RU2805689C1 - Method for manufacturing high-strength fasteners from alloy steel - Google Patents

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to methods for manufacturing high-strength fasteners and other critical products from alloy steel for transport, construction, mining and other types of equipment by cold die forging. The method of manufacturing high-strength fasteners from alloy steel using the cold die forging method includes smelting, out-of-furnace processing and continuous casting of steel, hot rolling, coiling and cooling of hot-rolled steel, spheroidizing annealing and calibration of round steel, production of fasteners from calibrated rolled steel using the cold die forging method followed by austenitization, hardening and tempering, while rolled products are made from steel containing, mass fraction of elements, %: C 0.30-0.35; Si 0.17-0.37; Mn 0.90-1.20; A1 0.010-0.070; Mo 0.30-0.50; Ti 0.02-0.06; N≤0.010; Cr 0.40-0.55; B 0.0005-0.007; Ni≤0.35; Cu≤0.30; P≤0.025; S≤0.025, iron and inevitable impurities - the rest, cooling of hot-rolled steel coiled is carried out at a speed of 0.1-0.4°C/s, and spheroidizing annealing is carried out by heating at a speed of 0.05-0.15°C/s to Ac1+(5-25)° C followed by slow cooling at a rate of 0.001-0.005°C/s to Ac1-(40-65)°C, austenitization of steel during final heat treatment of fasteners is carried out by holding at a temperature of 850-870°C for 0.5-1.5 hours followed by quenching in oil, tempering is carried out at 425-500°C for 0.5-1.5 hours.

EFFECT: production of high-strength fasteners of strength class 12.9 from alloy steel using the cold die forging method.

1 cl, 1 ex, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам изготовления из легированной стали высокопрочных крепежных изделий и других ответственных изделий для транспортной, строительной, горнодобывающей и других видов техники методом холодной объемной штамповки.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, namely to methods for manufacturing high-strength fasteners and other critical products from alloy steel for transport, construction, mining and other types of equipment using cold die stamping.

Использование таких сталей, позволяет существенно снизить стоимость, металлоемкость и массу, увеличить усталостную и коррозионную стойкость, эксплуатационную надежность и ресурс работы изделий, особенно, в сложных природно-климатических условиях условий России.The use of such steels can significantly reduce cost, metal consumption and weight, increase fatigue and corrosion resistance, operational reliability and service life of products, especially in difficult natural and climatic conditions of Russia.

В соответствии со стандартом ГОСТ ISO 898-1-2014 применена следующая система обозначений классов прочности, требования к свойствам которых представлены в таблице 1.In accordance with the GOST ISO 898-1-2014 standard, the following designation system for strength classes is used, the requirements for the properties of which are presented in Table 1.

1 Известен способ изготовления борсодержащей стальной катанки без сфероидизации для холодной высадки крепежных изделий 10.9 класса прочности из стали следующего химического состава, массовая доля элементов, %: С 0,23-0,33, Si 0,02-0,20, Mn 0,50-0,90, Р≤0,025, S≤0,025, Al 0,005-0,040, Ti 0,005-0,050, В 0,0005-0,0035, Cr 0,58-1,50, Ni 0,01-0,05, остальное Fe и неизбежные примеси, желательно введение V с содержанием 0,01-005%. Способ изготовления последовательно включает следующие этапы: выплавку; внепечную обработку; литье; контролируемую прокатку и охлаждение. В процессе производства крепежа из круглого проката, процессы сфероидизации перед высадкой могут быть сохранены. Продукт полностью отвечает требованиям производства и использования для крепежа 10.9 класса прочности.1 There is a known method for manufacturing boron-containing steel wire rod without spheroidization for cold heading of fasteners of strength class 10.9 from steel of the following chemical composition, mass fraction of elements, %: C 0.23-0.33, Si 0.02-0.20, Mn 0, 50-0.90, P≤0.025, S≤0.025, Al 0.005-0.040, Ti 0.005-0.050, B 0.0005-0.0035, Cr 0.58-1.50, Ni 0.01-0.05 , the rest is Fe and inevitable impurities, it is desirable to introduce V with a content of 0.01-005%. The manufacturing method sequentially includes the following stages: smelting; out-of-furnace processing; casting; controlled rolling and cooling. During the production of round steel fasteners, spheroidization processes prior to upsetting can be maintained. The product fully meets the production and use requirements for fasteners of strength class 10.9.

