Кривые самоотпуска для некоторых арматурных сталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кривые самоотпуска для некоторых арматурных сталей

Рис. 1. Схема отбора проб с наружного и внутреннего участков мотка. Различные (1, 2, 3 и 4) наружные участки мотка

Таблица 1. Химический состав исследуемых сталей

Рис. 2. Зависимость механических свойств арматурного проката диаметром 6 мм из стали марки Ст3пс от температуры самоотпуска

На рис. 2 показаны результаты механических испытаний 480 образцов арматурного проката (по 40 образцов с 12 мотков), отобранных с внутренних участков мотков, охлажденных до температур 600 ? 870 ?C. Диаметр проката _ 6 мм, марка стали _ Ст3пс. Аналогичные зависимости были получены для проката диаметра 6 и 8 мм изготовленного из сталей марок Ст3пс, Ст5пс и 35ГС. Во всех случаях температура смотки лежала в интервалах от 550 до 900 ?C. Пробы отбирали от каждого мотка с внутренних участков (по 40 штук) и от различных (1, 2, 3 и 4) наружных участков (по 10 штук от каждого участка). Средние значения и среднеквадратичные отклонения различных выборок сравнивали между собой [5]. Прочностные свойства сравнивали с точностью ± 10 Н/мм2, пластические _ ± 1 % (абс.)

арматурный температура сечение моток

Рис. 3. Влияние температуры самоотпуска на механические свойства арматурного проката, изготовленного из исследуемых марок стали

Влияние диаметра проката (6 и 8 мм) на зависимость св-ва = f(t?со) не обнаружили. На основании этого исследуемые выборки для каждой марки стали объединяли. Влияние температуры самоотпуска на предел текучести ?т, временное сопротивление ?в и относительное удлинение (пятикратное ?5 и равномерное ?р) показано на рис. 3. Для всех исследуемых зависимостей можно выделить ряд особенностей.

Эффект упрочнения начинается при достижении некоторой температуры начала термомеханического упрочнения. Для исследуемых марок стали эта температура лежит в районе 720 ? 740 ?C. Проведенные исследования микроструктуры образцов позволяют предположить, что процесс бездиффузионного распада аустенита начинается при более высоких температурах самоотпуска, т.е. явление подкала (подкалки) должно предшествовать началу термомеханического упрочнения. И наоборот _ организовать при одностадийном охлаждении термомеханическое упрочнение без образования в структуре проката продуктов бездиффузионного или промежуточного превращения невозможно.

При снижение температуры самоотпуска с температуры конца прокатки до температуры начала термомеханического упрочнения сдаточные свойства арматурного проката не отличаются от свойств проката в горячекатаном состоянии. Эта особенность показана, например, в работе [2]. При дальнейшем снижении температуры самоотпуска прокат начинает упрочняться. Для исследуемых марок стали в исследуемом диапазоне прирост прочности практически одинаковый и составляет, грубо, 130 ? 150 Н/мм2 на каждые 100 ?C снижения температуры самоотпуска. По-видимому это соотношение характеризует закаливаемость стали. Для сталей марок Ст5пс и 35ГС закаливаемость практически одинаковая, для Ст3пс _ несколько ниже. В отличие от [2] температура начала термомеханического упрочнения составила 720 ? 740 ?C, вместо 850 ?C. Закаливаемость также не совпадает: 130 ? 150 Н/мм2 на каждые 100 ?C вместо 100 Н/мм2 на каждые 100 ?C. Однако факт того, что зависимость прочности от температуры самоотпуска можно считать линейной подтверждается. От температуры начала термомеханического упрочнения до 600 ? 550 ?C зависимость св_ва = f(t?со) практически линейная. Дальнейший ход упрочнения исследовать не удалось. Остаточное среднеквадратичное отклонение для предела текучести и для временного сопротивления составляет 12 ? 16 Н/мм2, для относительного удлинения _ 1.0 ? 1.2 %.

Полученные кривые самоотпуска позволяют разрабатывать новые режимы термомеханического упрочнения проката в потоке стана или производить анализ существующих режимов.

В первом приближении, можно порекомендовать следующую упрощенную методику разработки или анализа режимов:

1. В горячекатаном состоянии арматурные стали обеспечивают прочности, приведенные в таблице 2.

2. Охлаждение проката до температуры 750 ?C не приводит к заметному повышению прочности арматурного проката.

3. Дальнейшее снижение температуры самоотпуска приводит к упрочнению металла примерно в линейной зависимости 150 Н/мм2 на каждые 100 ?C. Относительное удлинение уменьшается на 2 % (абс.) на каждые 100 ?C.

