RU2434949C1 - Способ обработки горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий - Google Patents
Способ обработки горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434949C1 RU2434949C1 RU2010146876/02A RU2010146876A RU2434949C1 RU 2434949 C1 RU2434949 C1 RU 2434949C1 RU 2010146876/02 A RU2010146876/02 A RU 2010146876/02A RU 2010146876 A RU2010146876 A RU 2010146876A RU 2434949 C1 RU2434949 C1 RU 2434949C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- annealing
- calibration
- calibrated
- rolled products
- steel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к механико-термической обработке деталей из хромистых марок сталей и может быть использовано для холодной штамповки ответственных болтов моторной группы автомобиля. Способ обработки заключается в проведении четырехступенчатого отжига с промежуточным калиброванием с различными степенями обжатия. Обеспечиваются равномерные и оптимальные механические характеристики калиброванного проката. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области механико-термической обработки деталей из хромистых марок сталей и может быть использовано при изготовлении калиброванного проката с техническими требованиями согласно ГОСТ 10702-78 «Сталь качественная конструкционная и легированная для холодного выдавливания и высадки» для болтов, высаживаемых методом холодной штамповки.
Калиброванный прокат под холодную объемную штамповку ответственных болтов моторной группы автомобиля, изготовленных из хромистых и легированных марок сталей, как правило, изготавливают из горячекатаного проката с последующей термообработкой в печах с защитной атмосферой, калиброванием и дорогостоящей обточкой поверхностных дефектов, что повышает трудоемкость, металлоемкость и энергоемкость процесса.
В качестве прототипа принят режим изготовления калиброванного проката из сталей марок 10, 20, 20Г2Р и 38ХГНМ (см. журнал «Сталь» №11, 1996 год. стр.54-58, М.В.Бобылев, В.Е.Гринберг, Д.М.Закиров и Ю.А.Лавриненко «Подготовка структуры при электротермообработке сталей, применяемых для высадки высокопрочных крепежных изделий». Этот способ включает отжиг проката индукционным нагревом ТВЧ (токи высокой частоты) и дробную деформацию калиброванием с различными степенями обжатия.
Прутки диаметром 8,0 мм различных марок сталей исследовали при различных степенях предварительной деформации. Зависимости механических и пластических свойств анализировали по калиброванному прокату вышеуказанного размера исследуемых марок сталей, прошедших калибровку по схеме дробной деформации (8,0→7,6→6,88→6,23→5,10→4,39) со степенями деформации 10,0→26,0→39,9→59,9→69,9%. Опробовали режимы сфероидизирующего и рекристаллизационного отжига углеродистых и легированных сталей (10, 20, 20Г2Р, 30Г1Р, 38ХГНМ) с применением нагрева ТВЧ для ускоренного сфероидизирующего отжига (723-750°C). Определили интервалы температур при отжиге на установке ТВЧ. Применение нагрева ТВЧ при отжиге стали наряду с системой контроля и регулирования обеспечивали высокую (±3°C) точность поддержания температурного режима. В результате металлографического анализа структуры исследуемых сталей выявлено, что после отжига с применением ТВЧ по сравнению с традиционным отжигом в колпаковых печах повышается дисперсность структуры и отсутствует обезуглероженный слой. Прочностные и пластические свойства исследуемых марок сталей, отожженных в колпаковой печи и на установке ТВЧ, различаются незначительно. Применение деформации перед отжигом на установке ТВЧ обеспечивает полную сфероидизацию микроструктуры. Нагрев ТВЧ осуществляется в размотанном состоянии, это видно из патента РФ №2037537, С21D 9/60, С21D 1/32. опубл. 19.06.1995 г., авторы М.В.Бобылев, В.Е.Гринберг, являющиеся авторами статьи, принятой за прототип. Размотка проволоки перед нагревом ТВЧ и последующая намотка трудоемка и требует специального оборудования. А нагрев в бунтах не обеспечивает равномерность свойств проката. Поэтому проводился кратковременный сфероидизирующий и рекристаллизационный отжиг в печах после смотки в бунт, что еще более удлиняет процесс и при этом не всегда достигается равномерность свойств по длине и сечению проката.
