2. Критические температуры при нагреве

Ас₁ - температура образования аустенита из перлита;

Ас₃ - конец превращения феррита в аустенит и образование однородной структуры аустенита.

Температуры критических точек приведены в таблице 3.

Таблица 3. Температура критических точек, °С [1] :

Ac1	Ас3
750	782

Легирующие элементы, растворяясь в железе, влияют на температуру его полиморфных превращения, т.е. на точки А₃ и А₄. Марганец и никель, содержащиеся в стали, расширяют γ-область, т.е. снижают точку А₃ и повышают точку А₄. Кремний, хром, ванадий, сужают γ-область, т.е. повышают точку А₃ и снижают точку А₄.

Влияние элементов на точку Ас₁ обусловлено их действием на температуру α→γ- превращения и температуру диссоциации карбидов. Марганец и никель снижают Ас₁, а кремний повышает ее.

Температуры Ас_{1 и} Ас₃ можно рассчитать по эмпирическим формулам.

По нижнему пределу температура Ac₁ будет иметь значение:

°С,

по верхнему °С

Точки Ас_3, рассчитанные по формуле:

и будут равняться по нижнему и верхнему пределу 773,2°С и 786,96°С соответственно.

3. Превращения переохлажденного аустенита в изотермических условиях и при непрерывном охлаждении

Рисунок 3.1. Изотермическая (а) и термокинетическая (б) диаграммы превращения стали марки 50ХГФА (Химический состав, % масс.: 0,50 С; 0,26 Si; 0,91 Mn; 1,07 Cr; 0,06 Ni; 0,12 V. Температура нагрева 840 ºC).

В легированных сталях скорость распада аустенита замедляется за счет уменьшения скорости диффузии, кривые распада сдвигаются вправо, что позволяет получить мартенсит при меньших скоростях охлаждения.

4. Определение верхней критической скорости закалки

Для стали 50ХГФА эта скорость определяется началом перлитного превращения t_min = 650^oC и τ_min=70c.

V_вкз= ; V_вкз= =1,71^оС

5. Определение температуры начала мартенситного превращения

Мн – температура начала мартенситного превращения, рассчитываем по формуле Попова[3]:

Температура мартенситного превращения по нижнему пределу

,

по верхнему пределу

.

6. Технология выплавки и последующей термомеханической обработки

Сталь марки 50ХГФА может выплавляться двумя способами:

А. Выплавка с полным окислением

I. Шихта

1.1. Лом железа: по СТУ 71-120—65 или катаная заготовка по ЧМТУ 1-425—68 для ЭИ336; чугун; кокс или электродный бой. Не допускается применение отходов сталей, легированных титаном, азотом, цирконием. Плевки шихтуются на получение в первой пробе по расплавлении: углерода — из расчета окисления на кипе не менее 0,30%; хрома — не более 0,30% для марок, не содержащих хром.

II. Расплавление и окислительный период

2.1. выплавка производится: А. С полным окислением (на свежей шихте); Б. Переплавом отходов без окисления (сплавлением); В. Переплавом отходов с применением кислорода.

2.2. За время кипа окисляется не менее 0,3% углерода.

2.3. Перед скачиванием шлака в металле должно быть: содержание углерода в металле к моменту скачивания шлака должно быть на 0,03—0,05 % ниже нижнего предела с учетом вносимого ферросплавами, но не менее 0,1 %

III. Рафинировка

3.1. Рафинировка проводится под слабокарбидным или белым шлаком.

3.2. За 2—3 мин. до выпуска в металл на штангах вводится алюминий 0,5 кг/т — для 50ХГ(А), 50ХГФА, 60С2Г; 0,3 кг/т — для остальных сталей.

4.3. Длительность рафинировки 1 час...1 час 40 мин., в том числе выдержка металла под белым или слабокарбидным шлаком не менее 40 мин.

3.4. При выплавке стали ЭИ336 за 20—30 мин. до выпуска присаживается медь марки Мз на среднее содержание с учетом остаточного.

3.5. Температура металла в ковше после выпуска приведена в таблице 6.1(при разливке сифоном в слитки 1,0...3,5 т):

Таблица 6.1. Рекомендуемая температура металла в ковше после выпуска

Марка	Температура,
65—85, 60Г—70Г, 50ХФА	1570...1600
50ХГФА, 55ХГР, 50ХГА, 55ГС, 60С2А, 50ХСА, 60С2ХА, 60С2ВА, 60С2Н2А, 65С2ВА, 60СГА, ЭИ142, 60С2Г	1560...1580
ЭИ336, 70С3А	1510...1540

Б. Выплавка переплавом с применением кислорода

I. Шихта

1.1. Отходы легированной стали; углеродистые отходы; обезжиренная стружка до 20%. Не допускается применение отходов, легированных титаном, цирконием, азотом. Разрешается применение отходов стали, легированных кремнием, из расчета получения в шихте не более 0,6% кремния.

II. Расплавление

2.1. Плавление производится на полной мощности трансформатора. Для ускорения плавления и во избежание поломок электродов разрешается применение кислорода для подрезки шихты.

2.2После расплавления шихты ванна размешивается, отбирается первая проба металла на полный химический анализ, присаживается порция руды, скачивается около 3/4 шлака и наводится новый из извести (15— 20 кг/т) и плавикового шпата. При необходимости науглероживания металла, шлак скачивается полностью, присаживается электродный бой, кокс или графит, а затем шлакообразующие. После сформирования шлака производится окисление ванны газообразным кислородом или рудой. Для наведения окислительного шлака разрешается применение отработанных известково-глиноземистых шлаков.

2.3. При получении повышенного содержания углерода по расплавлении металл продувается кислородом. При наличии кремнистых отходов в шихте металл продувается кислородом с окислением не менее 0,15% углерода.

III. Рафинировка

3.1. Плавки шихтуются из расчета получения в металле после расплавления содержания: углерода — обеспечивающего окисление его на кипе в соответствии с частными инструкциями; хрома — не более 0,40 %; никеля, молибдена, меди, кобальта (для сталей, легированных этими элементами) — примерно на нижнем пределе с учетом добавок ферросплавов.

4. 2. Перед завалкой или во время плавления присаживаются известь (20 кг/т) или известняк (30 кг/т), шпат или шамот (5 кг/т). При наличии в шихте кремнистых отходов для обеспечения основности шлака не менее 2,0, во время плавления дополнительно присаживается известь из расчета 6 кг/т на каждые 0,1 % введенного с отходами кремния.