Спосіб термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей

Реферат: Спосіб термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей включає гартування у воді із міжкритичного інтервалу температур. Нагрів під гартування здійснюють до температури Ас3 (20-40 °С) і витримують (2-6) хвилин/мм. При вмісті в сталях  0,13 % вуглецю, після гартування проводять відпуск при 150-300 °С. UA 103343 U (54) СПОСІБ ТЕРМООБРОБКИ НИЗЬКОВУГЛЕЦЕВИХ НИЗЬКОЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ UA 103343 U UA 103343 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії чорних металів, а саме до способів термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей. Відомий спосіб поліпшення низьковуглецевих низьколегованих сталей, який включає гартування із аустенітної області з температури Ас 3 + (30-50 °C) і високий відпуск. (Гуляєв А.П. Металознавство / А.П.Гуляєв. - М.: Металургія, 1986.- 544 с). Цей спосіб дозволяє отримати підвищену пластичність (δ ~ 18-28 %), але порівняно невисокі характеристики міцності (σ0,2  390 МПа, σв  390 МПа). Відомий спосіб міжкритичної нормалізації, що проводиться із нагрівом в міжкритичний інтервал температур (МКІТ), призначений для зварних конструкцій із спеціально розроблених сталей 09Г2СЮЧ та 09ХГ2СЮЧ (Егорова С.В. Спосіб зміцнення зварних конструкцій / СВ. Егорова, А.В. Юрчишин, А.І. Крендельова і ін. // Автоматичне зварювання.- 1992.- № 4.- С. 2428.). Такий спосіб термообробки дозволяє підвищити властивості міцності (σ 0,2  550 МПа, σв  700 МПа) і зберегти підвищену пластичність (δ  16 %). Тим часом у ряді випадків потрібно, щоб низьколеговані будівельні сталі мали вищий рівень властивостей міцності. Відомий спосіб термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей, що призначені для глибокої витяжки, який включає гартування у воді із міжкритичного інтервалу температур Ас 1 + (30-50 °C), прийнятий за прототип (Голованенко С.А. Двофазні низьколеговані стали / С.А.Голованенко, Н.М.Фонштейн. - М.: Металургія.- 1986.- 207 а). В результаті отримують феритно-мартенситну структуру (мартенситу 20-25 %). Проте через порівняно невелику кількість мартенситу властивості міцності невеликі (σ 0,2  460 МПа, σв  650 МПа), але забезпечується підвищена пластичність (δ  20 %). У основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей, в якому нові умови здійснення термообробки дозволять отримати високий рівень механічних властивостей, відповідний рівню механічних властивостей середньовуглецевих сталей після поліпшення. Поставлена задача вирішується тим, що в способі термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей, що включає гартування у воді із міжкритичного інтервалу температур, згідно з корисною моделлю нагрів під гартування здійснюють до температури Ас 3 - (20-40 °C) і витримують в інтервалі часу (2-6) хвилин/мм. При вмісті в сталях  0,13 % вуглецю після гартування проводять відпуск при 150-300 °C. Нижча температура нагріву під гартування в МКІТ, ніж Ас3-40 °C, призводить до зниження кількості мартенситу в структурі після термообробки, що зменшує властивості міцності. Нагрівання вище, ніж Ас3-20 °C, навпаки, збільшує кількість мартенситу в структурі понад 90 %, що підвищує міцність, але знижує пластичність. Витримка при вказаних в заявці температурах менше 2 хвилин/мм і більше 6 хвилин/мм зменшує необхідну кількість мартенситу в структурі після гартування, а також кількість в ньому вуглецю, що знижує характеристики міцності сталей. Відпуск загартованих сталей з