Способ отжига высокоуглеродистых сталей
Использование: изобретение относится к термообработке проката и высокоуглеродистых сталей, преимущественно к отжигу холоднокатаной ленты в рулонах в одностопных цилиндрических печах. Сущность; нагрев садки из стали У8А ведут до заданной температуры, .выдерживают при этой температуре и регламентированно охлаждают . Температура нагрева устанавливается в зависимости от соотношения в микроструктуре пластинчатого перлита 1-4 и 5-7 и более баллов, а длительность выдержки определяется в зависимости от степени холодной деформации по опытным зависимостям , определяемым на о сновании экспериментальных исследований. 2 ил., 1 табл. (Л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s»s С 21 0 1/26
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)
g+6 ю
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ "".;-,"";.",;""" : м
К ПАТЕНТУ (21) 4854004/02 (22) 23.07.90 (46) 30.04.93. Бюл. N. 16 (71) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Новосибирский металлургический завод им, А,Н,Кузьмина (72) В.Н,Марченко, Г.Н.Анзин, Г.А,Агеев, В.M.Êàïøååâà, В,С.Неуместов, С,П,Белоусов и С..Я.Панфилова (73) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Новосибирский металлургический завод им. А.H.Êóçüìèíà (56) Авторское свидетельство ЧССР
М 195223, кл. С 21 0 1/32, 1979.
Сокол И.Я, Термическая обработка качественной стали на металлургических заводах. M.; Металлургия, 1986, 22-34, Изобретение относится к термообра.ботке проката из высокоуглеродистых сталей, преимущественно к отжигухолоднокатаной ленты в рулонах в одностопных цилиндрических печах, Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение качества металла за счет оптимизации температурно-временных параметров выдержки необходимой для образования после отжига структуры однородного зернистого перлита.
Определение температуры отжига в зависимости от характера исходной микроструктуры позволяет получать при отжиге структуру однородного мелкозернистого перлита. Это важно как для металла. непосредственно поступающего на чистовую штамповку, так и для металла, подвергаемо«!Ж,, 1813103 АЗ (54) СПОСОБ ОТЖИГА ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ (57) Использование; изобретение относится к термообрабо1-ке проката и высокоуглеродистых сталей, преимущественно к отжигу холоднокатаной ленты в рулонах в одностопных цилиндрических печах, Сущность; нагрев садки из стали У8А ведут до заданной температуры,.выдерживают при этой температуре и регламентированно охлаждают. Температура нагрева устанавливается в зависимости от соотношения в микроструктуре пластинчатого перлита 1-4 и 5-7 и более баллов, а длительность выдержки определяется в зависимости от степени холодной деформации по опытным зависимостям, определяемым на о сновании экспериментальных исследований. 2 ил„
1 табл.
ro закалке с отпуском. При этом оптимизируется темпрература отжига и сокращаются знергозатраты. Время выдержки при отжиге, установленное в зависимости от степени холодной деформации данного вида микроструктурь1 по опытной зависимости, позволяет улучшить качество металла по микроструктуре при минимально необходимых длительности отжига и затратах тепловой знергии.
Исследованиями установлено, например, что если в структуре стали У8А присутствует не менее 85 g пластинчатого перлита
1-4б (оценка по ГОСТ 8233-56), а остальное составляет пластинчатый перлит 5-7б, то в зависимости от степени предварительной холодной деформации на образование 95—
100 j зернистого перлита уходит 0.25-4,0 ч.
С увеличением доли крупнопластинчатого
1813103 перлита в исходной микроструктуре до 20—
30% процесс значительно замедляется и эа то же время образуется в 2-3 раза меньше зернистого перлита. и только после 4-х часовой выдержки металла, деформированного на 60-65%, образуется однородная структура зернистого перлита 1 — Зб, Пример, Горячекатаные рулоны высокоуглеродистой стали марки У8А и У10А по сле контроля микроструктуры, а также после последующей холодной прокатки с фиксированным суммарным обжатием, отжигали садками весом порядка 12 т в одностопных цилиндрических печахтипа ПСК180 (со стендовыми вентиляторами). В период подогрева температура по действу ощему режиму составляла 770 С, по
10 заявленному способу — 750 С вЂ” для горячекатаного металла, 700-720 С -для холоднокатаного металла. В период выдержки 20 температура составляла 730 С (по способупрототипу) и 650-750 C (в зависимости от структуры и степени нагартовки) — по заявляемому способу. Температуру выдержки по заявляемому способу назначили в зави- 25 симости от содержания в структуре пластинчатого перлита 1-4 и 5-7 баллов.