(Патент CN 102321851, МПК В21В 37/74, C21D 8/06, С22С 33/06, опубликован 2012-01-18).(Patent CN 102321851, IPC B21B 37/74, C21D 8/06, C22C 33/06, published 2012-01-18).

Недостаток этого способа заключается в том, что изготовление методом холодной объемной штамповки обеспечивает класс прочности крепежных изделий не более 10.9.The disadvantage of this method is that production by cold die stamping provides a strength class of fasteners of no more than 10.9.

2 Известен способ производства атмосферостойкой стальной катанки для холодной высадки крепежа класса 10.9 из стали следующего химического состава, массовая доля элементов, %: С 0,33-0,43, Si 0,20-0,50, Mn 0,35-0,55, Cr 0,60-1,00, Ni 0,50-0,80, Cu 0,20-0,40, V 0,01-0,10, Al 0,015-0,040, Re 0,01-0,10, Р 0,010-0,030, О≤0,0015, N≤0,006, остальное Fe и неизбежные примеси. Способ изготовления последовательно включает следующие этапы: выплавку; внепечную обработку; непрерывную разливку; контролируемую прокатку и охлаждение. Прочность на растяжение Rm ≤1040 МПа; предел текучести Rp_0,2 ≤940 МПа; относительное удлинение А после разрыва ≤9%; площадь усадки Z≤48%; коэффициент текучести ≤0,9; металлографическая микроструктура представляет собой перлит+феррит+небольшое количество бейнита. Изобретение позволяет получать крепежные изделия класса прочности 10.9.2 There is a known method for the production of weather-resistant steel wire rod for cold heading of class 10.9 fasteners from steel of the following chemical composition, mass fraction of elements, %: C 0.33-0.43, Si 0.20-0.50, Mn 0.35-0, 55, Cr 0.60-1.00, Ni 0.50-0.80, Cu 0.20-0.40, V 0.01-0.10, Al 0.015-0.040, Re 0.01-0, 10, P 0.010-0.030, O≤0.0015, N≤0.006, the rest Fe and inevitable impurities. The manufacturing method sequentially includes the following stages: smelting; out-of-furnace processing; continuous casting; controlled rolling and cooling. Tensile strength Rm ≤1040 MPa; yield strength Rp _0.2 ≤940 MPa; relative elongation A after rupture ≤9%; shrinkage area Z≤48%; flow rate ≤0.9; The metallographic microstructure is pearlite + ferrite + a small amount of bainite. The invention makes it possible to obtain fasteners of strength class 10.9.

(Патент CN 110923546, МПК В21В 1/46; В21В 37/74; C21D 6/00; C21D 8/06; C21D 9/52; С22С 33/04; С22С 38/02; С22С 38/04; С22С 38/06; С22С 38/42; С22С 38/46, опубликован 2020-03-27).(Patent CN 110923546, IPC В21В 1/46; В21В 37/74; C21D 6/00; C21D 8/06; C21D 9/52; С22С 33/04; С22С 38/02; С22С 38/04; С22С 38/06 ; S22S 38/42; S22S 38/46, published 2020-03-27).

Недостаток этого способа заключается в том, что содержание в стали РЗМ рения обуславливает очень высокую стоимость стали и ограничивает ее широкое использование. В то же время класс прочности крепежных изделий не превышает 10.9.The disadvantage of this method is that the content of rare-earth rhenium in steel causes a very high cost of steel and limits its widespread use. At the same time, the strength class of fasteners does not exceed 10.9.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ производства высокопрочной атмосферостойкой стальной катанки для холодной высадки крепежа класса прочности 12.9 из стали следующего химического состава, массовая доля элементов, %: С 0,35-0,45, Si 0,30-0,50, Mn 0,60-1,00, Cr 0,60-0,83, Ni 0,50-0,80, Cu 0,20-0,40, Мо 0,05-0,15, Ti 0,01-0,06, Al 0,015-0,040, Re 0,01-0,10, Р 0,010-0,030, О≤0,0015, N≤0,006, остальное Fe и неизбежные примеси. Способ изготовления включает следующие этапы: выплавку; рафинирование; вакуумирование; непрерывную разливку; контролируемую прокатку и охлаждение. Предел прочности Rm≥1220 МПа, предел текучести Rp_0.2≥l100 МПа, площадь усадки Z≥44%.The closest analogue of the claimed invention is a method for producing high-strength weather-resistant steel wire rod for cold heading of fasteners of strength class 12.9 from steel of the following chemical composition, mass fraction of elements, %: C 0.35-0.45, Si 0.30-0.50, Mn 0.60-1.00, Cr 0.60-0.83, Ni 0.50-0.80, Cu 0.20-0.40, Mo 0.05-0.15, Ti 0.01-0 .06, Al 0.015-0.040, Re 0.01-0.10, P 0.010-0.030, O≤0.0015, N≤0.006, the rest Fe and inevitable impurities. The manufacturing method includes the following stages: smelting; refining; vacuuming; continuous casting; controlled rolling and cooling. Tensile strength Rm≥1220 MPa, yield strength Rp _0.2 ≥l100 MPa, shrinkage area Z≥44%.

