RU2034051C1 - Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной стали - Google Patents
Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2034051C1 RU2034051C1 RU93029825A RU93029825A RU2034051C1 RU 2034051 C1 RU2034051 C1 RU 2034051C1 RU 93029825 A RU93029825 A RU 93029825A RU 93029825 A RU93029825 A RU 93029825A RU 2034051 C1 RU2034051 C1 RU 2034051C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- cooling
- austenite
- carried out
- low
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, конкретно к способам обработки малоуглеродистой низколегированной стали, и может быть использовано для упрочнения труб большого диаметра, листов и т.д. Техническим результатом является получение структуры "вырожденного" перлита(псевдоэвтектоида), исключающей нарушения геометрии изделий (например, у труб - овальности, у листа - неплоскостности), а также повышение хладостойкости и стабильности комплекса механических свойств без снижения уровня прочности и пластичности. Сущностью изобретения является термическая обработка изделий, включающая аустенитизацию при Ac3+ (60 - 100°C) и охлаждение со скоростью, обеспечивающей сохранение аустенита до температуры при которой проводят выдержку, где - температура минимальной устойчивости аустенита в области феррито - перлитного превращения. Охлаждение до температуры выдержки проводят водой или в ванне с температурой
Description
Изобретение относится к области металлургии, конкретно, к способам термической обработки малоуглеродистой низколегированной стали, и может быть использовано для упрочнения труб большого диаметра, листов и т.д.
Известные способы термической обработки листов и труб из малоуглеродистой низколегированной стали, включающие термоулучшение закалку и высокий отпуск, имеют существенные недостатки, главными из которых являются коробление при закалке и нестабильность механических свойств [Л.Г.Поздняков и др. "О влиянии температуры и длительности нагрева под закалку на механические свойства низколегированных сталей для труб", сб. "Термическая обработка металлов", вып. 1, 1972, М. Металлургия, с. 58-62. К.Ф.Стародубов, Л.Г.Поздняков "Термическое упрочнение двухслойных спиральношовных труб", там же, с. 62-66]
В качестве прототипа взят известный способ термической обработки труб большого диаметра (820-1220 мм) из стали 17Г1С, включающий нагрев до 920 ± 20оС, спреерное охлаждение (закалка) водой и отпуск закаленных труб при 620-650оС. [К.Ф.Стародубов и др. "Термическое упрочнение электросварных спиральношовных труб большого диаметра из сталей 17Г2СФ и 17Г1С", сб. "Термическая обработка металлов" вып. 7, 1978, М. "Металлургия", с. 14-15] После такой обработки структура металла представляет собой высокоотпущенного мартенсита (сорбит отпуска) и 10-30% свободного феррита, что обеспечивает следующий комплекс механических свойства: σт= 42-58 кг/мм2, σв= 62-78 кг/мм2, δ 16-26% КСU-40 4,0-8,8 кгс м/см2. Большой разброс прочностных и пластических свойств обусловлен различием в количестве свободного феррита в структуре стали вследствие колебаний расхода и температуры охлаждающей воды и, как следствие, неоднородности закалки [С.А.Голованенко и др. "Структура и свойства термически упрочненной стали типа 16Г2", сд. "Качественные стали и сплавы" N 2 1977, М. Металлургия, с. 29-32] Кроме того, в результате закалки с получением ≈90-70% мартенсита происходит нарушение геометрии труб, в частности, появляется овальность их сечения. Устранение свободного феррита в структуре малоуглеродистой низколегированной стали при термоулучшении по применяемой технологии практически невозможно из-за чрезвычайно большого расхода воды, не реализуемого на практике. Устранение коробления тонкостенных изделий также невозможно при закалке на мартенсит с охлаждением до низкой темпе- ратуры.
