Технология термической обработки листового проката. Термомеханическая обработка проката

Сл.2.Стальной листовой прокат условно разделяют на тонколистовой с толщиной 0,2…3,9 мм и толстолистовой толщиной 4,0…160 мм. Тонколистовую сталь производят в листах шириной от 500 до 4000 мм и длиной от 1200 до 5000 мм, а также в виде полосы в рулонах шириной 200…2300 мм. Толстолистовую сталь производят в виде листов или широкой полосы.

Листовой прокат, как правило, используется в состоянии поставки т.е. без дополнительной термической обработки у потребителя. Свойства листов, поставляемых с металлургических заводов, в основном сохраняются в готовых изделиях. Поэтому к листам предъявляют требования по механическим свойствам. Основную часть листов используют для получения изделий методами холодной штамповки, гибки. В связи с этим к стали предъявляют требования по штампуемости, оцениваемой по глубине лунки по Эриксону.

По способности к вытяжке сталей в стандартах предусматривается деление их на категории, обозначаемые Г - глубокая, Н - нормальная, ВГ - весьма глубокая, СВ - сложная, ОСВ - особо сложная и ВОСВ - весьма особо сложная. Склонность сталей к деформации при вытяжке зависит от размера зерна и дисперсности структуры. В листовых заготовках не допускается наличие обезуглероженного слоя, скоплений неметаллических включений, интерметаллидных и карбидных фаз.

Сл.3.Технология термической обработки тонколистового проката регулирует конечную структуру и свойства стали с целью обеспечения лучшей штампуемости. Для этого применяют рекристаллизационный или нормализационный отжиг. Для изготовления тонких листов используются низкоуглеродистые и низколегированные стали: 08кп, 08пс, 08Ю, 10, 15, 16ГС, 09Г2С, 09Г2СД, 10Г2С1, 10ХСНД. В зависимости от механических свойств тонколистовой прокат поставляется по 17 категориям, со следующими изменениями механических свойств: σ_в = 450-550 МПа, KCU^-40=0,3-0,4 МДж/м².

Наилучшая штампуемость обеспечивается при структуре доэвтектоидных сталей в виде равноосного феррита с размером зерна 5-7 балла для кипящих сталей, для сталей спокойных с небольшим количеством мелкозернистого структурно свободного цементита.

Сл.4.Технологию термической обработки рассмотрим на примере тонкой ленты для глубокой и особо сложной вытяжки:

1. Степень обжатия в последней клети стана горячей прокатки должна быть выше критической и составлять 15-20%.

2. Температура конца прокатки должна находиться выше критической точки А_с3 (860-920 °С).

3. Охлаждение в интервале температур 750-550 °С после выхода из последней клети стана горячей прокатки перед смоткой должно быть быстрым для получения цементита сферической формы.

4. Смотка в рулон ленты должна выполняться при 550-650 °С.

5. Холодная прокатка производится при суммарной величине обжатия равной 50-60%.

6. Рекристаллизационный отжиг ведется в рулонах или при размоте ленты с протягиванием через печь при температурах ниже точки А_с1 (640-720 °С).

Сл.5.Рекристаллизационный отжиг выполняют в колпаковыхпечах с защитной атмосферой. Нагрев рулонов ведется со скоростью 10-50 °С/ч. Конечная температура нагрева для кипящих сталей назначается в пределах 680-700 °С, для спокойных 700-720 °С. Время выдержки назначают из условия получения допустимого перепада температуры по сечению рулона. Скорость охлаждения рулона в интервале температур 720-300 °С должна быть малой и равной ~40 °С/мин. График режима отжига рулонов в колпаковой печи приведен на рис. 28.

Рис. 28. Типичный режим отжига рулонов из стали 10 в одностопной колпаковой печи: 1 - нагрев; 2 - охлаждение под муфелем; 3 - охлаждение на воздухе

Общая длительность отжига составляет около 80 ч. Для сокращения времени отжига применяют распущение рулонов, что позволяет сократить в 2-3 раза время обработки.

Сл.6.Технология термической обработки толстолистовой стали включает операции отжига-нормализации с высоким отпуском или без него и улучшение. Нормализация применяется для повышения пластичности листов толщиной не более 15 мм. Термическая обработка улучшением (закалка + высокий отпуск) используется для более толстых листов. Толстолистовая сталь изготавливается из углеродистых сталей с содержанием 0,08-0,30% углерода или низколегированных: 09Г2, 15Г, 09ГСД, 15Г2СФД, 14ХГС, 10ХСНД, 15ХСНД и др., поставляется или с термообработкой, или без нее.

Сл.7.Наиболее перспективно применение термической обработки с использованием тепла горячей прокатки по следующим схемам (рис. 29):

Рис. 29. Способы термической обработкилистов из низкоуглеродистой стали (Ст3сп,толщина листа 40 мм): 1 – нормализация спрокатного нагрева; 2, 3 – одинарная идвойная упрочняющие термические обработки; 4 – охлаждение на воздухе

1. Нормализация с использованием тепла прокатного нагрева, когда листы принудительно охлаждаются водой до 680-600 °С, а затем на воздухе до 550 °С и нормализация в печах;

2. Одинарная термообработка, заключающаяся в ускоренном охлаждении листов водой до 700-650 °С затем на воздухе, что обеспечивает получение мелкозернистой структуры с повышенной прочностью;

3. Двойная упрочняющая термическая обработка, состоящая изускоренного охлаждения водой до 600-300 °Сс последующим отпуском при 620-680 °С в печах. Такая схема термообработки позволяет получить после отпуска мелкие зерна феррита и равномерное распределение тонкодисперсных карбидов. Полученная структура отвечает наиболее высокому уровню характеристик прочности при хорошей их равномерности по площади листа.