SU870460A2 - Method of thermal treatment of rolled wire and carbon and low-alloy steel wire - Google Patents

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке катанки и проволоки из углеродистых и низколегированных сталей, преимущественно из инструментальной и шарикоподшипниковой. ⁵ The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the heat treatment of wire rod and wire from carbon and low alloy steels, mainly from tool and ball-bearing. ⁵

Известен способ термической обработки катанки и проволоки из углеродистых и низколегированных сталей, включающий нагрев до температуры аустенизации, охлаждение и выдержку при 300-400 С, нагрев и выдержку при 520-720 С до конца распада аустенита [1J Однако известный способ не позволяет повысить пластичность катанки и проволоки из легированной инструментальной и шарикоподшипниковой стали.A known method of heat treatment of wire rod and wire made of carbon and low alloy steels, including heating to austenitizing temperature, cooling and holding at 300-400 C, heating and holding at 520-720 C until the end of the decomposition of austenite [1J However, the known method does not allow to increase the ductility of the wire rod and alloy steel wire and ball bearing steel.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.The aim of the invention is to remedy this drawback.

Поставленная цель достигается тем, „ что в известном способе ступенчатую обработку производят многократно.This goal is achieved by the fact that “in the known method, stepwise processing is performed repeatedly.

Однократная ступенчатая обработка по известному способу для указанных сталей неэффективна. Это объясняется большей степенью легирования аустенита в них по сравнению с углеродистыми и низколегированными сталями и, следовательно, меньшей диффузионной подвижностью атомов углерода, а также меньшей склонностью к микропластической деформации, возникающей при ступенчатой обработке и обусловливающей процессы сфероидизации структуры.A single step processing according to the known method for these steels is ineffective. This is explained by a greater degree of alloying of austenite in them in comparison with carbon and low alloy steels and, consequently, a lower diffusion mobility of carbon atoms, as well as a lower tendency to microplastic deformation that occurs during stepped processing and causes the processes of spheroidization of the structure.

Термическую обработку катанки и проволоки из легированной инструментальной и шарикоподшипниковой стали производят следующим образом. Металл после нагрева до аустенитного состояния подвергают термоциклированию в интервале температур 300 -(550-720) С, в течение 30-100с(в зависимости от марки стали), что приводит к формированию тепловых и структурных напряжений, вызывающих пластическую деформацию переохлажденного аустенита. Пластическая деформация переохлажденного аустенита приводит к формированию характерной субструктуры, обусловливающей распад переохлажденного аустенита по абнормальному механизму с образованием структуры зернистого перлита в процессе последующей изотермической 5 выдержки при 550-720 С. Для большинства сталей аустенит распадается с образованием зернистого перлита в интервале температур 550-720 С, поэтому интервал температур термоциклирования ю 300 -(55О-72О)°С обусловлен тем, чтобы, с одной стороны, исключить мартенситное превращение, а с другой - нагреть аустенйт в область, где он распадается на зернистый перлит, т.е. в ,5 область стабильного состояния аустенита. ' Время одного термоцикла, т. е. время нагрева стали от 300 до 550-720 С И Охлаждения от 720-550' до 300°С для сечения 3-5 мм составляет 10 с и мо- ₂о жет меняться в зависимости от изменения сечения. Общее время циклирования составляет 30-100 с (в зависимости от марки стали и сечения изделия). Термоциклирование в течение времени мень- ₂₅ ше 30 с не приводит к достаточному развитию пластической деформации аустенита и его распад при последующей изотермической выдержке при 550720 С идет лишь с частичным образованием глобулярного цементита. Термоциклирование в течение времени более 100 с технически нецелесообразно.Heat treatment of wire rod and wire from alloy tool and ball-bearing steel is as follows. After heating to an austenitic state, the metal is subjected to thermal cycling in the temperature range 300 - (550-720) C for 30-100 s (depending on the steel grade), which leads to the formation of thermal and structural stresses that cause plastic deformation of supercooled austenite. Plastic deformation of supercooled austenite leads to the formation of a characteristic substructure, which causes the decomposition of supercooled austenite according to the abnormal mechanism with the formation of a granular perlite structure during subsequent 5 isothermal aging at 550–720 ° C. For most steels, austenite decomposes to form granular perlite in the temperature range 550–720 ° C. Therefore, the temperature range of thermal cycling ω 300 - (55О-72О) ° С is due to the fact that, on the one hand, the martensitic transformation is excluded, and on the other hand th - austenyt heat in the area where it falls on the granular perlite, ie c, 5 region of a stable state of austenite. 'Time of one thermal cycle t. E. The heating time became from 300 to 550-720 C and cooling from 720-550' to 300 ° C for 3-5 mm section is 10 seconds and about ₂ MO Jette vary depending on change sections. The total cycling time is 30-100 s (depending on the steel grade and product section). Thermal cycling for a time of less than ₂₅ s does not lead to a sufficient development of plastic deformation of austenite and its decomposition upon subsequent isothermal exposure at 550 720 C occurs only with partial formation of globular cementite. Thermal cycling for more than 100 s is not technically feasible.