(Патент CN 110923545, МПК В21В 1/46; В21В 37/74; C21D 6/00; C21D 8/06; C21D 9/52; С22С 33З/04; С22С 38/02; С22С 38/04; С22С 38/06; С22С 38/42; С22С 38/44; С22С 38/50, опубликован 2020-03-27 - прототип).(Patent CN 110923545, IPC В21В 1/46; В21В 37/74; C21D 6/00; C21D 8/06; C21D 9/52; С22С 33З/04; С22С 38/02; С22С 38/04; С22С 38/06 ; S22S 38/42; S22S 38/44; S22S 38/50, published 2020-03-27 - prototype).

Недостаток прототипа заключается в том, что высокие значения верхних концентрационных пределов легирующих элементов хрома и никеля, а также содержание в стали РЗМ рения, обуславливают высокую стоимость стали и ограничивают ее широкое использование.The disadvantage of the prototype is that the high values of the upper concentration limits of the alloying elements chromium and nickel, as well as the content of rare-earth rhenium in the steel, cause the high cost of steel and limit its widespread use.

Техническим результатом данного изобретения является получение высококачественного сортового проката из легированной стали и изготовления из него высокопрочных крепежных изделий класса прочности до 12.9 и снижение затрат на производство.The technical result of this invention is the production of high-quality long rolled products from alloy steel and the manufacture of high-strength fasteners from it with a strength class of up to 12.9 and a reduction in production costs.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления из легированной стали высокопрочных крепежных изделий класса прочности 12.9, включающий выплавку, внепечную обработку и непрерывную разливку стали, горячую прокатку, смотку и охлаждение горячекатаного проката, сфероидизирующий отжиг и калибровку круглого проката, изготовление из калиброванного проката крепежных изделий методом холодной объемной штамповки, с последующей аустенизацией, закалкой и отпуском, согласно изобретению прокат производится из стали следующего химического состава, массовая доля элементов %: С 0,30-0,35; Si 0,17-0,37; Mn 0,90-1,20; Al 0,010-0,070; Mo 0,30-0,50; Ti 0,02-0,06; N≤0,010; Cr 0,40-0,55; В 0,0005-0,007; Ni≤0,35; Cu≤0,30; P≤0,025; S≤0,025, железо и неизбежные примеси - остальное, охлаждение смотанного в бунт горячекатаного проката ведут со скоростью 0,1-0,4°С/с, а сфероидизирующий отжиг осуществляют путем нагрева со скоростью 0,05-0,15°С/с до Acl(5-25)°С с последующим замедленным охлаждением со скоростью 0,001-0,005°С/с до Acl-(40-65)°С, аустенизацию стали при окончательной термообработке крепежных изделий производят путем выдержки при температуре 850-870°С в течение 0,5-1,5 часа с последующей закалкой в масло, отпуск осуществляют при 425-500°С в течение 0,5-1,5 часа.The technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing high-strength fasteners of strength class 12.9 from alloy steel, including smelting, out-of-furnace processing and continuous casting of steel, hot rolling, coiling and cooling of hot-rolled steel, spheroidizing annealing and calibration of round steel, production of fasteners from calibrated rolled steel by cold die forging, followed by austenitization, hardening and tempering, according to the invention, rolled products are made from steel of the following chemical composition, mass fraction of elements %: C 0.30-0.35; Si 0.17-0.37; Mn 0.90-1.20; Al 0.010-0.070; Mo 0.30-0.50; Ti 0.02-0.06; N≤0.010; Cr 0.40-0.55; B 0.0005-0.007; Ni≤0.35; Cu≤0.30; P≤0.025; S≤0.025, iron and inevitable impurities - the rest, cooling of coiled hot-rolled steel is carried out at a rate of 0.1-0.4°C/s, and spheroidizing annealing is carried out by heating at a rate of 0.05-0.15°C/s from to Acl(5-25)°C followed by slow cooling at a rate of 0.001-0.005°C/s to Acl-(40-65)°C, austenitization of steel during the final heat treatment of fasteners is carried out by holding at a temperature of 850-870° C for 0.5-1.5 hours, followed by quenching in oil, tempering is carried out at 425-500°C for 0.5-1.5 hours.

