Термическая обработка углеродистой листовой стали

ПРОТИВОФЛОКЕННАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

При производстве толстолистовой стали тер­мической обработке для предотвращения об­разования флокенов подвергают слябы (при прокатке на лист толщиной <40 мм) или сля­бы и листы (при конечной толщине листа >40 мм).

Режимы противофлокенной термической об­работки зависят от химического состава стали и толщины проката и приведены в разделе 33.

Горячекатаные и холоднокатаные листы и ру­лоны получают из углеродистых сталей обык­новенного и повышенного качеств. Технические требования, предъявляемые к толстолистовой горячекатаной стали, предусмотрены ГОСТ 1577—70 и ГОСТ 4041—71, к тонколистовой горячекатаной и холоднокатаной — ГОСТ 16523—70 и ГОСТ 9045—80.

Для тонколистовой холоднокатаной низко, углеродистой качественной стали для холодной штамповки (ГОСТ 9045—80) в зависимости от способности к вытяжке (ВГ —весьма глубокой СВ — сложной, ОСВ — особо сложной, ВОСВ — весьма особо сложной) устанавлива­ются требования к механическим свойствам (табл. 34.3), глубине сферической лунки при испытаниях по Эриксену (табл. 34.4). Микро­структура — структурно-свободный цементит оценивается по ГОСТ 5640—80, шкала 1:

Категория стали ВГ и СВ ОСВ, ВОСВ

Балл, не более 3 2

Номер (балл) зерна феррита —6—9 (ГОСТ 5639—65).

На способность углеродистой стали к глубо­кой вытяжке значительное влияние оказывают величина, форма и однородность зерен фер­рита.

Допускается неравномерность зерна феррита в пределах двух смежных номеров. Нормы по величине зерна феррита относятся к структу­ре с равноосными зернами. Для структуры с зерном вытянутой формы балл зерна не опре­деляется.

Горячекатаные листы и рулоны из углеродис­той стали поставляют без термической обра­ботки, если необходимый комплекс механиче­ских свойств стали обеспечивается при охлаж­дении с температуры конца прокатки и смотки полосы в рулон. Для достижения оптимальной микроструктуры и свойств стали необходимо, чтобы температура конца прокатки была выше температуры превращения Ar ₃и последниепроходы также отвечали области выше ука­занной температуры. Температура Ar ₃для низкоуглеродистых сталей с 0,1—0,3 % С на­ходится в пределах 835—860 °С. Окончание прокатки при температуре, значительно превы­шающей Лг₃, нежелательно, особенно при ру­лонном способе производства, так как при за­медленном охлаждении с этой температуры сталь приобретает крупнозернистую структуру с крупными частицами цементита по границам зерен. Конечная структура горячекатаной ста­ли зависит также и от степени деформации на заключительной стадии прокатки. Величина зерен аустенита, а значит, и величина конеч­ного ферритного зерна тем меньше, чем больше степень обжатия при прокатке, чем ближе тем­пература конца прокатки к температуре Ar ₃(рис. 34.7).

Особенно жесткие требования предъявляются к температурным режимам конца прокатки и смотки полосы из раскисленных алюминием не­стареющих сталей для глубокой вытяжки. В этих сталях оптимальная конечная структура (вытянутые ферритные зерна) достигается при температурах конца прокатки 840—880 °С, т. е. выше Ar ₃, быстром охлаждении металла и смотке его в рулон при 540—620 °С.

Для стареющей стали оптимальная темпера­тура конца прокатки 840—900 °С, температура смотки полосы в рулон 600—650 °С.

Режимы термической обработки. Горячеката­ные листы, механические свойства которых не соответствуют требованиям приведенных выше стандартов, нормализуют или отжигают.

