Способ термической обработки стальных листов

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к способам термической обработки стальных листов из низколегированных сталей. Цель - повышение прочностных , пластических свойств и ударной вязкости при отрицательных температурах, Способ включает нагрев под закалку стали , содержащей 0,01-0,019% азота и 0,04 - 0,12% ванадия, до температуры на 60 - 100°С выше точки Асз с удельным временем 1,2 - 2,0 мин/мм, выдержку в течение 1,5-2 мин/мм, закалку до комнатной температуры , нагрев под отпуск до 650 - 710°С с удельным временем 6,5 - 1,5 мин/мм и выдержкой в течение 0,3 - 1 мин/мм и охлаждение на воздухе. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 С 21 О 1/18, 9/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4762737/02 (22) 12.10.89 (46) 07.04.92. Бюл.ЬЫЗ (71) Институт проблем литья АН УССР и Орско-Халиловский металлургический комбинат (72) Ю.З.Бабаскин, С.М.Кутищев, И.Ф.Кирчу, Л.В.Дубенко. В.В.Павлов, Е.М.Коломиец, Л.С.Таврид, Л;Д.Перельман и B.Ì.Òðèøêîâ (53) 621.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 821505, кл. С 21 D 1/18, 9/48, 1979. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНЫХ ЛИСТОВ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам термической обработки стальных листов из низколегированных сталей.

Известен способ производства высокопрочной листовой стали с высокой вязкостью, содержащей азота 0,02, путем нагрева листа до температуры в интервале

Ac> — Асз за 0,5 — 30 мин, охлаждения до

350 — 5000C со скоростью 1 С/с и выдержки при этой температуре 0,5 — 30 мин с последующим охлаждением до комнатной температуры.

Недостатком данного способа является низкая температура термической обработки, недостаточная для растворения карбонитридных включений.

Известен способ производства толстолистового металла преимущественно с угле Ж 1724698 А1 (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам термической обработки стальных листов из низколегированных сталей. Цель — повышение прочностных, пластических свойств и ударной вязкости при отрицательных температурах, Способ включает нагрев под закалку стали, содержащей 0,01 — 0,019$ азота и

0,04 — 0,12 ванадия, до температуры на

60 — 100 С выше точки Асз с удельным временем 1,2 — 2,0 мин lмм, в ыдержку в течение

1,5 — 2 мин/мм, закалку до комнатной температуры, нагрев под отпуск до 650 — 710 С с удельным временем 0,5 — 1,5 мин/мм и выдержкой в течение 0,3 — 1 минlмм и охлаждение на воздухе. 1 табл. родным эквивалентом С к, = 0,447 — 0,660%, включающий нагрев листового металла до

Асз+ (30 — 50) С с удельным временем нагрева 1,0 — 1,3 мин/мм и охлаждением на воздухе до Ar< со скоростью 10- 15 С/с для стали с Сэк. 0,534, и со скоростью 0,5—

100С/с для стали с Сэк. 0,605 .

Недостатком этого, способа является низкая температура нагрева металла и отсутствие времени выдержки при заданной температуре, не обеспечивающие растворение достаточного количества карбонитридной фазы в аустените и равномерного ее распределения внутри зерна при у - а фазовом превращении в мелкодисперсном виде, что способствует снижению ударной вязкости при отрицательных температурах.

1724698

Наиболее близким по температурному режиму термической обработки является способ термической обработки низкоуглеродистой стали, включающий нагрев под закалку до 950 — 1200 С с выдержкой в течение 60 — 240 с последующим подстуживанием со скоростью 2 — 5 град/с до температуры межкристаллического интервала, а отпуск проводят при 500 — 650 С в течение

6 — 20 мин.

Недостатком известного способа является технологическая сложность, заключающаяся в ступенчатости операций (нагрев, подстуживание, закалка и т.д.), снижающаяся производительность нагревательных агрегатов.

Кроме того, недостатком известного способа является высокая температура нагрева (1200 С) с выдержкой в течение 60—

240 с, при которой происходит рост зерна металла вследствие растворения и коагуляции барьерных частиц, что снижает механические свойства стали.

При этом, недостатком известного способа является низкая температура закалки (в интервале Ac> — Асз) и отпуска (в интервале 500 — 650 С), что не способствует повышению механических свойств. Кроме того, неограниченное время нагрева под закалку и отпуск не исключает случаи образования трещин при термообработке толстых листов:

Целью изобретения является разработка способа термической обработки стальных листов, содержащих 0,01- 0,019 азота и 0,04 — 0,12 ванадия, позволяющего получать повышенную ударную вязкость, высокие прочностные и пластические свойства.

Поставленная цель достигается тем, что листы из стали с содержанием 0,01—

0,19 азота и 0,04 — 0,12 ванадия нагревают до температуры на 60 — 100 С выше точки Асз с удельным временем нагрева 1,2 — 2,0 мин lмм, выдерживают 1,5—

2,0 мин/мм и охлаждают в воде (или на воздухе) с последующим отпуском по режиму: нагрев до 650 — 710 С с удельным времени нагрева 0,5 — -1,5 мин/мм, выдержка

0,3- 1,0 мин/мм и охлаждение на воздухе.

Наличие азота и ванадия в указанных пределах в сочетании с реализацией приведенных режимов термической обработки позволяет повысить механические свойства в результате дисперсионного упрочнения нитридами ванадия, которое повышает устойчивость переохлаждения аустенита, что приводит к уменьшению структурной неоднородности и повышению пластических свойств.

