способ термической обработки листовой малоуглеродистой стали

Формула изобретения

1. Способ термической обработки листовой малоуглеродистой стали, включающий охлаждение после горячей прокалти до средне-массовой температуры 600 300^oС со скоростью более 10^oС, нагрев до температуры отпуска с заданной скоростью и охлаждение, отличающийся тем, что температуру и скорость нагрева под отпуск устанавливают пропорционально температуре и скорости охлаждения после горячей прокатки по следующим зависимостям:

t_отп 787,5+1,25 V_охл - 0,25 t_к._охл,

V_нагр= 410 2 V_охл 0,4 t_к._охл,

где t_отп температура нагрева металла при отпуске, ^oС;

V_нагр средняя скорость нагрева металла при отпуске, ^oС/мин;

V_охл средняя скорость ускоренного охлаждения металла после горячей прокатки, ^oС/с;

t_к. _охл среднемассовая температура металла в конце ускоренного охлаждения, ^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что среднюю скорость охлаждения листов после прокатки устанавливают пропорционально углеродному эквиваленту по зависимости

V_охл= 100 130 C_экв,

где С_экв углеродный эквивалент,

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству термически обработанного листового проката из углеродистых и низколегированных сталей с прокатного нагрева.

Известны способы термической обработки листового проката из углеродистых и низколегированных сталей, включающие закалку с прокатного либо печного нагревов и последующий отпуск при температурах 650 700^oC с продолжительностью выдержки 2 4 мин на 1 мм толщины обрабатываемого металла [1 3]

Указанные способы термообработки требуют значительных затрат времени на проведение отпуска и, в основном, не обеспечивают получение высокого комплекса механических свойств.

Известен способ термической обработки толстолистового проката, включающий закалку с печного нагрева и последующий ускоренный отпуск при температурах 660 730^oC, осуществляемый путем непрерывного нагрева (без выдержки) металла и проходных роликовых печах, имеющих температуру 950 980^oC [4]

Отсутствие выдержки при ускоренном отпуске компенсируется повышение температуры нагрева на 20 50^oC по сравнению с обычным отпуском. Данный способ, хотя и приводит к значительному сокращению длительности отпуска, однако не обеспечивает сочетания высокой прочности и пластичности термоупрочненного металла, а также получения стабильно высоких значений ударной вязкости, так как режим отпуска назначается без учета влияния условий закалки, параметры которой не регламентируется, что не позволяет достичь максимального улучшения всего комплекса механических свойств.

Применение полной закалки в известном способе (интенсивное охлаждение осуществляется до температур не выше 50 60^oC) приводит в ряде случаев к формированию устойчивых к отпуску структур закалки, в результате чего ускоренный отпуск без выдержки не всегда обеспечивает протекание необходимых структурных изменений в сталях, что в конечном итоге и определяет относительно низкий и нестабильный уровень свойств.

В качестве прототипа выбрано техническое решение [5] предусматривающее охлаждение листового металла после горячей прокатки до среднемассовой температуры 600 300^oC со скоростями более 10^oC/с, и последующий ускоренной отпуск при температурах 620-680^oC, проводимый в проходных роликовых печах с температурой 950 980^oC.

Однако данный способ не позволяет выбирать оптимальные параметры ускоренного отпуска, с точки зрения получения наиболее высоких и стабильных показателей механических свойств, и, в первую очередь, ударной вязкости листового проката, так как не учитывает влияния условий охлаждения при закалке, а также изменение химического состава сталей за счет колебания в них содержания углерода и легирующих элементов, оказывающих заметное воздействие на необходимую скорость охлаждения при закалке, а следовательно, и характер формирующихся при этом структур.

Отсутствие регламентированной скорости нагрева при отпуске не всегда может обеспечить полноту протекания необходимых структурных изменений в закаленных сталях, что обусловлено различной длительностью пребывания проката различной толщины в температурном интервале 600 700^oC, ответственном за формирование структуры и свойств при высоком отпуске.

Целью предлагаемого изобретения является повышение комплекса механических свойств листового проката, в частности, характеристик ударной вязкости.

Поставленная цель достигается тем, что при термической обработке листовой малоуглеродистой стали, включающей охлаждение после горячей прокатки до среднемассовой температуры 600 300^oC со скоростями более 10^oC/с и последующий ускоренный отпуск, температуру и скорость нагрева металла при ускоренном отпуске устанавливают в зависимости от условий предшествующего ускоренного охлаждения по уравнениям

t_отп 787,5 + 1,25 V_охл 0,25 t_к.охл,

V_нагр 410 2 V_охл 0,4 t_к.охл,

где

t_отп температура нагрева металла при отпуске, ^oC;

V_нагр средняя скорость нагрева металла при отпуске, ^oC/мин;

V_охл средняя скорость ускоренного охлаждения металла после горячей прокатки, ^oC/с;

t_{к охл} среднемассовая температура окончания ускоренного охлаждения, ^oC.

Среднюю скорость охлаждения листов после окончания горячей прокатки устанавливают в зависимости от значений углеродного эквивалента данной марки стали по уравнению:

V_экв 100 130 C_экв

где C_экв углеродный эквивалент, рассчитываемый по стандартной формуле (ГОСТ 19281-89).

Верхние значения температуры ускоренного отпуска ограничиваются положением критической точки Ac1, которая определяется химическим составом стали и зависит от исходных структур, т.е. условий закалки, и скорость нагрева.

С увеличением скорости нагрева металла при отпуске до 100 - 150^oC/мин, что достигается при нагреве а печи с температурой 950 - 980^oC, критическая точка Ac1 повышается на 10 30^oC, в результате чего обеспечивается возможность проведения ускоренного отпуска при более высоких температурах, не опасаясь перегрева стали.

Минимальная скорость охлаждения металла при закалке (ускоренном охлаждении) выбирается из условия формирования бейнито-мартенситной структуры без наличия избыточного феррита, что определяется устойчивостью переохлажденного аустенита данной стали.

Верхние значения скоростей охлаждения ограничиваются критической скоростью закалки и определяются возможностями используемых для этих целей охлаждающих устройств.

Проверка предлагаемого способа выполнена в условиях промышленного стана 2800.

Листы толщиной 20 мм из низколегированной стали 10ХСНД после горячей прокатки ускоренно охлаждали водой до температуры 500^oC со скоростью 50^oC/с. далее на воздухе, после чего подвергали ускоренному отпуску в проходных роликовых печах. Параметры ускоренного отпуска выбирались в зависимости от предшествующего охлаждения по предлагаемым уравнениям.

Температура отпуска составляла 725^oC скорость нагрева - 110^oC/мин. Скорость нагрева листов при отпуске регулировалась контролируемым перепадом температур между металлом и нагреваемой средой (печью).

Для получения сравнительных данных параллельно проводилась обработка листового проката из этой же стали по известному способу.

Листы после прокатки охлаждали до 500 600^oC со скоростями 50^oC/с т подвергали ускоренному отпуску при 620 650^oC с нагревом в печах с температурой 950 980^oC.

Результаты механических испытаний термоупрочненных листов приведены в таблице.

Анализ результатов показывает, что предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает получение более высокого и стабильного комплекса механических свойств.