В качестве прототипа взят известный способ термической обработки труб большого диаметра (820-1220 мм) из стали 17Г1С, включающий нагрев до 920 ± 20оС, спреерное охлаждение (закалка) водой и отпуск закаленных труб при 620-650оС. [К.Ф.Стародубов и др. "Термическое упрочнение электросварных спиральношовных труб большого диаметра из сталей 17Г2СФ и 17Г1С", сб. "Термическая обработка металлов" вып. 7, 1978, М. "Металлургия", с. 14-15] После такой обработки структура металла представляет собой высокоотпущенного мартенсита (сорбит отпуска) и 10-30% свободного феррита, что обеспечивает следующий комплекс механических свойства: σт= 42-58 кг/мм2, σв= 62-78 кг/мм2, δ 16-26% КСU-40 4,0-8,8 кгс м/см2. Большой разброс прочностных и пластических свойств обусловлен различием в количестве свободного феррита в структуре стали вследствие колебаний расхода и температуры охлаждающей воды и, как следствие, неоднородности закалки [С.А.Голованенко и др. "Структура и свойства термически упрочненной стали типа 16Г2", сд. "Качественные стали и сплавы" N 2 1977, М. Металлургия, с. 29-32] Кроме того, в результате закалки с получением ≈90-70% мартенсита происходит нарушение геометрии труб, в частности, появляется овальность их сечения. Устранение свободного феррита в структуре малоуглеродистой низколегированной стали при термоулучшении по применяемой технологии практически невозможно из-за чрезвычайно большого расхода воды, не реализуемого на практике. Устранение коробления тонкостенных изделий также невозможно при закалке на мартенсит с охлаждением до низкой темпе- ратуры.
Техническим результатом изобретения является получение структуры "вырожденного " перлита (псевдоэвтектоида), исключающей нарушения геометрии изделий (например, у труб овальности, у листа неплоскостности), а также повышение хладостойкости и стабильности комплекса механических свойств без снижения прочности и пластичности.
Указанный результат достигается тем, что в способе термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной стали, включающем аустенитизацию и охлаждение, согласно изобретению, аустенитизацию проводят при температуре Ас3 + (60-100оС), а охлаждение ведут со скоростью, обеспечивающей сохранение аустенита до температуры T- (50-120оС), при которой проводят выдержку, где T температура минимальной устойчивости аустенита в области феррито-перлитного превращения. Охлаждение от температуры аустенитизации до температуры выдержки ведут водой. Охлаждение и выдержка могут быть осуществлены в ванне с температурой T- (50-120оС), например, в селитровой. Выдержку проводят до завершения полного распада аустенита, а окончательное охлаждение ведут с произвольной скоростью. Выдержка может быть проведена до степени распада аустенита не менее 70% а окончательное охлаждение ведут медленно, например, с печью.
В результате термообработки по заявленному способу в металле формируется структура "вырожденного" перлита (псевдоэвтектоида), отличающаяся мелким (4-7 мкм) зерном феррита неправильной формы с сильно извилистыми границами и равномерным распределением цементита внутри и по границам зерен. Такая структура обеспечивает высокий и стабильный комплекс механических свойств.
При термообработке по предлагаемому способу исключается коробление металлургических изделий (труб, листов) за счет снижения внутренних напряжений, которые в случае формирования структуры "вырожденного" перлита значительно меньше, чем при образовании мартенсита. Кроме того, ниже уровень термических напряжений, так как резкое охлаждение производится до более высокой температуры ( ≈до 500оС), чем при закалке на мартенсит ( ≈до 20оС).
Более низкая и более высокая температура аустенитизации (по отношению к заявленной температуре) не обеспечат получение оптимального размера аустенитного зерна у малоуглеродистой низколегированной стали и затем при охлаждении не обеспечат получение конечной структуры "вырожденного" перлита. В частности, после аустенитизации при низкой температуре и охлаждения будет формироваться обычная феррито-перлитная структура; после более высокой, чем оптимальная, температуры нагрева при охлаждении будет формироваться структура видманштетта и верхнего бейнита.