Охлаждение металла в обоих случаях производили по 10-20 С/ч до 650 С, далее печь отключали и охлаждение производили под. 30 муфелем до 100 С.
Технологические параметры и результаты выполнения заявляемого способа и способа-прототипа приведены в таблице.
На фиг,1 и 2 показаны. результаты вы- 35 полнения отжига по заявляемому способу и способу-прототипу.
Эвтектоидная сталь марки У8А (фиг.1а) с исходной микроструктурой, состоящей на
85-100% из пластинчатого перлита 1-4б, 40 после выдержки при 650-680 С в течение времени, определяемого по зависимости r=
= 0,0014я — 0,1309c + 4, на 95-100% состоит иэ зернистого перлита 1-Зб с однородным распределением карбидов (фиг.2а). Превы- 15 шение значения температуры 680 С ведет к росту балла зернистого перлита и появлению опасности образования (при температурах выше Лс1 ) пластинчатого перлита отжига при длительности выдержек 1-2 ч, 50
При температурах ниже 650 С процесс образования зернистого перлита замедляется и отожженный металл приобретает в основном структуру точечного (зернистого) сорбита, сохраняя высокую твердость, за- 55 трудняющую его дальнейшую переработку, Время выдержки при 650-680 С, необходимов для получения однородной структуры зернистого перлита, зависит от степени деформации при холодной прокатке, определяется по приведенной зависимости и колеблется от 4 ч — при нулевой деформации, до 15 мин — при деформации 60%, По способу-прототипу выдержка при температуре отжига составляет 8 — 10 ч для горячекатаного подката, и 9 — 12 ч — для холоднокатаного металла в зависимости от массы садки. Учитывая, что прогрев садки до минимального перепада температур по ее обьему, равного
20-30 С, длится порядка 7-8 ч, фактическая выдержка по способу-прототипу составляет
1 — 4 ч при температуре на 50-80 С более высокой, чем по предлагаемому способу, При этих температурах микроструктура металла представлена зернистым перлитом 1 — 6 баллов, равномерность распределения карбидов ухудшается (фиг.2в).
С уменьшением доли пластинчатого перлита 1 — 4 балла в исходной структуре стали У8А до 70-80% процесс образования зернистого перлита замедляется в несколько раз. В этом случае однородная зернистая структура 1 — 4 балла (фиг,2г) достаточно быстро образуется при 730 С, как и по способу-прототипу, но время определяется согласно формуле т= 61 10 я — 0,06я + 1,6 и колеблется в пределах 0,25-1,6 ч в зависимости от степени холодной деформации.
При длительности выдержки более 1,6 ч появляется опасность образования в структуре пластинчатого перлита отжига (фиг.2б), При температурах ниже 730ОС падает скорость образования зернистого перлита, что ведет к увеличению длительности отжига и затрат тепловой энергии.
В таблице приведены также примеры реализации заявляемого способа при отжиге зазвтектоидной стали У10А (фиг,1Б) с 90100% пластинчатого перлита 1-4б.
Экспериментально установлено, что отжиг при 700 — 710 С с выдержкой времени согласно зависимости т = 0,68 — 0,006я +
+ 0,32,0,982я позволяет получить равномерную структуру мелкозернистого перлита не более 4-го балла за время, не превышающее
1 ч (для недеформированной исходной микроструктуры), Снижение температуры отжига ведет к замедлению процесса сфероидизации. Так опытным путем установлено, например, что при 750 С доля зернистого перлита при одинаковых выдержках снижается примерно в два раза (фиг.2д). Увеличение выдержки ведет к росту балла зернистого перлита, снижение ее — к неполной сфероидизации цементитных пла6
1818103
Марка стали
Исхо ная мил ест к а
Тетлпературз выдержки.