Сущность изобретения состоит в следующем. Определенный химический состав стали обеспечивает прочность, пластичность, усталостную и коррозионную стойкость.The essence of the invention is as follows. A certain chemical composition of steel provides strength, ductility, fatigue and corrosion resistance.

Наличие в микроструктуре бейнита и отсутствие феррита позволяет сформировать наиболее благоприятную микроструктуру проката после сфероидизирующего отжига. Для получения высокой прокаливаемости получаемого изделия необходимо легирование марганцем, хромом и никелем. Присутствие бора в составе стали позволяет существенно снизить необходимое содержание легирующих элементов для получения мартенситной микроструктуры стали при закалке.The presence of bainite in the microstructure and the absence of ferrite allows the formation of the most favorable microstructure of rolled products after spheroidizing annealing. To obtain high hardenability of the resulting product, alloying with manganese, chromium and nickel is necessary. The presence of boron in the steel composition allows one to significantly reduce the required content of alloying elements to obtain a martensitic microstructure of steel during hardening.

Скорость охлаждения смотанных бунтов составляет 0,1-0,4°С/с, в данном интервале скоростей охлаждения получена наиболее оптимальная микроструктура: наибольшее содержание бейнита и наименьшее количество феррита. Более низкая скорость охлаждения приводит к снижению доли бейнита и увеличению доли перлита и феррита, а также существенно повышает продолжительность охлаждения после горячей прокатки. Скорость охлаждения более 0,4°С/с приводит к образованию участков неблагоприятной структуры - мартенсита. Образование более чем 10% мартенсита недопустимо, поскольку может привести к формированию трещин в прокате уже на стадии охлаждения бунта после горячей прокатки.The cooling rate of the wound coils is 0.1-0.4°C/s; in this range of cooling rates, the most optimal microstructure was obtained: the highest content of bainite and the smallest amount of ferrite. A lower cooling rate leads to a decrease in the proportion of bainite and an increase in the proportion of pearlite and ferrite, and also significantly increases the cooling time after hot rolling. A cooling rate of more than 0.4°C/s leads to the formation of areas of an unfavorable structure - martensite. The formation of more than 10% martensite is unacceptable, since it can lead to the formation of cracks in the rolled product already at the coil cooling stage after hot rolling.

Для успешной высадки крепежа методом ХОШ, сортовой прокат должен обладать благоприятным структурным состоянием. Для сталей с содержанием углерода более 0,3%, перед холодной высадкой необходимо получение структуры стали с высокой долей зернистого перлита 4-6 балла по ГОСТ 8233-56.For successful upsetting of fasteners using the CHS method, long products must have a favorable structural condition. For steels with a carbon content of more than 0.3%, before cold heading it is necessary to obtain a steel structure with a high proportion of granular pearlite 4-6 points according to GOST 8233-56.