Пример осуществления описываемого способа. Образцы проволоки диаметромAn example implementation of the described method. Samples of wire diameter

4,5 мм из стали UK15 нагревали в печи ³⁵ до 1000 С в течение 10 мин., непосредственно после чего проводили термоциклирование образцов путем попеременного охлаждения и нагрева в двух соляных печах-ваннах по двум, режимам. Состав первой ванны: 50% ΚΝΟ^+ 50% NaN температура первой ванны 300 С. Состав второй ванны - расплав свинца; температура второй ванны по первому [режиму - 550°С, по второму режиму 720 С. Продолжительность термоцикла (цикл включает переохлаждение до 300°С и нагрев до 550 или 720°С) -составляла 10 с (в каждой ванне по 5 с). Для получения структуры зернистого перлита образцы подвергали пяти термоциклам и последующей выдержке во второй ванне в течение 10 мин. ( 550 С ) или 30 мин. (720°С). За это время аустенит стали ШХ15 полностью распадается по абнормальному механизму с образованием структуры зернистого перлита с твердостью НВ 204, что соответствует тре-. бованиям ГОСТ 801-60. Сталь шарикои роликоподшипниковая. В то же время сталь, обработанная известным способом, т.е. после однократной обработки, имела твердость НВ 320 и структуру, в которой цементит находился преимущественно в виде коротких пластин.4.5 mm of UK15 steel was heated in an oven ³⁵ to 1000 C for 10 minutes, immediately after which the samples were thermally cycled by alternately cooling and heating in two salt bath furnaces according to two modes. The composition of the first bath: 50% ΚΝΟ ^ + 50% NaN; the temperature of the first bath is 300 C. The composition of the second bath is lead melt; the temperature of the second bath in the first [mode - 550 ° C, in the second mode 720 C. The duration of the thermal cycle (the cycle includes subcooling to 300 ° C and heating to 550 or 720 ° C) was 10 s (5 s in each bath). To obtain the structure of granular perlite, the samples were subjected to five thermal cycles and subsequent exposure to a second bath for 10 min. (550 C) or 30 min. (720 ° C). During this time, the austenite of ШХ15 steel completely decomposes according to the abnormal mechanism with the formation of the structure of granular perlite with a hardness of HB 204, which corresponds to three. Bovan GOST 801-60. Ball-bearing steel. At the same time, steel processed in a known manner, i.e. after a single treatment, it had a hardness of HB 320 and a structure in which cementite was mainly in the form of short plates.

Таким образом, приведенные данные подтверждают, что многократная ступенчатая обработка по сравнению с однократной повышает пластичность стали за счет сфероидизации перлита шарикоподшипниковой стали.Thus, the data presented confirm that multiple stepping as compared to single increases the ductility of steel due to spheroidization of perlite ball-bearing steel.

