Спосіб отримання металевих виробів

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при прокатке и ковке металлов и сплавов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ сфероидизирующей обработки подшипниковых сталей, включающий деформацию раската с частичным обжатием не менее 0,1 и суммарным обжатием 0,3(3)-0,615 в интервале температур (720 - 1100)°C с последующим медленным (40 - 60)°C/ч охлаждением до 650°C, а затем на воздухе (О возможности ускорения отжига подшипниковой стали (Сталь. - 1979. - №4. - С.303 - 305). Известный способ не позволяет получать в металлах и сплавах пониженную склонность к наклепу и высокие пластические свойства в следствие следующи х причин. 1. Сочетание неравномерной деформации по поперечному сечению и суммарных обжатий не менее 0,33 не позволяет получать микроструктуру, обеспечивающую высокие пластические свойства металла. Кроме того использование высоких суммарных обжатий при пониженных температурах приводит к значительным нагрузкам на оборудование. 2. Охлаждение ведут со скоростью (40 - 60)°C/час до 650°C, в результате чего образуется структура зернистого перлита, что соответствуе т стр уктуре, получаемой после отжига металла, однако режим замедленного охлаждения приводит к необходимости строительства печей или термостатов. В основу изобретения поставлена задача создания нового способа получения металлических изделий, технология "Т-Д", в которой за счет определенной пластической деформации исходных металлических заготовок меняется механизм полиморфных превращений при последующем охлаждении, что наряду с изменениями микроструктуры позволяет получать в металлах и сплавах пониженную склонность к наклепу при последующей холодной или теплой обработке и высокие пластические свойства. В предлагаемом способе в течение деформации (непрерывной или прерывистой с промежуточными охлаждениями и последующими нагревами) не менее двух раз, независимо от числа предыдущи х и последующих схем и режимов во время указанной деформации раската, его деформацию осуществляют в калибрах или бойках следующи х систем: овал - круг; я щичный овал - круг; гладкая бочка - круг; ящичный овал - ящичный калибр; гладкая бочка - ящичный калибр; овал - ребровый овал; ящичный овал ребровый овал; овал - ящичный калибр, при этом в пластовых калибрах или бойках (перечисленных выше типов овальных калибров и гладкой бочки) получают прямоугольное или близкое к прямоугольному сечение раската со стрелой прогиба по описанному прямоугольнику не превышающей 0,25 размера по меньшей оси и 0,15 размера по большей оси прямоугольника, а закругления прямоугольника по углам не превышают 0,4 размера по меньшей оси, с частной или суммарной относительной деформацией до изменения ее направления не менее 0,25, а охлаждение осуществляют в любой из охлаждающих сред непрерывно, ступенчато или прерывисто со скоростью не менее 1,5град/мин до температуры конца структурных превращений. В предлагаемом способе за счет создания определенной величины равномерной составляющей деформации по сечению и числа раз ее применения при температурах, не ниже нижней критической точки фазовых превращений и скорости охлаждения удается повлиять на микроструктур у металлов и сплавов таким образом, что в них наблюдается пониженная склонность к наклепу при последующей холодной или теплой обработке, повышение пластических свойств. Полученная по технологии "Т-Д" микроструктура характеризуется мелким зерном и может представлять структуру от близкой к зернистому перлиту до мартенсита. Получение в пластовых калибрах прямоугольного или близкого к нему сечения приводит к наличию равномерной составляющей деформации по сечению, что при последующей задаче в калибр этого сечения также приведет к появлению равномерной составляющей деформации. При этом микроструктура претерпевает превращения, которые накапливаясь после двухкратного использования будут приводить к изменению микроструктуры. Если суммарная или частичная деформация до изменения ее направления будет не менее 0,25, то в сочетании с не менее чем двухразовой деформацией в системах калибров это приводит к получению микроструктуры, обеспечивающей пониженную склонность к наклепу и высокие пластические свойства. Если сечение близкое к прямоугольнику выполняется со стрелой прогиба по описанному прямоугольнику не более 0,25 размера по меньшей оси и 0,15 размера по большей оси прямоугольника, при этом прогиб может быть вогнутым, выпуклым или выпукловогнутым, а закругления прямоугольникапо углам не превышает 0,4 его размера по меньшей оси, то при деформации суммарной или частной до изменения ее направления не менее 0,25 в сочетании с не менее чем двухразовой деформацией в системах калибров это приводит к получению микроструктуры, обеспечивающей пониженную склонность к наклепу и высокие пластические свойства. Для получения эффекта в микроструктуре оказывается не важным идет ли деформация непрерывно в указанных системах калибров или их комбинаций или же осуществляется ступенчато (когда после одного прохода в калибре температура металла понижается настолько, что для последующего прохода в этом или следующем калибре металл необходимо подогревать) или же по технологической цепи часть проходов по технологии "Т-Д" осуществляют с одного нагрева, затем полученные промежуточные раскаты режут на мерные длины, охлаждают, проводят осмотр поверхности, зачищают и передают для перекатки на другие станы, где дополнительно осуществляют часть проходов по технологии "Т-Д". Охлаждение ведут со скоростью не менее 1,5град/мин, т.к. это обеспечит структур у и нет необходимости вести охлаждение на пониженных скоростях, что позволяет отказаться от использования или строительства печей, колодцев и т.