Температурный интервал изотермической выдержки располагается между интервалами феррито-перлитного и бейнитного превращений. Если скорость охлаждения с температуры аустенитизации до температуры выдержки достаточна, чтобы подавить распад аустенита, то изотермическая выдержка при температуры T-(50-120оС) позволяет сформироваться из переохлажденного аустенита структуре "вырожденного" перлита. Выдержка при более высокой температуре изотермы приводит к образованию обычной феррито-перлитной структуры, при более низкой способствует формированию нежелательной структуры "сдвигового" типа (бейнита или мартенсита).
Использование воды в качестве охлаждающей среды обеспечивает охлаждение изделий с температуры аустенитизации до температуры T-(50-120оС) со скоростью, которая исключает распад аустенита выше температуры T-(50-120оС). Использование охлаждающих сред другого типа с меньшей охлаждающей способностью не обеспечивает необходимой скорости охлаждения.
Сопоставимой с водой охлаждающей способностью обладает расплавленная селитра (соль), которая будучи нагрета до температуры T-(50-120оС), обеспечивает не только необходимую скорость охлаждения изделий, но позволяет затем провести изотермическую выдержку при этой температуре.
Выдержку при температуре T-(50 -120оС) проводят в течение времени, необходимого для полного распада (превращения) аустенита, при этом последующее охлаждение можно производить с любой скоростью. Если время выдержки при T-(50-120оС) ограничено периодом частичного, но не менее 70% распада (превращения) аустенита, то последующее охлаждение необходимо проводить медленно (с печью). Степень превращения менее 70% аустенита в структуру "вырожденного" перлита при изотермической выдержке при T-(50-120оС) не обеспечивает необходимого уровня механических свойств изделий.
Известны способы изотермической обработки сталей, включающие аустенитизацию выше или ниже температуры АС3, охлаждение до температуры Мн + (25-50оС) и выдержку при этой температуре, где Мн температура начала мартенситного превращения [И.С.Каменичный "Краткий справочник термиста" М.Машгиз, 1959, с. 71; авторское свидетельство СССР N 1164282 МКИ4 С 21 D 1/20, 1983 г. Указанная обработка приводит к формированию структуры, состоящей из смеси бейнита и мартенсита в различной пропорции, и применяется для высокоуглеродистых инструментальных и среднеуглеродистых конструкционных (машиностроительных) сталей. Ее применение для малоуглеродистой низколегированной стали также приведет к формированию структуры бейнита и мартенсита, которая существенно отлична от структуры "вырожденного" перлита.
Таким образом, предлагаемая обработка отличается от указанных выше температурным интервалом изотермической выдержки, типом образующейся структуры и применима к иному классу сталей строительных (трубных и др.) малоуглеродистых низколегированных.
На чертеже представлено схематическое изображение заявленного способа.
П р и м е р. Проводят термическую обработку листов толщиной 8 мм из малоуглеродистой низколегированной стали 17Г1С (0,15% углерода, 1,4% марганца, 0,41% кремния, 0,025% фосфора, 0,01% серы, 0,028% алюминия, 0,008% азота, остальное железо). Критические точки стали 17Г1С: АС3 860оС, АС1 730оС, температура минимальной устойчивости аустенита в области феррито-перлитного превращения T=600оС. Режимы обработки и получающиеся после нее свойства приведены в таблице.
Для режимов 1, 2 и 3 охлаждение с температуры аустенитизации до температуры изотермической выдержки и сама выдержка проведены в селитровой ванне. Для режима 4 охлаждение с температуры аустенитизации до температуры выдержки проведено водой, а выдержка в печи. Как видно из таблицы, изменение режимов обработки в пределах заявленных интервалов температуры аустенитизации, температуры и времени выдержки не вызывает большого разброса значений характеристик механических свойств. Достигаются высокие значения хладостойкости (КСU-70 > 100 Дж/см2).