Предлагаемым изобретением решается задача создания способа изготовления калиброванного проката с техническими требованиями согласно ГОСТ 10702-78 без сфероидизирующего отжига в печах с защитной атмосферой и без обточки поверхности проката, следовательно, менее энерго- и металлоемкого.
Технический результат - получение равномерных и оптимальных механических характеристик калиброванного проката за счет получения равномерной микроструктуры с мелкозернистым перлитом по сечению и длине калиброванного проката с сохранением его пластических свойств перед высадкой, а также получение поверхности проката без дефектов и допустимой величиной обезуглероженного слоя.
Этот технический результат достигается тем, что в способе обработки горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий, включающем отжиг индукционным нагревом ТВЧ и калибрование с различными степенями обжатия, осуществляют четырехкратный отжиг при температуре 760-780°C, после первого отжига ведут первичное калибрование со степенью обжатия 18-20%, после второго и третьего - второе и третье калибрование со степенями обжатия 20-23%, а после четвертого отжига - четвертое калибрование со степенью обжатия 5-6%.
Отжиг индукционным нагревом способом ТВЧ позволяет микроструктуру горячекатаного проката перевести из пластинчатого перлита в менее мелкодисперсную и более равномерную по сравнению с микроструктурой исходного горячекатаного проката. Это приводит к снижению прочностных характеристик, твердости и повышению пластичности.
С увеличением количества отжигов с применением ТВЧ при температуре 760-780°C после холодной пластической деформации калиброванием наблюдается значительное изменение микроструктурного состояния. Сорбитообразный перлит становится менее дисперсным. А после отжига способом ТВЧ на промежуточном размере калиброванного проката в микроструктуре появляется мелкозернистый перлит.
После четвертого отжига индукционным нагревом ТВЧ на окончательном размере калиброванного проката достигается формирование равномерной микроструктуры, состоящей из мелкозернистого и точечного перлита и равномерно распределенного феррита. Твердость калиброванного проката с такой микроструктурой, прочностные и пластические свойства равномерны и соответствуют требованиям ГОСТ 10702-78.
Четырехэтапное калибрование и отсутствие окалины на поверхности калиброванного проката после отжига индукционным нагревом ТВЧ обеспечивает получение высокого качества калиброванного проката и не требует обточки поверхностных дефектов. У данного металлопроката отсутствует эллипсность на окончательном размере.
Перед окончательным калиброванием не требуется обточка поверхностных дефектов калиброванного проката, а величина обезуглероженного слоя не превышает допустимые значения.
Окончательное калибрование позволяет получить необходимый окончательный размер калиброванного проката под последующую холодную высадку болтов при необходимой прочности и пластичности с учетом степени обжатия.
Режимы обоснованы экспериментально.
Способ осуществляют следующим образом.
Проводят отжиг индукционным нагревом ТВЧ исходного горячекатаного проката при температуре 760-780°C в бунтах. Затем проводят первичное калибрование на волочильном стане со степенью обжатия 18-20%, а после первичного калибрования проводят второй отжиг индукционным нагревом ТВЧ калиброванного проката при температуре 760-780°C. Далее проводят вторичное калибрование со степенью обжатия 20-22%. Затем калиброванный прокат в третий раз подвергают отжигу индукционным нагревом ТВЧ при температуре 760-780°C, после чего проводят третье калибрование со степенью обжатия 21-23%. Четвертый отжиг индукционным нагревом ТВЧ проводят при температуре 760-780°C после третьего калибрования, четвертое калибрование со степенью обжатия 5-6%. Затем калиброванный прокат готов под высадку болтов, используемых в силовых узлах и агрегатах, например, моторной группы автомобилей.
Пример осуществления способа.