Наиболее эффективный режим сфероидизирующего отжига горячекатаного проката состоит в нагреве со скоростью 0,05-0,15°С/с до температуры двухфазной области Ac₁+(5-25)°C, с последующим медленным охлаждением со скоростью 0,001-0,005°С/с до температуры ниже Ac₁-(40-65)°С. Повышение скорости нагрева выше 0,15°С/с может приводить к возникновению неравномерности структуры стали. Использование более низкой скорости нагрева (ниже 0,05°С/с) нецелесообразно, поскольку существенно снижает производительность печей, а также может способствовать дополнительному увеличению толщины обезуглероженного слоя. Температура нагрева должна находиться в двухфазной области для активации процесса растворения цементита с целью ускорения протекания процесса сфероидизации. Использование более низкой температуры (ниже Ас₁+5°С) существенно увеличивают продолжительность отжига и приводят к неполной сфероидизации цементита. Более высокая температура отжига (выше Ac₁+25°С) приводит к почти полному растворению цементита и переходу значительной части структуры в аустенит, который при последующем охлаждении может привести к образованию неблагоприятной структуры пластинчатого перлита. Одним из ключевых факторов образования оптимальной структуры является скорость охлаждения после выдержки при температуре отжига. Высокая скорость охлаждения после отжига (выше 0,005°С/с) приводит к распаду образовавшегося аустенита по неблагоприятному механизму образования грубопластинчатого перлита. Низкая скорость охлаждения (ниже 0,001°С/с) приведет к существенному увеличению интервала времени до начала процесса сфероидизации перлита, а также может способствовать дополнительному увеличению толщины обезуглероженного слоя.The most effective mode of spheroidizing annealing of hot-rolled steel consists of heating at a rate of 0.05-0.15°C/s to the temperature of the two-phase region Ac ₁ +(5-25)°C, followed by slow cooling at a rate of 0.001-0.005°C/ s to a temperature below Ac ₁ -(40-65)°C. Increasing the heating rate above 0.15°C/s can lead to uneven steel structure. Using a lower heating rate (below 0.05°C/s) is inappropriate, since it significantly reduces the productivity of furnaces, and can also contribute to an additional increase in the thickness of the decarbonized layer. The heating temperature must be in the two-phase region to activate the process of cementite dissolution in order to accelerate the spheroidization process. The use of lower temperatures (below Ac ₁ +5°C) significantly increases the duration of annealing and leads to incomplete spheroidization of cementite. A higher annealing temperature (above Ac ₁ +25°C) leads to almost complete dissolution of cementite and the transition of a significant part of the structure to austenite, which, upon subsequent cooling, can lead to the formation of an unfavorable structure of lamellar pearlite. One of the key factors in the formation of an optimal structure is the cooling rate after holding at the annealing temperature. A high cooling rate after annealing (above 0.005°C/s) leads to the decomposition of the resulting austenite through an unfavorable mechanism for the formation of coarse-plate pearlite. A low cooling rate (below 0.001°C/s) will lead to a significant increase in the time interval before the start of the pearlite spheroidization process, and may also contribute to an additional increase in the thickness of the decarbonized layer.

Повысить эффективность протекания процесса сфероидизации цементита во время отжига возможно путем получения благоприятного структурного состояния стали после горячей прокатки. Наиболее интенсивно сфероидизация цементита происходит при наличии в структуре проката бейнита или мартенсита, поскольку цементит в них изначально имеет существенно большую дисперсность и меньший размер, чем в структуре перлита. Повышенное содержание структурно несвязанного цементита дополнительно замедляет процесс его сфероидизации, поскольку требует продолжительной диффузии углерода в матрицу феррита. Поэтому для более эффективного протекания процесса сфероидизации цементита необходимо снижение доли его присутствия в структурно несвязанной форме. К получению таких структур приводит повышение концентрации в составе стали таких элементов как углерод, хром, молибден, бор, а также повышение скорости охлаждения после окончания горячей прокатки и понижение температуры смотки в бунты. С целью повышения стабильности прокаливаемости данных сталей необходимо повысить эффективность усвоения бора, что можно достичь путем легирования титаном для связывания азота в TiN.It is possible to increase the efficiency of the cementite spheroidization process during annealing by obtaining a favorable structural state of the steel after hot rolling. The most intensive spheroidization of cementite occurs in the presence of bainite or martensite in the rolled product structure, since the cementite in them initially has a significantly greater dispersion and smaller size than in the pearlite structure. An increased content of structurally unbound cementite further slows down the process of its spheroidization, since it requires prolonged diffusion of carbon into the ferrite matrix. Therefore, for a more efficient process of cementite spheroidization, it is necessary to reduce the proportion of its presence in a structurally unbound form. The formation of such structures is caused by an increase in the concentration in the steel of such elements as carbon, chromium, molybdenum, boron, as well as an increase in the cooling rate after hot rolling and a decrease in the temperature of coil winding. In order to increase the stability of the hardenability of these steels, it is necessary to increase the efficiency of boron assimilation, which can be achieved by alloying with titanium to bind nitrogen in TiN.

