и может применяться в сварных конструкциях.
Пример . Стержневую арматуру диаметром 16 мм иэ углеродистой ста15 ли, содержащей 0,36% углерода 0 58%
Р I I марганца и О, 24% кремния, после прокатки с температурой 1040 С рхлаждают непосредственно эа чистовой клетью стана в блоке предварительного охлаждения со скоростью 425 град/с
29 до достижения температуры на поверхности изделия 640ОС. В процессе перемещения стержней от блока предварительного охлаждения до основного блока охлаждения в течение 2,8 с за р5 счет тепла внутренних слоев стержня происходит частичное выравнивание температуры по их сечению. При входе в основной блок охлаждения температура на поверхности стержней 730 C.
В основном блоке охлаждения стержни охлаждают со скоростью 425 град/с до 610 С.
Поставленная цель достигается тем„ что в предложенном способе термического упрочнения стальных изделий, двухстадийное охлаждение ведут со скоростью 400-600 град/с, при этом первую стадию охлаждения проводят до достижения на поверхности температуры 600-650 С, после чего осуществляют выдержку в течение 1,2-4,0 с, а затем проводят вторую стадию охлаждения до достижения средней по сечению температуры 550-625 С.
При регламентированном (со скоростью 400-600 град/с) охлаждении поверхности проката арматурных .стержней из стали с ограниченным содержанием углерода до температуры 600-650 С образуется наружная кольцевая эона с однородной структурой продуктов промежуточного превращения аустенита и, частично, мартенсита беэ выделения структурно свободного феррита. Понижение скорости охлаждения (ниже
400 град/cjприводит к выделению как в наружной кольцевой зоне, так и внутренних слоях проката структурно свободного феррита и эа счет этого к снижению его физико-механических свойств. При более высоких скоростях охлаждения (свыше 600 град/с) степень упрочнения арматуры повышена и агрегатная прочность таких стержней не реализуется в сварных соединениях.
Во время выдержки, равной 1,24,0 с, между стадиями охлаждения происходит частичное выравнивание температуры по <е<еН прокатаI >о> е 35 ние температуры наружной кольцевой зоны до 700-750 С и самоотпуск этих слоев. При паузе менее 1,2 с требуемая для формирования структуры и свойств степень самоотпуска наружной эоны не обеспечивается, что приводит к снижению пластических свойств, а увеличение паузы свыше 4 с приводит к выделению большого количества избыточного феррита в глубинных слоях прокатов и понижению его агрегатных, 45 прочностных и пластических характеристик. Предложенная технология обеспечивает получение термически упрочненных стержней, металл наружной кольцевой зоны поперечного сечения (до 30%50 площади) которых имеет структуру высокоотпущенного сорбита закалки, а осевой зоны (свыше 70% площади) псевдоэвтектоида с выделившимся по границам избыточным ферритом.
Благодаря регламентированному охлаждению на первой стадии и последующей выдержке для выравнивания температуры по сечению изделия охлаждение но второй стадии и последующий самоотпуск приводят к тому, что ос- 60 новная масса металла претерпевает превращение в момент наименьшей устойчивости аустенита с образованием продуктов, твердость которых по сечению изменяется незначительно. 65
После термического упрочнения стержни имеют следующие свойства: временное сопротивление 68 кгс/мм, предел текучести 52 кгс/ммЗ, относительное удлинение 21%. Структура поверхностного слоя представляет собой сорбит высокого отпуска с твердостью
225 HV„. структура внутренней зоны представляет собой конгломерат зерен псевдоперлита (80%) и феррита (20%), выделившегося по границам перлитной составляющей. Твердость металла этой эоны составляет 185-190 HV.
После сварки стыков притяженными швами установлено, что временное сопротивление сварных соединений равно временному сопротивлению исходной стали. Твердость участка перегрева зоны термического влияния равна 220230 HV, участка перекристаллиэации и высокого отпуска — 180-185 HV. Отсутствие разупрочнения при сварке термически упрочненных арматурных стержней обусловлено особенностью строения структуры стали, их идентичностью со структурой металла зоны термического влияния и кратковременного термического цикла сварки.
Предложенный способ позволяет в промышленных масштабах осуществить производство углеродистой термически упрочненной стали, которая по своим свойствам, в ТоМ числе и сваривае юстью, не уступает ниэколегирован
744038 формула изобретения
Составитель А. Секей
Редактор А, Соловьева Техред Н. Бабурка Корректор М. Пожо
Заказ 3644/2 Тираж 608, . Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной стали. При этом экономится до
20 кг ферросплавов на 1 т стали.
Кроме этого, осуществление предложенного способа позволит организовать производство свариваемой низколегированной термически упрочненной арма- 5 турной стали класса Ат — IV марок 25Г2С и 08Г2С.
Способ термического упрочнения проката, преимущественно арматурных стержней из стали с содержанием углерода 0,22-0,37%, включающий аустенизацию, двухстадийное охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что, с целью предотвращения разупрочнения стали при сварке, двухстадийное охлаждение ведут со скоростью 400600 град/с, при этом первую стадию охлаждения проводят до достижения на поверхности температуры 600-650 С, после чего осуществляют выдержку в течение 1,2-4,0 с, а затем проводят вторую стадию охлаждения до достижения средней по сечению температуры
550-625 С.
Источники информации, принятые во внимайие при эксйертизе
1, Авторское свидетельство СССР
М 329227, кл. С 21 D 1/78, 1970.
2. Авторское свидетельство СССР
9 616303, кл. С 21 D 1/78, 1977.