Обрабатывали горячекатаный прокат в бунтах хромистой марки стали 40Х диаметром 12,0 мм для изготовления калиброванного проката под холодную объемную штамповку ответственных болтов моторной группы автомобиля с техническими требованиями согласно ГОСТ 1072-78 «Сталь качественная конструкционная углеродистая и легированная для холодного выдавливания и высадки». Химический состав стали соответствовал ГОСТ 1072-78. Первый отжиг горячекатаного проката проводили нагревом способом ТВЧ (токи высокой частоты) при температуре 770°C на индукционной установке. Затем осуществляли первичное калибрование на волочильном стане со степенью обжатия 18%. После первичного калибрования проводили второй отжиг калиброванного проката индукционным нагревом способом ТВЧ при температуре 770°C аналогично первому отжигу. Второе калибрование проводили на волочильном стане со степенью обжатия 22%. Третий отжиг калиброванного проката проводили индукционным нагревом способом ТВЧ при температуре 770°C аналогично первому и второму отжигу. Третье калибрование проката проводили на волочильном стане со степенью обжатия 21%. Четвертый отжиг индукционным нагревом ТВЧ проводили при температуре 770°С аналогично первому, второму и третьему отжигу. Последнее четвертое калибрование проводили на волочильном стане со степенью обжатия 6%.
В других примерах меняли температуру отжига индукционным нагревом ТВЧ (740°C, 760°C, 780°C, 800°C). Оптимальной была выявлена температура отжига 760-780°C.
При уменьшении температуры отжига (740°C) не весь пластинчатый перлит переходит в мелкозернистый перлит.
При увеличении температуры отжига (свыше 800°C) происходит увеличение размеров зерна, а это приводит к снижению пластических свойств проката.
Меняли степень обжатия при первичном калибровании (16%; 18%; 20%; 22%). При первичном калибровании оптимальной была принята степень обжатия проката от 18 до 20%.
При уменьшении степени обжатия (ниже 18%) появляется неравномерность механических свойств по сечению и длине проката.
При увеличении степени обжатия (более 20%) наблюдается вытянутость зерен, повышение прочности и снижение пластичности калиброванного проката.
Меняли степень обжатия при втором и третьем калибровании (18%, 20%, 23%, 24%). При средних значениях температуры отжига индукционным нагревом способом ТВЧ для второго и третьего калибрования оптимальной была принята степень обжатия проката от 20 до 23%.
При уменьшении степени обжатия (ниже 20%) появляется неравномерность механических свойств по сечению и длине проката.
При увеличении степени обжатия (более 23%) наблюдается вытянутость зерен, а это способствует повышению прочности и снижение пластичности калиброванного проката.
Меняли степень обжатия при окончательном калибровании 3%, 5%, 6%, 8%. При средних значениях температуры отжига индукционным нагревом способом ТВЧ. Оптимальной степенью обжатия калиброванного проката при окончательном калибровании являлась 5-6%.
При уменьшении степени обжатия (ниже 5%) резко повышается износ отверстия калибровочного инструмента.
При увеличении степени обжатия (свыше 6%) снижаются показатели пластичности и растут прочностные свойства.
Повторяли эксперименты на горячекатаном прокате сталей марок 38ХА с химическим составом по ГОСТ 10702-78. Сталь марки 38ХА позволяет получать аналогичные результаты с маркой стали 40Х.
Твердость определяли на приборе Роквелла по шкале С на параллельно шлифованных лысках, микроструктуру - на поперечных микрошлифах с использованием микроскопа «Неофот-21» при увеличении x500, травление образцов производили в 4% растворе азотной кислоты в этиловом спирте. Механические свойства образцов определяли на разрывной машине ЦДМ-100, шкала 20 кг.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Таблица | ||
Сравнение прочностных и пластических свойств, твердости и глубины безуглероженного слоя на отобранных образцах по длине и сечению калиброванного проката стали марки 40X | ||
Контролируемый параметр | Предложенная технология | Требования ГОСТ 10702-78 |
Твердость | 193 НВ | Не более 207 НВ |
Временное сопротивление разрыву, σв | 700 МПа | Не менее 600 МПа |
Относительное сужение, ψ | 64% | Не менее 40% |
Общая глубина обезуглероженного слоя | Местное частичное 0,02 мм | Не более 0,05 мм |
Осадка образцов на исходном размере | 66 | 66 |
Величина глубины поверхностных дефектов | Отсутствуют | Допускаются отдельные риски глубиной не более половины предельного отклонения по диаметру |
Claims (1)
