Гарячекатана сталь високої міцності та спосіб одержання з неї стрічок

1. Гарячекатана сталь високої міцності, яка відрізняє ться тим, що її хімічний склад містить, мас. %: 0,05 ≤ C ≤ 0,1 0,7 ≤ Mn ≤ 1,1 0,5 ≤ Cr ≤ 1,0 0,05 ≤ Si ≤ 0,3 0,05 ≤ Ti ≤ 0,1 Al ≤ 0,07 S ≤ 0,03 P ≤ 0,05 решта - залізо та ливарні домішки, причому ця сталь має бейнітно-мартенситну структуру, що містить до 5 % фериту. 2. Сталь за п. 1, яка відрізняється тим, що її хімічний склад містить, мас. %: 0,08 ≤ C ≤ 0,09 0,8 ≤ Mn ≤ 1,0 0,6 ≤ Cr ≤ 0,9 0,2 ≤ Si ≤ 0,3 0,05 ≤ Ti ≤ 0,09 Al ≤ 0,07 S ≤ 0,03 2 (19) 1 3 79531 4 16. Сталь за п. 4, яка відрізняється тим, що її P ≤ 0,05 модуль пружності Е становить більше або доріврешта - залізо та ливарні-домішки, нює 680 МПа. при цьому температура прокатки становить менше 17. Сталь за п. 1, яка відрізняється тим, що її 950°С, одержану стрічку охолоджують до темпераспіввідношення E/Rm становить менше 0,8. тури, яка нижче або дорівнює 400°С, при швидко18. Сталь за п. 2, яка відрізняється тим, що її сті охолодження понад 50°С/с в інтервалі 800 – модуль пружності Е становить більше або дорів700°С і намотують при температурі, яка нижче або нює 680 МПа. дорівнює 250°С. 19. Сталь за п. 3, яка відрізняється тим, що її 22. Спосіб за п. 21, який відрізняється тим, що в модуль пружності Е становить більше або дорівгарячому стані прокатують сляб такого хімічного нює 680 МПа. складу, мас. %: 20. Сталь за п. 4, яка відрізняється тим, що її 0,08 ≤ C ≤ 0,09 модуль пружності Е становить більше або дорів0,8 ≤ Mn ≤ 1,0 нює 680 МПа. 0,6 ≤ Cr ≤ 0,9 21. Спосіб одержання стрічки з гарячекатаної сталі 0,2 ≤ Si ≤ 0,3 високої міцності, який відрізняється тим, що в 0,05 ≤ Ti ≤ 0,09 гарячому стані прокатують сляб такого хімічного Al ≤ 0,07 складу, мас. %: S ≤ 0,03 0,05 ≤ C ≤ 0,1 P ≤ 0,05 0,7 ≤ Mn ≤ 1,1 решта - залізо та ливарні домішки. 0,5 ≤ Cr ≤ 1,0 23. Спосіб за п. 21 або 22, який відрізняється 0,05 ≤ Si ≤ 0,3 тим, що на гарячекатану стрічку наносять покриття 0,05 ≤ Ti ≤ 0,1 із цинку або його сплаву зануренням у ванну рідкоAl ≤ 0,07 го цинку або його сплаву наприкінці намотування S ≤ 0,03 та після розмотування, а потім відпалюють. Даний винахід стосується гарячекатаної сталі високої міцності та способу одержання стрічок з цієї сталі, стр уктура якої є бейнітно-мартенситною і може містити до 5% фериту. В останні роки були створені сталі високої міцності, зокрема, для задоволення особливих вимог автомобільної промисловості, якими є, зокрема, зниження ваги і, отже, зменшення товщини деталей, та підвищення безпеки, яке досягається підвищенням утомної міцності деталей та їхнього опору ударам. Однак ці заходи поліпшення не повинні знижувати здатності сталевих аркушів до обробки деформуванням при виготовленні деталей. Здатність до обробки з наданням форми припускає, що сталь має значне відносне подовження (>10%) і що співвідношення між границею пружності Ε та міцністю Rm при розтяганні є малим за величиною. Підвищення опору ударам деталей, одержаних деформуванням, можна досягти різними способами, зокрема, застосуванням сталей, які мають, з одного боку, значне відносне подовження А, а з іншого боку, низьку величину співвідношення E/Rm, що дозволяє після деформування підвищити границю пружності завдяки здатності її до зміцнення. Утомний опір деталей визначає їхню довговічність у залежності від напруг, що діють на них, і може бути поліпшений збільшенням міцності Rm при розтяганні стали. Однак підвищення міцності знижує здатність сталі до деформування, обмежуючи тим самим можливість виготовлення деталей, зокрема, їхню товщин у. У рамках даного винаходу під сталлю високої міцності розуміється сталь, міцність Rm якої при розтяганні перевищує 800МПа. Відома перша група сталей високої міцності, до якої входять сталі з високим вмістом вуглецю (більше 0,1%) та марганцю (більше 