Claims (1)

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КАТАНКИ И ПРОВОЛОга1 ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ Изобретение относитс  к области черной металлургии, в частности к те мической обработке катанки и проволо ки из углеродистых и низколегированн сталей, преимущественно из инструмен тальной и шарикоподшипниковой. Известен способ термической обработки катанки и проволоки из углеродистых и низколегированных сталей, включающий нагрев до температуры аустенизации, охлаждение и вьщержку при 300-400 С, нагрев и выдержку при 520-720 С до конца распада аустенита Однако известный способ не позвол ет повысить пластичность катанки и проволоки из легированной инструментальной и шарикоподшипниковой стали. Целью изобретени   вл етс  устране ние указанного недостатка. Поставленна  цель достигаетс  тем что в известном способе ступенчатую обработку производ т многократно. Однократна  ступенчата  обработка по известному способу дл  указанных сталей неэффективна. Это объ сн етс  большей степенью легировани  аустенита в них по сравнению с углеродистыми и низ коле гиро ванный стал ми и, следовательно , меньшей диффузионной подвижностью атомов углерода, а также меньшей склонностью к микропластической деформации, возникающей при ступенчатой обработке и обусловливающей процессы сферои;{изации структуры. Термическую обработку катанки и проволоки из легированной инструментальной и шарикоподшипниковой стали производ т следующим образом. Металл после нагрева до аустенитного состо ни  подвергают термоциклированию в интервале температур 300 -(550-720) С, в течение 30-100с(в зависимости от марки стали), что приводит к формированию тепловых и структурных напр жений , вызываюш х пластическую деформацию переохлажденного аустенита. Пластическа  деформаци  переохлажденного аустенита приводит к формированию характерной субструктуры, обусловливающей распад переохлажденного аустени та по абнормальному мexaниз fy с образованием структуры зернистого перлита .в процессе последующей изотермической выдержки при 550-720 С. Дл  большинства сталей аустенит распадаетс  с образованием зернистого перлита в интервале температур 550-720 С, поэтому интервал температур термоциклировани  300 -(550-720) обусловлен тем, чтобы , с одной стороны, исключить мартенситное превращение, а с другой - нагреть аустенит в область, где он распадаетс  на зернистый перлит, т.е. в область стабильного состо ни  аустенитй . Врем  одного термои;ик.па, т. е. вре м  нагрева стали от 300 до 550-720 С и охлаждени  от 720-550 до 300°С дл  сечеки  3-5 мм составл ет 10 с и может мен тьс  в зависимости от изменени  сечени . Общее -врем  циклировани  составл ет 30-100 с (в зависимости от марки стали и сечени  издели ). Термоциклирование в течение време ш мень ше 30 с не приводит к достаточному развитию пластической деформации аустенита и его распад при последующей изотермической выдержке при 550720 С идет лишь с частичным образованием глобул рного цементита. Термоциклирование в течение времени более 100 с технически нецелесообразно. Пример осуществлени  описываемого способа. Образцы проволоки диаметром 4,5 мм из стали 1ШС15 нагревали в печи до 1000 С в течение 10 мин., непосредственно после чего проводили термоциклирование образцов путем попеременного охлаждени  и нагрева в двух сол ных печах-ваннах по двум режимам. Состав первой ванны: 50% 50% NaNO температура первой ванны 300 С. Состав второй ванны - расплав свинца; температура второй ванны по первому режиму - 550 С, по второму режиму 720 С. Продолжительность термоцикла (цикл включает переохлаждение до и нагрев до 550 или 720 С) -составл ла 10 с (вкаждой ванне по 5 с). Дл  получени  структуры зернистого перлита образцы подвергали п ти термоциклам и последующей выдержке во второй ванне в течение 0 мин. ( 550°С ) или 30 мин. (720 с). За это врем  аустенит стали ШХ15 полностью распадаетс  по абнормальному механизму с образованием структуры зернистого перлита с твердостью НВ 204, что соответствует требовани м ГОСТ 801-60. Сталь шарикои роликоподшипникова , В то же врем  сталь, обработанна  известным способом , т.е. после однократной обработки, имела твердость НВ 320 и структуру, в которой цементит находилс  преимущественно в виде коротких пластин. Таким образом, приведенные данные подтверждают, что многократна  ступенчата  обработка по сравнению с однократной повышает пластичность стали за счет сфероидизации перлита шарикоподшипниковой стали. Формула изобретени  Способ термической обработки катанки и проволоки из углеродистых и низколегированных сталей по авт. св. № 775153, о тличающийс  тем, что, с. целью повышени  пластичности за счет сфероидизации перлита, ступенчатую обработку производ т многократно. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 775153, кл. С 21 D 9/52, 1977.(54) METHOD OF THERMAL TREATMENT OF KATANKA AND WIRE1 FROM CARBON AND LOW-ALLOYED STEELS A known method of heat treatment of rolled wire and carbon and low alloyed steels, including heating to austenization temperature, cooling and drying at 300–400 ° C, heating and holding at 520–720 ° C until the end of austenite decomposition. However, the known method does not improve the plasticity of the wire rod and wire from alloyed tool and ball-bearing steel. The aim of the invention is to eliminate this drawback. This goal is achieved by the fact that in the known method, step processing is performed multiple times. A single step processing by a known method for these steels is ineffective. This is explained by a higher degree of austenite doping in them compared to carbonaceous and low carbon steel and, consequently, a lower diffusion mobility of carbon atoms, as well as a lesser tendency to microplastic deformation that occurs during step processing and causes spheroid processes; structures. Heat treatment of wire rod and wire from alloyed tool and ball bearing steel is performed as follows. After heating to the austenitic state, the metal is subjected to thermal cycling in the temperature range of 300 - (550-720) C for 30-100 s (depending on steel grade), which leads to the formation of thermal and structural stresses causing plastic deformation of supercooled austenite . Plastic deformation of supercooled austenite leads to the formation of a characteristic substructure, which causes the decomposition of supercooled austenite through the abnormal megafy to form granular pearlite structure. 720 C, therefore, the temperature range of thermal cycling 300 - (550-720) is due to, on the one hand, to exclude martensitic transformation, and on the other - heat austenite to the area where it decomposes into granular perlite, i.e. in the region of austenitic stability. The time of one thermoelectric; i.e., i.e., the heating times of steel from 300 to 550-720 ° C and cooling from 720-550 to 300 ° C for a section of 3-5 mm is 10 seconds and may vary depending on cross section changes. The total cycle time is 30-100 seconds (depending on the steel grade and the cross section of the product). Thermal cycling for less than 30 s does not lead to sufficient development of plastic deformation of austenite and its decomposition during subsequent isothermal aging at 550720 C occurs with only partial formation of globular cementite. Thermal cycling for more than 100 s is technically inexpedient. An example of the implementation of the described method. Samples of a wire with a diameter of 4.5 mm from 1ShS15 steel were heated in a furnace to 1000 ° C for 10 minutes, immediately after which the samples were cycled by alternately cooling and heating in two salt furnaces in two modes. The composition of the first bath: 50% 50% NaNO temperature of the first bath 300 C. The composition of the second bath - lead melt; the second bath temperature in the first mode is 550 ° C, the second mode is 720 ° C. The duration of the thermal cycle (the cycle includes subcooling before and heating to 550 or 720 ° C) was 10 s (in each bath 5 s). To obtain the structure of granular perlite, the samples were subjected to five thermal cycles and then aged in a second bath for 0 min. (550 ° C) or 30 min. (720 s). During this time, austenite steel ShKh15 completely decomposes by an abnormal mechanism with the formation of the structure of granular perlite with a hardness of HB 204, which meets the requirements of GOST 801-60. Steel ball bearings, At the same time, steel treated in a known manner, i.e. after a single treatment, it had a hardness of HB 320 and a structure in which cementite was predominantly in the form of short plates. Thus, the data cited confirm that multiple step processing, as compared with a single treatment, increases the ductility of steel due to the spheroidization of pearlite ball bearing steel. The invention The method of heat treatment of wire rod and wire made of carbon and low alloy steels according to ed. St. No. 775153, replicating that, p. in order to increase the plasticity due to the spheroidization of perlite, step processing is performed multiple times. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate 775153, cl. C 21 D 9/52, 1977.