- Способ обработки горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий, включающий отжиг индукционным нагревом токами высокой частоты и калибрование с различными степенями обжатия, отличающийся тем, что осуществляют четырехкратный отжиг при температуре 760-780°С, после первого отжига ведут первичное калибрование со степенью обжатия 18-20%, после второго и третьего - второе и третье калибрование со степенями обжатия 20-23%, а после четвертого отжига - четвертое калибрование со степенью обжатия 5-6%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146876/02A RU2434949C1 (ru) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | Способ обработки горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146876/02A RU2434949C1 (ru) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | Способ обработки горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2434949C1 true RU2434949C1 (ru) | 2011-11-27 |
Family
ID=45318186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010146876/02A RU2434949C1 (ru) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | Способ обработки горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2434949C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486260C1 (ru) * | 2012-06-18 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ обработки горячекатаного проката |
RU2530603C1 (ru) * | 2013-08-29 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Способ изготовления горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий |
RU2553321C1 (ru) * | 2014-03-31 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Способ подготовки калиброванного проката для изготовления метизных крепежных изделий |
RU2612101C1 (ru) * | 2015-09-02 | 2017-03-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ подготовки горячекатаного проката для изготовления метизных крепежных изделий |
-
2010
- 2010-11-17 RU RU2010146876/02A patent/RU2434949C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Сталь, №11, 1996, с.54-58. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486260C1 (ru) * | 2012-06-18 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ обработки горячекатаного проката |
RU2530603C1 (ru) * | 2013-08-29 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Способ изготовления горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий |
RU2553321C1 (ru) * | 2014-03-31 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Способ подготовки калиброванного проката для изготовления метизных крепежных изделий |
RU2612101C1 (ru) * | 2015-09-02 | 2017-03-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ подготовки горячекатаного проката для изготовления метизных крепежных изделий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2402466B1 (en) | Manufacturing method and heat-treatment device for high-strength, highly-tough thin steel | |
US10253387B2 (en) | Hot-pressed steel sheet member, method of manufacturing the same, and steel sheet for hot pressing | |
EP3088544A1 (en) | Hot-pressed steel sheet member, production method for same, and steel sheet for hot pressing | |
US11401569B2 (en) | High-strength cold-rolled steel sheet and method for manufacturing same | |
EP3222743A1 (en) | Rolled steel bar or rolled wire material for cold-forged component | |
US11326226B2 (en) | Material for hot stamping and method for manufacturing the same | |
RU2434949C1 (ru) | Способ обработки горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий | |
RU2553321C1 (ru) | Способ подготовки калиброванного проката для изготовления метизных крепежных изделий | |
RU2486260C1 (ru) | Способ обработки горячекатаного проката | |
RU2418078C1 (ru) | Способ изготовления насосно-компрессорной трубы | |
Kim et al. | Quantitative study on yield point phenomenon of low carbon steels processed by compact endless casting and rolling | |
Da Silva et al. | Microstructure and mechanical properties of microalloyed steel forgings manufactured from cross-wedge-rolled preforms | |
CN114196876B (zh) | 高安全性热轧钢筋及其生产方法 | |
RU2749815C1 (ru) | Способ получения упрочненных заготовок крепежных изделий из нержавеющей аустенитной стали | |
RU2728153C1 (ru) | Способ подготовки горячекатаного проката для изготовления высокопрочных крепежных стержневых изделий | |
RU2612101C1 (ru) | Способ подготовки горячекатаного проката для изготовления метизных крепежных изделий | |
JP5124847B2 (ja) | 高炭素クロム軸受鋼鋼材の圧延方法 | |
US20220064748A1 (en) | Material for hot stamping and method for manufacturing the same | |
JP4319948B2 (ja) | 伸びフランジ性の優れた高炭素冷延鋼板 | |
RU2530603C1 (ru) | Способ изготовления горячекатаного проката под холодную объемную штамповку крепежных изделий | |
RU2689349C1 (ru) | Способ подготовки горячекатаного проката для изготовления крепежных изделий | |
RU2692539C1 (ru) | Способ получения объемных заготовок высокомарганцевой стали с рекристаллизованной мелкозернистой структурой | |
EP3336205B1 (en) | High-strength steel wire and method of manufacturing the same | |
RU2806000C1 (ru) | Способ подготовки проката для изготовления высокопрочных стержневых крепежных метизных изделий | |
RU2366728C1 (ru) | Способ получения толстолистового проката из аустенитной немагнитной стали |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151118 |