вмістом вуглецю 0,13 % слід проводити для підвищення їх пластичності і ударної в'язкості. Нижчий нагрів, ніж 150 °C, при його проведенні для цього не ефективний, а нагрів вище 300 °C призводить до істотного зниження міцнісних властивостей. Дослідження запропонованого способу термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей проведені на кафедрі "Матеріалознавства" ДВНЗ "Приазовський державний технічний університет". Випробування на розтягування виконані по ГОСТ 1497-84, ударній в'язкості - по ГОСТ 9457-78. Приклад 1 Сталь 09Г2С після гартування у воді з температури 840 °C (Ас3-20 °C), витримки 2 хвилини/мм, має наступні механічні властивості: σ0,2=1032 МПа, σв = 1179 МПа, δ = 11 %, ψ = 2 52 %, KCU=0,9 МДж/м . Для порівняння приведені механічні властивості сталі 40Х, яка після поліпшення по типовому режиму (гартування з 860 °C в маслі та відпуск при 500 °C, охолодження в маслі), має: 2 σ0,2-800 МПа, σв = 1000 МПа, δ = 10 %, ψ = 45 %, KCU=0,6 МДж/м . Приклад 2 Сталь ЕН36 після гартування у воді з температури 820 °C (Ас3-40 °C), витримки 4 хвилини/мм, має наступні механічні властивості: σ 0,2=850 МПа, σв = 1040 МПа, δ = 13 %, ψ = 2 52 %, KCU=1,1 МДж/м . Для порівняння приведені механічні властивості стали 40ХН після поліпшення за типовим режимом (гартування з с 820 °C в маслі, відпуск 530 °C, охолодження в маслі), має: σ0,2=800 2 МПа, σв = 1000 МПа, δ = 11 %, ψ = 45 %, KCU=0,7 МДж/м . Приклад 3 1 UA 103343 U 5 10 15 20 Сталь 10Г2ФБ після гартування воді з температури 840 °C (Ас3-40 °C), витримки 6 = хвилин/мм, має наступні механічні властивості: σ0,2 987 МПа, σв = 1059 МПа, δ = 13,8 %, ψ = 2 62 %, KCU=1,10 МДж/м . Для порівняння приведені механічні властивості стали 40ХН2МА після поліпшення по типовому режиму (гартування з 850 °C в маслі, відпуск 620 °C), яка має: σ0,2=950 МПа, σв = 1100 2 МПа, δ = 12 %, ψ = 50 %, KCU=0,8 МДж/м . Приклад 4 Сталь 13ГС після гартування у воді з температури 830 °C (Ас3-30 °C), витримки 3 хвилини/мм і відпуск при 200 °C має наступні механічні властивості: σ0,2-960 МПа, σв = 1170 2 МПа, δ= 12 %, ψ - 56 %, KCU=0,9 МДж/м . Для порівняння приведені механічні властивості стали 40ХГНР після гартування з 850 °C в = маслі та відпуску при 500 °C, яка має: σο,2 900 МПа, σΒ = 1100 МПа, δ = 10 %, ψ = 55 %, 2 KCU=0,8 МДж/м . Наведені приклади показують корисність запропонованої корисної моделі, оскільки для отримання рівня механічних властивостей середньовуглецевих сталей, підданих поліпшенню, в низьковуглецевих низьколегованих сталях нагрів під гартування здійснюють в МКІТ, а не в аустенітну область, що забезпечує енергозбереження. Крім того, охолоджування при гартуванні проводять у воді, а не в маслі, що виключає необхідність промивки деталей від нього. Перевагою є також виключення високого відпуску після гартування, потрібного для середньовуглецевих сталей. Це також забезпечує енергозбереження. До того ж вартість низьковуглецевих низьколегованих сталей менше, ніж у середньовуглецевих покращуваних сталей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Спосіб термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей, що включає гартування у воді із міжкритичного інтервалу температур, який відрізняється тим, що нагрів під гартування здійснюють до температури Ас3 - (20-40 °С) і витримують (2-6) хвилин/мм. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при вмісті в сталях  0,13 % вуглецю, після гартування проводять відпуск при 150-300 °С. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2