20 жается производительность нагреватель25

50

5

При содержании азоте менее 0,01 и ванадия менее 0,04 начинают снижаться прочностные свойства металла, а при содержании этих элементов более 0,019 и 0,12 соответственно повышается склонность металла к охрупчиванию.

При нагреве листа под закалку или нормализацию с удельным временем нагрева менее 1,2 минlмм получают развитие термические напряжения, которые приводят к образованию трещин,.при нагреве с удельным временем более 2,0 мин/мм снижается производительность нагревательных агрегатов, При отпуске с удельным временем нагрева менее 0,5 мин/мм развиваются термические напряжения, приводящие к возникновению трещин, при нагреве с удельным временем более 1,5 минlмм сниных агрегатов, При выдержке под закалку или нормализацию менее 1,5 минlмм не завершается требуемое растворение нитридной фазы, необходимое для дисперсионного упрочнения, и прочностные свойства не достигают требуемой величины, при выдержке более

2,0 минlмм отмечается рост зерна аустенита, в результате чего снижается уровень ударной вязкости.

При выдержке в процессе отпуска менее 0,3 мин/MM не завершается релаксация напряжений и отпуск структуры, при выдержке более 1,0 мин/мм происходит коагуляция карбонитридной фазы, что снижает прочностные свойства металла, Нагрев листа под закалку (нормализацию) ниже температуры Асз+ 60 С не обеспечивает растворение карбонитридной фазы и не повышает механические свойства, нагрев листа выше температуры Асз +

100 С вызывает рост зерна аустенита, что снижает уровень ударной вязкости.

При нагреве под отпуск ниже 650 С не завершается релаксация напряжений и отпуск структуры, при нагреве выше 710 С происходит коагуляция карбонитридной фазы и снижение прочностных свойств.

Предлагаемый способ термической обработки стальных листов из хромкремнемарганцевой стали состава, : углерод

0,12„марганец 1,5: кремний 0,56; хром 0,54; ванадия 0,07; азот 0,011; сера 0,023; фосфор 0,020; алюминий 0,011, внедрен на металлургическом комбинате, Асз(расч.) =

= 884ОС.

Листы толщиной 10 — 40 мм нагревают до 950- 970 С с удельным временем нагрева 1,5 мин/мм, выдерживают при. данной температуре 1,7 мин/мм, закалка — в воде

1724698

Термообработка

Выдержка, мин/мм

Способ

11еханические свойства

Содержание элементов, Й

Удельное время нагрева, мин/мм

Вид (температура, с) -М ан > мдж/ма

0,8 йПа

Известный

700 630 18 0,25

706 650 17 0,3

Закалка (88O); отпуск (650)

Закалка (944); отпуск (650) 2

0,011

1 005

2 005

1,8

0,Ol 1

Предлагаемьм

1 0,03

708 660

820 690

730 700

810 725

815 715

78о 71о

18 о,6

17,5 0,42

17, О 0,65

19 0,75

18 o,88

1,4

О,2

1,1

0,4 о,оо9

2 ) 2,1

1,6 1,1

О,О2 г 0,13

3 004

4 0,12

5 0,06

6 0>07

1,г

0,010

О, 019

0,5

2,О

0,3

2,0

1,5

1,5

1,0

1,7

0,01

19 0,76

1.3

1,6

1,3

1,7

l,8

0,01г

0,8

По известному способу выдержку проводят в минутах

Составитель В. Китайский

Редактор И. Дербак Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Заказ 1151 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 (нормализация на воздухе). Отпуск по режиму; нагрев до 690 — 710 С с удельным временем нагрева 0,8 мин/мм, выдержка

0,7 мин/мм, охлаждение — воздух.

В таблице приведены механические свойства листов по предлагаемому и известному способам термической обработки.

Термообработка стальных листов по предлагаемому способу за счет повышения пластических свойств и ударной вязкости при отрицательных температурах позволяет устранить возврат листа на повторную термическую обработку, тем самым снизить затраты на производство 1 т листа на 3 руб.

До внедрения способа термической обработки стальных листов. содержащих 0,01—

0,019 азота и 0,04 — 0,12ф ванадия, возврат на повторную термическую обработку составлял 25 .

Закалка (920); отпуск (640)

Закалка (99O); отпуск (720)

Закалка (944); отпуск (650)

Закалка (984); отпуск (710)

Закалка (960); отпуск (690) нормаль>з.(960),; отпуск (650) Формуле изобретения

Способ термической обработки стальных листов преимущественно с содержанием 0,01 — 0,019 азота и 0,04 — 0,12

5 ванадия, включающий нагрев под закалку, выдержку, закалку, нагрев под отпуск, выдержку и охлаждение на воздухе, от л и ч ею шийся тем, что, с целью повышения прочностных, пластических свойств и

10 ударной вязкости при отрицательных температурах, нагрев под закалку ведут до температуры на 60 — 100 С выше. точки Асэ с удельным временем 1,2 — 2,0 мин/мм, выдержку при этом осуществляют в течение

15 1.5 — 2,0 минlмм, закалку проводят охлаждением до комнатной температуры, нагрев под отпуск ведут до 650- 710 С с удельным временем 0,5 — 1,5 мин/мм и выдержкой в течение 0,3 — 1,0 мин/мм.