Рис. 34.7. Диаграмма рекристаллизации горячеката­ной низкоуглеродистой стали 08

Нормализацию проводят в проходных роли­ковых, а отжиг — в проходных печах и печах садочного типа. При термической обработке в проходных роликовых печах листы толщиной <2,0 мм укладывают пачками (по 2—3), а тол­щиной >2,0 мм — поштучно. Чтобы не повре­дить поверхность полуфабрикатов, их уклады­вают на подкладочные листы. Общая продол­жительность нагрева зависит от толщины лис­та и распределения температур по зонам печи (при двустороннем нагреве 0,8—1,0 мин/мм, при одностороннем 2,0—4,0 мин/мм). По вы­ходе из печи листы охлаждают на открытом рольганге или в потоке воздуха от вентилято­ров, установленных вдоль рольганга. После отжига в проходных печах необходимо замед­ленное охлаждение. Обычно зона замедленного охлаждения — участок рольганга, закрытый крышками, футерованными огнеупорным кирпи­чом. Режимы нормализации и отжига тонко­листовой горячекатаной углеродистой стали приведены в табл. 34.5.

Термическая обработка холоднокатаных лис­тов и рулонов (отжиг и нормализация) про­изводится для снятия наклепа, возникшего в процессе холодной прокатки, повышения плас­тичности и получения необходимой структуры. При отжиге в стали должны полностью про­ходить процессы, обеспечивающие получение рекристаллизованного феррита с оптимальной конечной величиной зерна и сфероидизация це­ментита. Величина зерен феррита зависит от степени деформации и температуры нагрева (рис. 34.8). В стали, раскисленной алюминием, при отжиге должны быть созданы условия для роста рекристаллизованных зерен; у всех не­стареющих сталей находящиеся в твердом рас­творе азот и углерод должны быть связаны в стабильные нитриды и карбиды. При охлажде­нии с температуры отжига необходимо огра­ничивать пересыщение феррита элементами внедрения, увеличивающими склонность стали к старению. Рулоны и листы следует отжигать в защитной атмосфере или в вакууме. Большую часть качественных холоднокатаных сталей подвергают рекристаллизационному отжигу. Нормализацию проводят лишь в том случае, если микроструктура после горячей прокатки была неблагоприятной.

Рис. 34.8. Диаграмма рекристаллизации холоднока­таной низкоуглеродистой стали 08

Рекристаллизационный отжиг может быть длительным (для рулонов) или кратковремен­ным (для полос в развернутом состоянии).

При длительном отжиге рулоны нагревают не выше температуры Ас ₁После отжига в ин­тервале Ас ₁— Ас ₃ возникает разнозернистость, вызванная частичной перекристаллизацией и ростом перекристаллизованных ферритных зе­рен. Разнозернистость ухудшает способность стали к глубокой вытяжке. Кроме того, при последующем медленном охлаждении с темпе­ратур выше Ас ₁по границам зерен феррита образуются крупные выделения структурно-свободного цементита.

Рекристаллизационный отжиг рулонной по­лосы для глубокой вытяжки обычно проводят в интервале 640—720 °С, благоприятном для рекристаллизации и роста зерен феррита, сфероидизации и коагуляции цементита. Выбор температуры отжига зависит также от уровня технического оснащения печей (прежде всего от точности регулирования теплового режима) объема отжигают при более низких темпера­турах, так как в этом случае возрастает об­щее время нагрева и увеличивается опасность слипания полосы в рулоне. Поэтому при от­жиге рулонов в многостопных колпаковых пе­чах температура термической обработки обыч­но не превышает 690 °С, в то время как в од­ностопных колпаковых печах отжиг произво­дится при 700—730 °С.

Скорость нагрева рулонов в колпаковых пе­чах 10—50 °С/ч, причем общее время нагрева (в зависимости от типа печи и массы садки) достигает 20—30 ч.

Продолжительность выдержки устанавлива­ют так, чтобы процесс рекристаллизации за­вершился во всем объеме металла садки, а не­равномерность механических свойств не выхо­дила за пределы технических требований. Вре­мя выдержки при длительном отжиге мало влияет на величину рекристаллизованных зе­рен. При отжиге нестареющих сталей, содер­жащих алюминий, температуру нагрева необ­ходимо устанавливать на верхнем пределе и увеличивать продолжительность выдержки, так как алюминий, который в результате ускорен­ного охлаждения после прокатки остается в a-твердом растворе, замедляет процесс рекрис­таллизации.

Дата добавления: 2015-06-27