Для достижения свойств крепежного изделия, соответствующих классу прочности 12.9, необходимо использовать термическую обработку - аустенизацию, закалку и отпуск. Температура аустенизации должна находиться в интервале 850-870°С, поскольку при более низкой температуре невозможно получение полностью гомогенного аустенита, а при более высокой температуре существенно возрастает средний размер аустенитных зерен, что негативно сказывается на протекании процесса закалки и однородности получаемой закаленной структуры. Продолжительность аустенизации составляет 0,5-1,5 часа. При продолжительности аустенизации менее 0,5 часа времени недостаточно для полного протекания аустенизации, что приводит к возникновению двухфазной структуры и впоследствии к неполной закалке на мартенсит. Увеличение времени аустенизации (дольше 1,5 часов) также приводит к повышению среднего размера аустенитных зерен. Температура последующего отпуска в диапазоне 425-500°С выбирается исходя из требований к механическим свойствам крепежных изделий согласно ГОСТ ISO 898-1-2014, соответствующих классу прочности 12.9. Более высокая температура приводит к существенному разупрочнению стали и получению структуры мартенсита отпуска, что не позволяет достичь требуемых показателей временного сопротивления и твердости. Использование температуры отпуска ниже 425°С приводит к значительному снижению пластических свойств стали.To achieve the properties of a fastener corresponding to strength class 12.9, it is necessary to use heat treatment - austenitization, hardening and tempering. The austenitization temperature should be in the range of 850-870°C, since at lower temperatures it is impossible to obtain completely homogeneous austenite, and at higher temperatures the average size of austenite grains increases significantly, which negatively affects the hardening process and the uniformity of the resulting hardened structure. The duration of austenitization is 0.5-1.5 hours. When austenitization duration is less than 0.5 hours, the time is not enough for complete austenitization to occur, which leads to the appearance of a two-phase structure and subsequently to incomplete hardening to martensite. Increasing the austenitization time (longer than 1.5 hours) also leads to an increase in the average size of austenite grains. The subsequent tempering temperature in the range of 425-500°C is selected based on the requirements for the mechanical properties of fasteners in accordance with GOST ISO 898-1-2014, corresponding to strength class 12.9. A higher temperature leads to significant softening of the steel and the formation of a tempered martensite structure, which does not allow achieving the required tensile strength and hardness. Using a tempering temperature below 425°C leads to a significant reduction in the plastic properties of steel.

Примеры осуществления изобретения.Examples of implementation of the invention.

Предложенный способ был реализован при лабораторном производстве сортового проката из легированной стали и изготовления из него высокопрочных крепежных изделий, включающий горячую прокатку стали, охлаждение, сфероидизирующий отжиг, калибровку круглого проката, изготовление крепежных изделий методом холодной объемной штамповки, ХОШ, с последующей аустенизацией, закалкой и отпуском металла изделий.The proposed method was implemented in the laboratory production of long rolled products from alloy steel and the manufacture of high-strength fasteners from it, including hot rolling of steel, cooling, spheroidizing annealing, calibration of round bars, production of fasteners by cold die forging, cold forging, followed by austenitization, hardening and release of metal products.

Для подтверждения заявленного технического результата из полученных образцов проката, из стали химического состава, где массовая доля элементов %: С 0,34; Si 0,24; Mn 1,12; S 0,005; Р 0,005; Cr 0,54; Ni 0,31; Cu 0,02; Мо 0,35; Al 0,01; Ti 0,03; В 0,006; N 0,007; отбирали пробы для проведения анализа микроструктуры стали и испытания механических свойств. Испытания механических свойств производили по ГОСТ 1497-84 на цилиндрических образцах. Содержание разных типов структурных составляющих, образующихся при распаде переохлажденного аустенита, определяли расчетным путем. Полученные результаты представлены в таблицах 2 и 3.To confirm the declared technical result from the obtained rolled samples, from steel of a chemical composition, where the mass fraction of elements is %: C 0.34; Si 0.24; Mn 1.12; S 0.005; P 0.005; Cr 0.54; Ni 0.31; Cu 0.02; Mo 0.35; Al 0.01; Ti 0.03; B 0.006; N 0.007; samples were taken to analyze the steel microstructure and test mechanical properties. Mechanical properties were tested according to GOST 1497-84 on cylindrical samples. The content of different types of structural components formed during the decomposition of supercooled austenite was determined by calculation. The results obtained are presented in tables 2 and 3.