1,2%) і структура яких є цілком мартенситною. Вони мають міцність понад 1000МПа, яка досягається за допомогою термообробки шляхом загартування, але характеризуються відносним подовженням А менше 8%, що виключає будь-яке деформування. Друга гр упа сталей високої міцності складається з так званих двофазних сталей зі структурою, що містить близько 10% фериту та 90% мартенситу. Ці сталі мають дуже високу деформованість, однак міцнісні показники не перевищують 800МПа. Метою даного винаходу є усунення недоліків, властивих сталям з рівня техніки, і пропонування гарячекатаної сталі високої міцності, яка є придатною до обробки деформуванням та має підвищені утомну міцність та опір до ударів. Для цього першим об'єктом винаходу є гарячекатана сталь високої міцності, яка відрізняється тим, що її хімічний склад містить, масю.%: 0,05£С£0,1 0,7£Μn£1,1 0,5£Сr£1,0 0,05£Si£0,3 0,05£Ті£0,1 АІ£0,07 S£0,03 Ρ£0,05, решта - залізо та ливарні домішки, причому ця сталь має бейнітно-мартенситну структур у та містить до 5% фериту. Відповідно до кращого варіанта здійснення хі 5 79531 6 мічний склад також містить, у мас.%: пература прокатки становить менше 950°С, краще, менше 900°С. 0,08£С£0,09 Наприкінці прокатки одержану стрічку охоло0,8£Μn£1,0 джують до температури нижче або рівної 400°С 0,6£Сr£0,9 при швидкості охолодження більше 50°С/с у діапа0,2£Si£0,3 зоні 800-700°С. Таке швидке охолодження прово0,05£Ті£0,09 дять для того, щоб утворилося менше 5% фериту, АІ£0,07 присутність якого є небажаною, тому що титан S£0,03 виділяється переважно в цій фазі. Ця швидкість Ρ££0,05, охолодження становить, краще, від 50 до 200°С/с. решта - залізо та ливарні домішки. Далі спосіб включає намотування стрічки при Відповідно до іншого кращого варіанта здійстемпературі нижче або рівній 250°С. На цьому нення, структура сталі відповідно до винаходу етапі температуру обмежують для запобігання складається з 70-90% бейніту, 10-30% мартенситу відпусканню мартенситу, який знижує механічну та 0-5% фериту, краще, 70-85% бейніту, 15-30% міцність та підвищує модуль пружності, в резульмартенситу та 0-5% фериту. таті чого погіршується співвідношення E/Rm. Сталь відповідно до винаходу може також хаДо складу відповідно до винаходу входить вурактеризуватися такими властивостями, узятими глець у кількості від 0,05 до 0,100мас.%. Цей елероздільно або в сполученні: мент є основним для одержання позитивних меха- міцність Rm при розтяганні більше або дорівнічних властивостей, але він не повинен бути нює 950МПа, присутнім у занадто великій кількості, тому що - відносне подовження А при розтяганні більздатний викликати ліквації. При вмісті вуглецю в ше або дорівнює 10%, кількості менше 0,100%мас.% забезпечується, - границя пружності Ε більше або дорівнює зокрема, гарна зварюваність, підвищується здат680МПа, ність до обробки деформуванням і підвищується - співвідношення E/Rm менше 0,8. границя утоми. Другим об'єктом винаходу є спосіб одержання До складу входить також марганець у кількості стрічки з гарячекатаной сталі високої міцності від0,7-1,1мас.%. Марганець підвищує границю пружповідно до винаходу, при якому проводять гарячу ності стали, істотно знижуючи при цьому пластичпрокатку сляба такого хімічного складу, у мас.%: ність, через що обмежують його вміст. При його 0,05£С£0,1 вмісті менше 1,1мас.% стає можливим також ви0,7£Μn£1,1 ключення будь-якої ліквації при безперервному 0,5£Сr£1,0 розливі. 0,05£Si£0,3 До складу входить також хром у кількості 0,500,05£Ті£0,1 1,0мас.%. Мінімальний вміст 0,50мас.% сприяє АІ£0,07 утворенню бейніту в мікроструктурі. Однак його S£0,03 вміст обмежують 1,0мас.%, тому що високий вміст Ρ£0,05, хрому сприяє утворенню фериту в кількості більше 5мас.% через його здатність утворювати альфарешта - залізо та ливарні домішки, фазу. при цьому температура прокатки становить Також до складу входить силіцій у кількості менше 950°С, потім одержану стрічку о холоджують до температури нижче або рівної 400°С, під0,05-0,3мас.