Коробление листов после обработки по указанным в примере режимам, определяемое как отклонение от плоскостности на 1 м длины листа, не превышает величины 10 мм, предусмотренной для улучшенной плоскостности [ГОСТ 19903-74]
Claims (4)
1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ, включающий аустенизацию и охлаждение, отличающийся тем, что аустенизацию проводят при Ac3 + (60 100oC), а охлаждение ведут со скоростью, обеспечивающей сохранение аустенита до температуры
при которой проводят выдержку, где температура минимальной устойчивости аустенита в области ферритоперлитного превращения.
при которой проводят выдержку, где температура минимальной устойчивости аустенита в области ферритоперлитного превращения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение до температуры выдержки ведут водой.
5. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что выдержку проводят до степени распада аустенита не менее 70% а окончательное охлаждение ведут медленно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93029825A RU2034051C1 (ru) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93029825A RU2034051C1 (ru) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной стали |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2034051C1 true RU2034051C1 (ru) | 1995-04-30 |
RU93029825A RU93029825A (ru) | 1996-07-20 |
Family
ID=20142766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93029825A RU2034051C1 (ru) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной стали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2034051C1 (ru) |
-
1993
- 1993-06-03 RU RU93029825A patent/RU2034051C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Поздняков А.Г. и др. О влиянии температуры и длительности нагрева под закалку на механические свойства низколегированных сталей для труб. Сб Термическая обработка металлов, вып.1, 72. М.: Металлургия, с.58-62 Стародубов К.Ф. и Поздняков А.Г. Термическое упрочнение двухслойных спиральношовных труб. Сб Термическая обработка металлов, вып.1, 72. М.: Металлургия, с.62-66. * |
Стародубов К.Ф. и др. Термическое упрочнение электросварных спиральношовных труб большого диаметра из сталей 17Г2СФ и 17Г1С. Сб. Термическая обработка металлов, вып.7, 78. М.: Металлургия, с.14-15. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Krauss | Steels: processing, structure, and performance | |
Totten et al. | Handbook of quenchants and quenching technology | |
Matlock et al. | Applications of rapid thermal processing to advanced high strength sheet steel developments | |
Matlock et al. | New microalloyed steel applications for the automotive sector | |
Hong et al. | Mechanical properties of high-Si plate steel produced by the quenching and partitioning process | |
US3907614A (en) | Bainitic ferrous alloy and method | |
Wang et al. | Study on δ-ferrite evolution and properties of laser fusion zone during post-weld heat treatment on Al-Si coated press-hardened steel | |
Costa et al. | Dilatometric study of continuous cooling transformation of intercritical austenite in cold rolled AHSS-DP steels | |
Yamamoto et al. | Modification of grain boundary microstructure by controlling dissolution behavior of θ particles in Cr-containing hypereutectoid steel | |
RU2034051C1 (ru) | Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной стали | |
Totten et al. | Quenchants and Quenching Technology | |
Dossett | Introduction to cast iron heat treatment | |
US3615925A (en) | Heat-treatment of steels | |
US3567527A (en) | Metallurgical process and product | |
Ali et al. | Influence of Chromium Content and Prior Deformation on the Continuous Cooling Transformation Diagram of Low-Carbon Bainitic Steels | |
Barrado et al. | Development of advanced high-strength steels for automobile applications | |
Kirby et al. | Effect of sulfur on microstructure and properties of medium-carbon microalloyed bar steels | |
Yuryev et al. | Phase transformations occurring during the formation of a welded joint from rail steel | |
Maisuradze et al. | Hardenability of medium carbon cr-mn-mo alloyed steels | |
Vuorinen | Structure and properties of advanced fine grained steels produced using novel thermal treatments | |
RU2096495C1 (ru) | Способ термической обработки труб | |
Kuai et al. | Research on the effect of microalloy elements Mo and Nb on CCT curve of Q&P steel | |
Hossain et al. | Effects of composition and cooling rates (annealing and normalizing) on the microstructure and tensile properties of plain carbon low alloy steels | |
Banis | The effect of Ultra-Fast Heat treatments on the microstructure evolution of Automotive Steels | |
Speer et al. | Selected developments in Nb-microalloyed forgings for induction hardening, and pearlitic wire rod |