Описываемые закономерности характерны до температуры самоотпуска 550 ?C. Отметим, что приведенные закономерности описывают изменение средних значений механических свойств. Для разработки технологии необходимо обеспечить определенный запас свойств, обусловленный их неоднородностью и принятым уровнем надежности.

Таблица 2. Классы прочности различных арматурных сталей, обеспечиваемые в горячекатаном состоянии [4]

Знак ? означает, что механические свойства горячекатаного проката из рассматриваемой марки стали в большинстве случаев обеспечивают получение требуемых свойств, но вероятность их невыполнения выше требуемых 5 %.

Помимо исследований зависимости св-ва = f(t?со) проведены исследования неоднородности механических свойств по сечению мотка. Изучение неоднородности механических свойств термомеханически упрочненного арматурного проката по сечению мотка производили путем испытаний образцов, отобранных с различных участков мотка (см. рис. 1). Величины механических свойств образцов, отобранных с различных (1, 2, 3 и 4) наружных участков мотка значимых различий (точность ± 10 Н/мм2) не имели. Разница между уровнем свойств внутренних и наружных участков мотка оказалась значимой _ внутри мотка прочностные свойства проката в среднем ниже на 40 ? 60 Н/мм2. Следует отметить, что влияния температуры самоотпуска на этот показатель не обнаружили. Для примера на рисунке 4 показана разница между средними значениями величины предела текучести образцов арматурного проката, отобранных от наружных участков мотка и от внутренних для различных температур самоотпуска. Марка стали _ Ст3пс, диаметр проката _ 6 мм. Примерно такая же картина наблюдается для прочностных свойств арматурного проката диаметра как 6, так и 8 мм для всех исследуемых марок стали. Исследования неоднородности пластических свойств по сечению мотка не позволило выявить значимого (точность ± 1 %) различия в величинах пятикратного относительного удлинения в месте разрыва и равномерного относительного удлинения. Таким образом, в результате неоднородности охлаждения арматурного проката по сечению мотка, прочность внутренних участков в среднем на 50 Н/мм2 меньше, чем наружных. Эта величина остается практически неизменной для температуры смотки в интервале 600 ? 900 ?C и для сталей марок Ст3пс, Ст5пс и 35ГС.

Выводы

1. Исследованы зависимости предела текучести, временного сопротивления, пятикратного и равномерного относительного удлинения арматурного проката от температуры конца ускоренного охлаждения. Полученные зависимости предложено называть кривыми самоотпуска.

2. Показано существование некоторой температуры начала термомеханического упрочнения. Ускоренное охлаждение проката до более высоких температур не приводит к заметному изменению механических свойств. Охлаждение до температур ниже температуры начала термомеханического упрочнения приводит к росту прочностных и снижению пластических свойств.

Рис. 4. Разница между значениями предела текучести наружных и внутренних витков арматурного проката диаметром 6 мм из стали марки Ст3пс

3. Для исследованных марок стали Ст3пс, Ст5пс и 35ГС температура начала термомеханического упрочнения составила 720 ? 740 ?C. Рост прочностных свойств составил 130 ? 150 Н/мм2, снижение пластических _ 2 % (абс.) на каждые 100 ?C снижения температуры самоотпуска.

4. Исследована неоднородность механических свойств арматурного проката диаметром 6 и 8 мм по сечению мотка массой 500 кг. Показано, что прочностные свойства проката в середине сечения мотка в среднем на 50 Н/мм2 выше, чем на поверхности. Зависимость этой величины от температуры самоотпуска, диаметра проката и марки стали не обнаружена.

Библиографический список

1. И.Г.Узлов, В.В.Парусов, Р.В.Гвоздев, О.В.Филонов Управляемое термическое упрочнение проката. _ К.: Технiка, 1989. _ 118 с.

2. Исследование влияния температуры конца прокатки и температуры поверхности раската в период охлаждения на свойства / В.Т.Худик, В.Т.Черненко, В.А.Шеремет и др. // Теория и практика металлургии. _ 2001. _ № 2. _ С. 41 _ 42.

3. В.И.Губинский, А.Н.Минаев, Ю.В.Гончаров Уменьшение окалинообразования при производстве проката. _ К.: Технiка, 1981. _ 135 с.

4. Марочник сталей и сплавов / В.Г.Сорокин, А.В.Волосникова, С.А.Вяткин и др.; Под общ. ред. В.Г.Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989. _ 640 с.

5. Таблицы математической статистики. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. _ М.: Наука, 1983. _ 416 с.

Размещено на Allbest.ru