%. Він істотно підвищує границю прутримуючи при цьому швидкість охолодження пожності стали, незначно знижує її пластичність і погіршує здатність до покриття, що й пояснює обнад 50°С/с у діапазоні 800-700°С, зазначену меження його вмісту. стрічку змотують при температурі нижче або рівній Також до складу входить титан у кількості 250°С. Відповідно до кращого варіанта здійснення 0,05-0,1мас.%. Цей елемент дозволяє істотно підвинаходу, склад сляба містить, у мас.%: вищити механічні властивості за рахунок виділень у процесі прокатки та охолодження. Він не підви0,08£С£0,09 щує гарячої твердості через свій помірний вміст. 0,8£Μn£1,0 Його вміст обмежують 0,1мас.% для запобігання 0,6£Сr£0,9 зниження опору удару, термічної міцності та здат0,2£Si£0,3 ності до гнуття. 0,05£Ті£0,09 Також до складу входить фосфор у кількості АІ£0,07 менше 0,05мас.%, тому що при більшому вмісті він S£0,03 може привести до появи ліквації в процесі безпеΡ£0,05, рервного розливу. решта - залізо та ливарні домішки. Також до складу входить алюміній у кількості У ще одному варіанті здійснення на сталеву менше 0,07мас.%, який застосовується для розкигарячекатану стрічку наносять покриття із цинку снення сталі під час її виплавки на сталеливарноабо його сплаву зануренням у ванну рідкого цинку му заводі. або його сплаву наприкінці намотування та після Приклади розмотування, а потім відпалюють. Як необмежуючий приклад та для кращого поСпосіб відповідно до винаходу складається яснення винаходу робилася виплавка сталі певної насамперед з гарячої прокатки сляба спеціального марки. її склад наведений у наступній таблиці: складу для одержання однорідної структури. Тем 7 А С 0,78 79531 Μn 0,95 Сr 0,79 Si 0,233 8 Ті 0,094 S 0,001 Ρ 0,038 ΑΙ 0,048 Решта - залізо та неминучі при виплавці домішки. Використовувані скорочення: Rm : міцність при розтяганні, ΜΠа. RpO,2 : границя пружності, МПа. А: відносне подовження, %. Зі сталі марки А виготовили три зразки, прокатали при 860 °С і піддали різним видам термомеВипробування 1* 2 3 V800-700 , (°С/с) 57 42 20 Tbob, (°С) 200 200 400 ханічної обробки. Змінювали швидкість охолодження в діапазоні 800-700°С і температуру намотування для виявлення структурних змін, що утворилися. Потім замірили механічні властивості одержаних сталей. Результати наведені нижче в таблиці. Rm, (МПа) 995 780 800 Rp0,2, (МПа) 690 635 705 E/Rm 0,7 0,8 0,9 A, % 14 14 * відповідно до винаходу. Мікроструктура при 1-му випробуванні, проведеному відповідно до винаходу, була бейнітномартенситною, а при випробуваннях 2 та 3 - феритно-бейнітною. Було встановлено, що швидкість охолодження в діапазоні 800-700°С, яка становить менше 50°С/с, приводила до утворення фериту в кількості більше 5%. Отже, титан виділявся в цей ферит, що перешкоджало досягненню необхідного рівня механічних властивостей, зокрема, високого показника Rm. Однак температура намотування вище 250°С у сполученні зі швидкістю охолодження менше 50°С/с у діапазоні 800-700°С підвищує модуль Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко пружності без збільшення механічної міцності. Отже, співвідношення E/Rm є дуже високим. Нарешті було встановлено, що швидкість охолодження понад 50°С/с у діапазоні 800-700°С у сполученні з температурою намотування менше 250°С забезпечує чудові показники механічної міцності та модуля пружності. Бейнітномартенситна структура продукту забезпечує переважно позитивне співвідношення E/Rm та відносне подовження понад 10%. Крім того, сталь відповідно до винаходу має гарну здатність до нанесення на неї покриття зануренням у ванну рідкого металу, такого як цинк або його сплав, алюміній або один з його сплавів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601