Как видно из таблицы 2, в интервале скоростей охлаждения 0,1-0,4°С/с была получена наиболее оптимальная микроструктура стали: наибольшее содержание бейнита и наименьшее количество феррита, таким образом, оптимальным является получение полностью бейнитной микроструктуры в исходном прокате, что приведет к наиболее полной сфероидизации в последующем.As can be seen from Table 2, in the range of cooling rates of 0.1-0.4°C/s, the most optimal steel microstructure was obtained: the highest bainite content and the smallest amount of ferrite, thus, it is optimal to obtain a completely bainitic microstructure in the original rolled product, which will lead to the most complete spheroidization in the future.

Как следует из таблицы 3, полученные механические свойства крепежных изделий соответствуют классу прочности 12.9, что свидетельствует о достижении заявленного технического результата.As follows from Table 3, the obtained mechanical properties of fasteners correspond to strength class 12.9, which indicates that the stated technical result has been achieved.

Claims (1)

Способ изготовления из легированной стали высокопрочных крепежных изделий методом холодной объемной штамповки, включающий выплавку, внепечную обработку и непрерывную разливку стали, горячую прокатку, смотку и охлаждение горячекатаного проката, сфероидизирующий отжиг и калибровку круглого проката, изготовление из калиброванного проката крепежных изделий методом холодной объемной штамповки с последующей аустенизацией, закалкой и отпуском, отличающийся тем, что прокат производится из стали содержащей, массовая доля элементов, %: С 0,30-0,35; Si 0,17-0,37; Мn 0,90-1,20; А1 0,010-0,070; Мо 0,30-0,50; Ti 0,02-0,06; N≤0,010; Сr 0,40-0,55; В 0,0005-0,007; Ni≤0,35; Сu≤0,30; Р≤0,025; S≤0,025, железо и неизбежные примеси - остальное, охлаждение смотанного в бунт горячекатаного проката ведут со скоростью 0,1-0,4 °С/с, а сфероидизирующий отжиг осуществляют путем нагрева со скоростью 0,05- 0,15 °С/с до Ас1+(5-25)°С с последующим замедленным охлаждением со скоростью 0,001-0,005 °С/с до Ас1-(40-65)°С, аустенизацию стали при окончательной термообработке крепежных изделий производят путем выдержки при температуре 850-870°С в течение 0,5-1,5 часа с последующей закалкой в масло, отпуск осуществляют при 425-500°С в течение 0,5-1,5 часа.A method for manufacturing high-strength fasteners from alloy steel using the cold die forging method, including smelting, out-of-furnace processing and continuous casting of steel, hot rolling, coiling and cooling of hot-rolled steel, spheroidizing annealing and calibration of round steel, production of fasteners from calibrated rolled steel using the cold die forging method subsequent austenitization, hardening and tempering, characterized in that the rolled products are made from steel containing, mass fraction of elements, %: C 0.30-0.35; Si 0.17-0.37; Mn 0.90-1.20; A1 0.010-0.070; Mo 0.30-0.50; Ti 0.02-0.06; N≤0.010; Cr 0.40-0.55; B 0.0005-0.007; Ni≤0.35; Сu≤0.30; P≤0.025; S≤0.025, iron and inevitable impurities - the rest, cooling of coiled hot-rolled steel is carried out at a rate of 0.1-0.4 °C/s, and spheroidizing annealing is carried out by heating at a rate of 0.05-0.15 °C/s from to Ac1+(5-25)°C, followed by slow cooling at a rate of 0.001-0.005 °C/s to Ac1-(40-65)°C, austenitization of steel during the final heat treatment of fasteners is carried out by holding at a temperature of 850-870° C for 0.5-1.5 hours, followed by quenching in oil, tempering is carried out at 425-500°C for 0.5-1.5 hours.