Патентирование

05

мая

Новости
Патентирование
Патентирование


Патентирование как термическая обработка пока практически незаменимо при производстве высокопрочной стальной проволоки. Оно заключается в нагреве проволоки выше верхней критической температуры Ас3, при которой сталь переходит в аустенит, выдержке при этой температуре, погружении в среду с температурой 450—550 °С и охлаждении на воздухе. Патентирование проводят на специальных агрегатах, включающих в основном нагревательную печь, ванну с расплавом соли (или свинца) и размоточно-намоточные устройства.

Ниже линий Ас3 и Аст из аустенита в зависимости от Марки углеродистой стали начинается выделение феррита или цементита, а несколько ниже линий А1 начинается и при этой же температуре заканчивается превращение всего оставшегося аустенита в перлит.

ПатентированиеЭти изменения в структуре происходят при низких скоростях охлаждения. В зависимости от скорости охлаждения получают различные структуры. Это хорошо иллюстрируется С-образной диаграммой изотермического распада аустенита (рис. 1). Превращение переохлажденного аустенита в ту или иную структуру, протекающее при постоянной температуре t, называется изотермическим.

По вертикальной оси диаграмм изотермического превращения откладывают температуры t переохлажденного аустенита, а по горизонтальной — время t. Изотермическое превращение может протекать только в интервале от до Мн. Кривая I характеризует устойчивость переохлажденного аустенита при различных температурах. Одновременно она указывает момент начала изотермического превращения аустенита.

Таким образом, пользуясь диаграммой, можно определить для данной стали при заданной температуре время, в течение которого будет происходить изотермическое превращение аустенита.

Например, для стали У8 при 600 °С устойчивость аустенита будет характеризоваться отрезком аа1 (см. рис. 1), а время изотермического превращения при этой же температуре— отрезком шаг. По диаграмме можно также определить устойчивость аустенита и время его изотермического превращения и при других температурах. Как видно из рис. 1, диаграмма изотермического превращения аустенита имеет следующие области микроструктур; выше температуры А1 — аустенит; ниже температуры Мн — мартенсит и остаточный аустенит; между температурами А1 и Мн — переохлажденный аустенит (левее кривой I) и перлит, сорбит, обычный троостит и игольчатый троостит (правее-линии II); эти структуры расположены в определенном интервале температур.

В результате патентирования получают микроструктуру сорбит, состоящую из смеси феррита и цементита. Цементит в такой структуре характеризуется чрезвычайной измельченностью и равномерным расположением тончайших цементитных пластинок в ферритной массе. Сама же ферритная масса состоит из сравнительно крупных участков. Все это обеспечивает патентированной проволоке высокую пластичность и хорошие прочностные свойства.

Принято оценивать процесс патентирования временем завершения внутреннего превращения металла (распада аустенитной составляющей) в ванне с расплавленной средой. Это время обычно определяет скорость прохождения проволоки через патентировочный агрегат, а следовательно, и производительность.

Рассмотрим влияние основных факторов на процесс патентирования.

Влияние химического состава. Увеличение содержания углерода до 0,9 % уменьшает скорость внутреннего превращения металла в ванне с расплавом. При содержании углерода более 0,9 % скорость превращения возрастает.

Легирующие добавки, кроме кобальта, в углеродистой стали для патентирования нежелательны, так как при этом требуется увеличение выдержки проволоки в ванне с расплавом. Особенно сильно задерживают внутреннее превращение (распад аустенита) легирующие добавки: хром, никель, марганец, кремний и медь. Чтобы не допустить-завышенного содержания этих элементов в стали для патентирования, в технических условиях оговорены эти требования.

Влияние температуры и выдержки при нагреве. Температуру нагрева проволоки при патентировании следует выбирать в зависимости от марки стали и диаметра заготовки. Стали с относительно низким содержанием углерода следует нагревать при более высокой температуре, чем стали с повышенным содержанием углерода, так как критические точки внутреннего превращения у низкоуглеродистых сталей имеют более высокие значения. Практикой установлено, что нагрев при повышенных температурах патентирования ведет к росту зерен металла, повышению его пластичности и улучшению свойств по испытанию на. перегиб и скручивание. Однако при таком нагреве печь быстрее выходит из строя, увеличиваются время превращения металла в ванне с расплавом и толщина образующейся окалины.

Рекомендуется температуру нагрева проволоки при патентировании определять по формуле

t=900-50(С-0,2)÷10(d-1)

где С — содержание углерода, %; d — диаметр проволоки, мм.

В нагревательной печи проволока должна быть прогрета до заданной температуры по всему сечению и выдержана при этой температуре определенное время.

Как показал опыт, качество проволоки, полученной при патентировании с применением электроконтактного нагрева, выше, чем при обычном нагреве в муфеле.

Влияние температуры и циркуляции расплава. Температуру расплава соли или свинца при патентировании выбирают в зависимости от химического состава металла по специально построенным для каждой стали С-образным диаграммам и данным практики. По С-образным диаграммам можно определять время, за которое происходят внутренние превращения в стали при разных температурах в ванне с расплавом. Оптимальный интервал температур охлаждающей среды для патентировании углеродистых Сталей составляет 450—550 °С.

Циркуляция расплава в ванне для патентировании,осуществляемая механическим и пневматическим перемешиванием, а также другими способами, ускоряет охлаждение проходящей через ванну проволоки и повышает однородность ее структуры и свойства металла.

Продолжительность выдержки проволоки в расплаве должна быть не менее времени, необходимого для распада аустенита. Если это не будет соблюдено, то распад переохлажденного до температуры ванны аустенита произойдет на воздухе с образованием непластичных структур. Время распада аустенита при различных температурах также определяют по С-образным кривым. Его находят путем опробования различных вариантов обработки и последующего изучения получаемых структур. Чрезмерно длительные выдержки проволоки в ванне нежелательны.

Охлаждающие среды. В качестве охлаждающих сред при патентировании используют расплавы солей (NaNO2, NaNO3), а для ответственной проволоки — расплав свинца.

Влияние диаметра проволоки. С увеличением диаметра проволоки скорость охлаждения ее в ванне с расплавом уменьшается и процесс внутреннего превращения стали происходит при изменяющейся температуре. Это обстоятельство приводит к неоднородности структуры и понижению механических свойств проволоки. Для достижения однородной структуры толстой проволоки температуру нагрева ее принимают более высокой, чем для тонкой проволоки, а температуру расплава более низкой.

В табл. 1 приведены режимы патентирования стальной проволоки.

Таблица 1. Рекомендуемые температуры нагрева (знаменатель) проволоки диаметром от 1,0 до 6,0 мм и охлаждающей среды (солей) (числитель) при патентировании (И. А. Юхвец)

Патентирование







Предложено проводить патентирование при более низких температурах распада переохлажденного аустенита, в котором обеспечивается (см. рис. 1) получение структуры верхнего и нижнего игольчатого троостита (верхнего и нижнего бейнита). Благодаря большей прочности патентированной заготовки в этом интервале удается получать более высокую прочность проволоки после волочения.

Превращение в бейнитном интервале требует более длительных выдержек, чем при обычном патентировании. Эта трудность устраняется введением в сталь добавок кобальта, ускоряющих распад аустенита. Производство проволоки с использованием интервала бейнитных превращений требует доработки технологических процессов, а также! специального оборудования.




Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Информация

Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 1 дней со дня публикации.