п. Охлаждающая среда может быть любой: воздух, газы, о том числе жидкие, вода, техническая вода, водные эмульсии, солевые, щелочные или спиртовые растворы, охлаждение в кипящем слое, расплавы солей или металлов - любая из этих сред обеспечит охлаждение с получением в готовом прокате микроструктуры, обеспечивающей пониженную склонность к наклепу. Способ осуществляют следующим образом. Исходную заготовку прокатывают или проковывают до конечного профиля в валках или бойках. При этом деформация может осуществляться на одном стане с одного нагрева, на двух или более станах (например: блюминг, непрерывно-заготовочный стан НЗС, сортовой или проволочный стан) с одного нагрева, с промежуточным подогревом, с охлаждением после определенных циклов (например, охлаждение заготовок после НЗС, осмотр, зачистка, передача на печи сортового или проволочного стана) и затем их нагрева, с подстуживанием перед определенными проходами, например, перед чистовыми. В течение этой деформации не менее двух раз раскат деформируют в калибрах или бойках систем или их комбинаций: овал - круг, овал - квадрат, овал - ромб, овал - ребровой овал, овал - ящичный калибр, ящичный овал - круг, ящичный овал - квадрат, ящичный овал - ромб, ящичный овал - ребровой овал, ящичный овал - ящичный калибр, гладкая бочка - круг, гладкая бочка - квадрат, гладкая бочка - ромб, гладкая бочка - ребровой овал, гладкая бочка - ящичный калибр. При этом в пластовых калибрах или бойках перечисленных типов овальных калибров и гладкой бочки получают прямоугольное или близкое к прямоугольному сечение раската. Деформация в указанных системах калибров с получением прямоугольника в пластовых овальных калибрах или на гладкой бочке может осуществляться в первых проколах, в последующи х проходах (при условии, что выпускаемое сечение соответствует конечному профилю), в средних проходах; осуществляться как на одном из станов, так и на нескольких; может применяться по всей линии стана и по всем станам (то же относится к обработке на молотах, прессах и штампах). Прямоугольное сечение может выполняться с закруглениями, например в пластовых калибрах типа плоский овал; двухрадиусный овал. Закругления на прямоугольнике по углам не превышает 0,4 размера по его меньшей оси. В калибрах: однорадиусных, многорадиусных, ящично-овальных, ромбических при обжатии круглою или профиля ребровой овал на гладкой бочке - близкое к прямоугольному сечение выполняется со стрелой прогиба (вогнутая или выпуклая, или выпукловогнутая) не превышающей 0,25 размера по меньшей оси и 0,15 размера по большей оси. Прокатка или ковка осуществляется с обжатиями, обеспечивающими деформацию не менее 0,25 по наибольшему размеру в соответствующем направлении до начала деформации в следующем по ходу де формации калибре перечисленных систем. После получения готового профиля или окончания цикла прокат охлаждается в зависимости от имеющеюся оборудования и охлаждающих сред. Это может быть воздушное охлаждение, водяное или водоэмульсионное охлаждение в условиях прокатных станов, охлаждение и жидких к газовых средах (например, жидкий азот масло индустриальное и т.п.) солевых, щелочных, спиртовых растворах, охлаждение в кипящем слое, расплавах солей и металлов при обработке на молотах прессах и штампах. Охлаждение ведут со скоростью не менее 1,5град/мин. При этом скорость охлаждения может меняться по ходу охлаждения высокая - низкая - высокая, низкая - высокая, высокая, и т.п. комбинации режимов охлаждения, но не ниже 1,5град/мин. Пример конкретного выполнения. На НЗС 730/500 прокатывают из прямоугольного сечения 300 ´ 300 заготовку кв. 62мм стали марки ШХ15. При этом используют режим обжатий, представленный в табл.1 и 2. На стане 730 прокатывают заготовку кв. 125мм по режиму табл.1. Далее металл при температуре 1000 - 1100°C передают на стан 500, где из сечения 125 ´ 125 получают кв. 62мм. При этом используют режим обжатий, представленный в табл.2. После прокатки и порезки на летучих ножницах раскат укладывают в штабеля и охлаждают в естественных условия х на воздухе. Скорость охлаждения составляет 3 - 4град/мин. После охлаждения получают металл со стр уктурой, представленной на фиг.1 Полученные заготовки подергают осмотру, зачистке на станах типа SEXP-260 ´ 1200 фирмы "Генрих Pay" и направляют для дальнейшего передела на проволочный стан 250. Здесь за 17 проходов получают катанку диам. 6,5. Температура начала прокатки - 1100°C, после 11 клети - 990°C, температура конца прокатки - 1030°C из-за саморазогрева, раската при дальнейшей деформации. При этом в 1 и 2 клети с обжатиями по 17мм с описанными размерами H ´ B = 26 ´ 80мм с вогнутостью по большей стороне равной 1,0мм (0,04Н) и с выпуклостью и фасками по меньшей стороне равными 10мм (0,125B). Данное сечение кантуется и задается в квадратный калибр клети N3 с размерами по вершинам H = 53мм. После деформации в данной клети (обжатие 0,348) получают кв. 38мм, который далее прокатывают по существующим калибрам до диам. 6,5мм. Температура конца прокатки - 1050°C. Катанку после чистовой клети охлаждают до температуры 650 - 700°C за 1 - 1,5с (скорость охлаждения 16000 - 24000град/мин) и после смотки в бунт, по пластичному транспортеру передаются на увязку и далее на крюковой конвейер холодильника. Здесь за 2 - 3 часа происходит окончательное охлаждение бунта до температуры окружающего воздуха. После охлаждения в катанке диам. 6,5мм приучают структур у, представленную на фиг.2. Полученная структура позволяет при последующем волочении уменьшить наклеп металла при деформации и отказаться от промежуточных термообработок при получении диаметров менее 3мм.