ОС
Опытная зависимость для определения времени выдержки
Вариант выполнения
Степень холодной деформации. S
Зернистый перл ит
Выдержка, мин
Плзстинч. перлит.
5-7 б.
Плзстинч. перлит, 1-4 б..л
85-100
0-15
650-680 г 0.0014
-0.1309с+4
60 !
0-25
75 !
60-240
По заявке
По способу—
- прототипу
По заявке
730 г 6.1. 10 .2- 0.08 с + 1.6
t 0.08—
-0.006 сз+
+ 0.32 с к х 0.882 г» 0,5-0ЛХ5
20-30
0-10.
70-80
90-109
0 . 30 80
;25
60-240
700-710
У10А
Ilo заявке ио
По способу— — прототипу
730-750
750
10-20
80-90
10-25
35. 20
60-240
По заявке
730-750
2-6
По способу—
-п ототип условные обозначения: -, — время, ч; е — относительное обхтзтие, $. стин. увеличение температуры отжига до
730-750 С по способу-прототипу ведет x огрублению структуры (зернистый перлит 2бб) и опасности локального образования пластинчатого перлита отжига, что дополнительно снижает однородность структуры.
При более грубой исходной микроструктуре (80 — 90 пластинчатого перлита 1 — 4б и
10 — 20% — 5 — 7б) отжиг при докритических температурах замедляется в несколько раз, Для образования структуры зернистого перлита требуются длительные выдержки, что ведет к росту балла зернистого перлита от
1 — 2 до 6-го и значительной его неоднородности. Отжиг при 750 С и выдержке времени согласно зависимости r = 0,5-0,005 r позволяет получить структуру, состоящую практически полностью из зернистого перлита — 4-6 баллов.
Преимущества предлагаемого способа: улучшается качество металла эа счет образования более однородной и мелкозернистой структуры; оптимизируются энергоэатраты за счет более точного определения температуры и длительности отжига.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает улучшение качества металла по однородности структуры зернистого перлита на 1 — 3 балла и такому же повышению его дисперсности; снижение энергозатрат за счет более низких (на
20 — 50 С) температур выдержки для образования зернистого перлита и в ряде случаев сокращается длительность отжига, Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого способа по предварительным расчетам составит около
10 р/т металла за счет снижения энергоэатS рат, повышения стойкости термических печей и улучшения качественных показателей изделий у потребителя (однородность и уровень свойства металла после закалки с отпуском).
Формула изобретения
Способ отжига высокоуглеродистых сталей, преимущественно эвтектоидных, включегощий нагрев до заданной темпера15 туры тр, выдержку и регламентированное охлаждение,отл и чаю щи и с ятем,что,с целью снижения энергозатрат и повышения качества металла за счет оптимизации температурно-временных параметров выдерж20 ки, необходимой для образования после отжига структуры однородного зернистого перлита, в исходной микреструктуре определяют содержание пластинчатого перлита (Пп) 1-4 баллов, при содержании Пп = 8525 100оу нагРев ведУт до 650-680 С, пРи Пп <
< 857 — до 730 С, длительность выдержки в зависимости от степени холодной деформации рассчитывают по следующим зависимостям;
30 при Пп=85-100% г, =0,0014е — 0,1309 E .+ 4; при Пп < 85 j, r В - 6.1 10 я
35 — 0,06е+ 1,6.
1813103 0 20 30 40 50 65 . 10 20 30 40 50 60 степеиь хОЯОднОЙ деФОРьчции,%
Фиг, 7
1813103
Составитель А,Орешкина
Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О.Густи
Редактор 3.Ходакова
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 1590 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
![Способ отжига высокоуглеродистых сталей](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/771/7711834-s.jpg)
![Способ отжига высокоуглеродистых сталей](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/771/7711835-s.jpg)
![Способ отжига высокоуглеродистых сталей](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/771/7711836-s.jpg)
![Способ отжига высокоуглеродистых сталей](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/771/7711837-s.jpg)
![Способ отжига высокоуглеродистых сталей](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/771/7711838-s.jpg)