Спосіб виготовлення виробів з високовуглецевих сталей

1. Способ изготовления изделий из высокоуглеродистых сталей, включающий закалку на твердый раствор, предварительную деформацию при температуре на 150~200°С ниже температуры закалки и окончательную деформацию, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что окончательную деформацию ведут при Асг/1О-25°/С 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что предварительную деформацию проводят при скорости 10 ...10 с"1." С> Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при обработке высокоуглеродистых сталей. Известен способ производства калиброванной стали для холодной высадки, включающий горячую прокатку, охлаждение со скоростью выше критической до 710-500°С, охлаждение на воздухе [1]. Недостаток указанного способа - низкие пластические характеристики при температ ур е го ряч его д еф орми ров ания (удлинение 40-60% при температурах 700750°С) Известен способ, по которому прокатывают сталь на черновой и промежуточной группе клетей стана горячей прокатки, после прокатки в первой чистовой клети катанку быстро охлаждают до 500-850°С, затем подвергают ее пластическому деформированию во второй чистовой клети со степенью деформации 20-80% и охлаждают в состоянии пластического деформирования, осуществляя превращения в структуре [2]. Недостаток указанного способа состоит в том, что формирующаяся в результате приведенной обработки микроструктура не позвол яет при д альнейш ем горяч ем деформировании достигать высоких значений пластичности. При температурах 700710°С удлинение составляет 70-80%. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и получаемому эффекту является известный способ изготовления изделий из жаропрочных аустенигных сплавов, включающий нагрев, предварительную и окончательную деформацию, перед пр ед в ар ит ел ьн о й д еф орм ац ие й проводят закалку на твердый раствор, предварительную деформацию осуществляют при температуре, на 150-200°С ниже температуры обработки на твердый раствор, а окончательную деформацию ведут в режиме со о 00 W О 13083 сверхпластичиости, при температурах 90092О°С [3]. Недостаток известного способа - высокая температура окончательной деформации. При температурах 900-920°С, 5 превышающих 727°С (Асі), выделившиеся карбидные частицы после распада твердого раствора растворяются, образуя с ферритом однофазную аустенитную (в углеродистых сталях) структуру, достигнуть в которой эф- 10 фект сверхпластичности практически невозможно. Целью изобретения является повышение максимальной пластичности до разрушения металла и снижения напряжения 15 деформации. Поставленная цель достигается тем, что: 1) окончательную деформацию ведут при температуре на 10-25°С ниже точки Act; 2) предварительную де"формацию ведут 20 при скорости t0"3...-10"4c"1. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Прокат, например, круг после горячей прокатки подвергают закалке на мартенсит, после этого следует на- 25 грев до температуры на 150~200°С ниже температуры обработки на твердый раствор (температура закалки) и пластическая деформация при этой температуре, при этом скорость деформирования составляет 10' - 30 10 с"1. Далее следует пластическая деформация при температурах на 10-25°С ниже точки Асі. В процессе предварительной пластической деформации (при температурах на 150- 35 200°С ниже температуры закалки) происходит распад мартенсита с выделением цементных частиц глобулярной формы, а вводимые дефекты кристаллического строения при деформации способствуют форми- 40 рованига в процессе динамической рекристаллизации полиэдрических зерен феррита. При этом сверхмелкозернистая структура феррита получается в результате блокирования собирательной рекристалли- 45 зации феррита глобулями цементита. Осуществляя при температурах на 1025°С ниже точки Асі окончательную дефор мацию металла со сверхмелкозернистой структурой феррита, в которой за счет бло- 50 кирования собирательной рекристаллиза ции частицами цементита отсутствует рост зерен феррита, достигаются высокие значе ния пластичности при низких напряжениях течения. 