способ получения булатной стали

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУЛАТНОЙ СТАЛИ, включающий изготовление заготовок и их ковку, отличающийся тем, что на поверхность заготовок из низкоуглеродистой стали наносят слой белого чугуна, после чего проводят пакетирование, нагрев под ковку проводят до температуры выше 730^oС с выдержкой 5 - 10 с, после чего проводят ускоренное охлаждение до температуры ниже 730^oС, при которой и осуществляется ковка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению композиционной стали, а именно к производству стали с высокими механическими и особенно режущими свойствами и булатным узором.

Известны способы формирования булатного узора за счет получения слитка, состоящего из частиц железа и выокоуглеродистой стали. Деформирование такого слитка различными способами приводит к формированию булатного узора с различными рисунками. В этом случае узор получается за счет феррито-перлитной композиционной структуры и поэтому такой булат имеет не самые высокие свойства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ формирования булатного узора путем выплавки высокоуглеродистой стали, медленного охлаждения слитка и последующей ковки при определенных температурах в разных направлениях.

Микроструктура булатной стали, полученной способом выплавки, представляет собой неравномерное распределение цементита, округленные зерна которого образуют скопления, хорошо видимые на темном фоне троостита. Таким образом, в этом случае узор обусловливается зернами цементита и булат имеет значительно более высокие механические свойства. С другой стороны известно, что скопление цементных зерен в перлитной матрице затрудняет ковку булата и ухудшает его обрабатываемость.

Цель изобретения значительное упрощение способа получения булата с высокими механическими свойствами и повышение его пластичности за счет получения структуры с распределением зерен цементита в пластичной аустенитной матрице.

Поставленная цель достигается тем, что на поверхность пластин из низкоуглеродистой стали путем цементации наносятся слои белого чугуна заэвтектического состава. После этого пластины шлифуются, обезжириваются, пакетируются и куются с целью исключения окисления в период нагрева под ковку пластины помещаются в рубашку из тонкого листового железа и куются вместе с ней.

Нагрев под ковку осуществляется следующим образом. Быстрый нагрев до температур выше 730^оС, выдеpжке 5-10 с, после чего производят быстрое охлаждение до температуры ниже 730^оС и ковку при этой температуре. Такой режим нагрева под ковку обеспечивает получение булатного узора, формирующегося структурами мелкоигольчатого троостита и цементита, находящимся в пластичной аустенитной матрице. Таким образом, появляются приемы изготовления булатной стали, не совпадающие с известными решениями. Решение обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 показана микроструктура литого булата с цементитными прослойками в аустенитной матрице, полученная предлагаемым способом; на фиг. 2 и 3 макроструктура Златоустовского Аносовского булата и макроструктура булата, полученного предлагаемым способом, соответственно.

П р и м е р 1. Три полосы из ст.20 размерами 150х50х15 мм прошлифовали и обезжирили. Методом электроконтактной цементации 30-40% поверхности пластин покрыли белым чугуном заэвтектического состава, причем покрытие осуществляли в виде полос шириной до 2 мм и глубиной до 1 мм. Полосы больших размеров вызывают трещины при ковке. Поверхность полос прошлифовали, обезжирили и сделали пакет из трех полос, который поместили в рубашку из листового железа из ст.3.

Полученную заготовку нагрели до 800^оС, выдержали 5 с (меньшее время выдержки фиксировать практически невозможно), быстро охладили до 680^оС и проковали, используя фигурные штампы. После ковки получили заготовку с типичным булатным узором и структурой булата (фиг. 1 и 3).

П р и м е р 2. Три полосы из ст.20 путем электроконтакной цементации покрыли белым чугуном и пакетировали. Нагрев под ковку осуществляли до температуры ниже 730-680^оС, после чего ковали. Металл во время ковки трещал, пластичность его была низкая, получить компактную заготовку не удалось.

П р и м е р 3. Три полосы из стали 20 путем электроконтактной цементации покрыли белым чугуном и пакетировали.

Нагрев под ковку осуществляли следующим образом: нагрев до 800^оС, выдержка 15 с, быстрое охлаждение до 680^оС и последующая ковка. Металлографический анализ поковки показал, что значительная часть карбидов (цементита) растворилась в аустените, булатный узор проявляется плохо. Таким образом, предлагаемый способ дает возможность получать булатную сталь, отличающуюся макроструктурой и высокой пластичностью. Технология приготовления булатной стали намного упростилась.