55 Проведение окончательной деформации при температурзх менее 10°С от точки Асі неоправданно повышает вероятность достижения температурой значений выше Асі, при которой произойдет выделение аустенитной фазы и, как следствие этого, уничтожение равномерной сверхмелкозернистой полиэдрической структуры феррита. При температурах, отличающихся более 25°С от точки Асі, подвижность границ зерен феррита становится недостаточной, чтобы к ом п ен с и р о в ат ь в п р о ц е сс е окончательной деформации прирост плотности дефектов кристаллического строения. Скорость аннигиляции дислокаций будет недостаточной, произойдет неравномерное измельчение ферритной структуры и, как следствие этого, нарушена стабильность сверхмелкозернистой ферритной структуры при деформации. Получаем при этом повышенные усилия при деформации металла и низкую пластичность. Проведение предварительной деформации при скорости более 10" с приведет, вопервых, к неоправданному повышению усилий на деформирующем оборудовании, а во-вторых, при указанной скорости удельная величина прироста плотности дефектов кристаллического строения за единицу времени достигнет такой величины, что полиэдрическая структура феррита образоваться не успеет. Неравномерность зерен феррита и неравномерность распределения их по размерам значительно понизит величину максимально достигаемой пластичности. При скоростях менее 10 с" удельная величина прироста плотности дефектов кристалл ического строения столь низка, что развиваемая собирательная рекристаллизация феррита приведет к укрупнению зерен и, как следствие этого, - к отсутствию сверхмелкозернистой полиэдрической структуры феррита и пониженной пластичности. При скоростях деформации 10"^ - 10 с" , температурах деформирования на 1025°С ниже Асі достигается динамическое равновесие между эффектами прироста плотности дефектов кристаллического строения, сопровождающееся измельчением зерна феррита и процессом собирательной рекристаллизации (т.е. укрупнения ферритной структуры), что в целом приводит к неи з м е н но с т и с т ру к т у р ы п р и те ч е н и и углеродистой стали. При этом получаем эффект снижения напряжения течения металла. Предложенный способ опробован в условиях лабораторной базы Института черной металлургии. П р и м е р 1. Сталь, содержащую 0,8% С, закаливали от температуры 850°С в масло. Получали полностью мартенситную структуру. Далее следовал нагрео до температуры 700°С, деформация прокаткой на 50% обжатия по диаметру при скорости до 13083 -7 -1 П р и м е р 4. Сталь, содержащую 0,8% С, закаливали на мартенсит от температуры 900°С о масло. Далее деформировали на 50% при температуре 750°С, скорость деформации 2; 10 с' получали в структуре участки аустенитной фазы и размер зерна феррита 7,0 мкм. При окончательном деформировании при температурі 740°С, при скорости 10 2с~1 достигается удлинение 98%, удельное усилие составило 60 МПа. Результаты опробования заявляемого способа представлены в таблице. Таким образом, как следует из приведенных примеров (таблица), уровень пластичности металла, обрабатываемого по предлагаемому способу, достигает значений до 200-240%, при этом напряжения течения составляют не более 60 МПа. П р и м е р 3. Сгэль, содержащую 0,8% С, При превышении температурой предвазакаливали на мартенсит от температуры 845°С рительной и окончательной деформации о масло. Далее деформировали при 20 значений выше точки Асі, снижении скоротемпераіуре 690°Сна величину деформации сти предварительной деформации, влечет за 70% при скорости 10"V\ размер зерна 2,3 собой укрупнение ферритной структуры, помкм. При температуре окончательного деформирования 718°С и скорости деформации терю ее равномерности, в результате получаем снижение пластичности и рост на3; KTV 1 достигли удлинения 233%, 25 пряжения течения металла. удельное усилие составило 58 МПа. формации 10 с , при этом формируется структура феррита с размером зерна 3,0 мкм. Окончательное деформирование при температуре 717°С при скорости 10 с позволяет достигнуть удлинения 195%, удель- 5 мое усилие составило 60 МПа, П р и м е р 2 Сталь, содержащую 1,3% С, закаливали на мартенсит от температуры 850°С в масло. Далее следовал нагрев до температуры 650°С, деформации прокаткой Ю на 60% при скорости 10"V,получали структуру с размером зерна феррита 2,4 мкм. Окончательное деформирование при температуре 702°С ггри скорости 10" с позволяет достигнуть удлинения 240%. удельное уси- 15 лис составило 63 МПа, Сталь, % С Обработка Предварительная деформация Температура. °С 0.8 1.3 0.8 0.8 1,3 Закалка от 850°С, масло Закалка от 850°С. масло Закалка от 845°С, масло Закалка от 900°С, масло Закалка от 89О°С, масло Скорость, 700 10' 10" 650 690 Ю" 4 750 10' 740 3 4 Степень де- Размер зерформации. на, мкм % Окончательное деформирование Скорость, Температура, °С 3 4 195 55 З-Ю" 4 240 60 703 10* 4 233 58 7.0 7^0 Ю" 98 80 69 8,2 735 50 3,0 713 10* Iff 10* 2 4 60 2.4 705 5 70 2,3 50 40 G Удлинение. Напряжение течения, МПа % 2 СО о сэ 75 сэ 13003 Упорядник Замовлення 4038 Техред М.Моргєнтал КоректорГл.Філь Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м, Ужгород, вул.Гагаріна, 101