книги из ГПНТБ / Колпашников, А. И. Армирование цветных металлов и сплавов волокнами

Рис. 24. Влияние температуры отпуска после холодной де­ формации на механические свойства проволоки из. аусте­ нитных нержавеющих сталей:

I — марки 4Х18Н10С2; 2 — марки 4Х18НЮСЗ

100%,

Рис. 25. Изменение механических свойств при ©тпуске проволоки из аустенитных сталей:

/ — марки 2Х18Н9; 2 — марки 4Х12Н8ГМФБ

Несмотря на то что проволока из стали марки Х18Н9Т больше упрочняется в результате отпуска при температу­ ре 300°С, целесообразнее производить отпуск при 400°С с выдержкой в течение 24 ч [31,46], так как этот режим обеспечивает достаточно .высокие, я главное стабильные свойства, почти не зависящие от колебаний химического состава стали.

Механические свойства проволоки из стали марки Х18Н9Т после отпуска определяются как суммарной степенью деформации при холодном волочении, так и ее дробностью (рис. 28, 29).

60

Влияние поперечного размера проволоки на ее проч­ ность после отпуска имеет тот же характер, что и для

проволоки в холоднодеформированном состоянии (рис. 30)

Предел прочности проволоки из стали марки Х18Н9Т с мартенситной структурой после отпуска можно рассчи­ тывать по формуле, отличающейся от формулы (70)

Рис. 26. Изменение пределов прочности (сплошные линии) и упругости (пунктирные ли­ нии) стали марки Х18Н9Т в ре­ зультате отпуска после пред­

варительной деформации с обжатием:

1 — 30%; 2 - 50%: 3 -7 0 %

отпуска Температ ура отпуска, °С

425°С; 5 — 400°С; 6 — 300°С

61

волочения с высокой суммарной степенью де­ формации и отпуска;

ЛдИ Км— коэффициенты, учитывающие влияние соот­ ветственно дробности деформации при воло­ чении и масштабного фактора на дополнитель­ ное упрочнение в результате отпуска (рис. 31).

Холодное волочение стали марки Х18Н9с суммарным обжатием 90—94% позволяет получать тонкую проволо-

62

ку с пределом прочности 2000—2500 МН/м2 (200—250 кгс/мм2), причем пластические характеристики .проволо­ ки из ''той стали имеют высокие значения (табл. 10).

Рис. 31. Влияние диаметра проволоки и дробности де­ формации при холодном волочении проволоки из ста­

и(б)

Высокопрочная проволока из стали марки Х18Н9 до­ полнительно упрочняется отпуском при температуре

350°С до 2500—2800 МН/м2 (250—280 кгс/мм2) (рис. 32).

Таблица 10

Механические свойства проволоки из стали марки Х18Н9, полученной холодным волочением с суммарным обжатием 92%

63

В промышленной практике на заключительном этапе волочение производится обычно без промежуточной низ­ котемпературной термической обработки. Однако иссле­ дования показали, что промежуточный отпуск позволяет значительно повысить допустимое обжатие при (Волоче­ нии и механические свойства проволоки из аустенитных нержавеющих сталей (табл. 11).

Ниже рассмотрены технологические особенности про­ изводства высокопрочной -проволоки из аустенитных сталей.

Таблица 11

Влияние промежуточного отпуска при производстве высокопрочной нержавеющей проволоки из стали марки Х18Н9Т на ее механические свойства и параметры волочения

Катанку из сталей аустенитного класса обычно под­ вергают закалке для получения необходимого запаса пластичности при волочении. Смягчающая термическая обработка заготовок из аустенитных сталей является еще более ответственной операцией, чем отжиг заготовок из мартенситных сталей, так как в первом случае упрочнение материала происходит в основном (а иногда и целиком) в процессе волочения на окончательный размер и зависит как от колебаний химического состава сталей, так и от колебаний режима термической обработки, а во втором случае волочение применяется в основном как способ по­ лучения проволоки заданного диаметра.

В зависимости от состава стали температуры нагрева под закалку находятся обычно в интервале 1000—1150°С. Загрузку проволоки и катанки в печь производят при указанных температурах. Охлаждение осуществляют в воде.

Выдержка катанки и проволоки в мотках при темпе­

64

ратуре закалки обычно не превышает 30 мин. Однако для аустенизации стали достаточно выдержки при тем­ пературе закалки до 2 мин. Поэтому закалку аустенит­ ных сталей целесообразно осуществлять в нитях на не­ прерывных агрегатах, которые обеспечивают наиболее равномерный и стабильный режим обработки.

Закаленная катанка или проволока из сталей аусте­ нитного класса в процессе травления не склонна к охруп­ чиванию, поэтому обработку в щелочно-селитровом рас­ плаве производят при температурах расплава 400— 500°С.

Поверхность проволоки из хромоникелевой стали аустенитного класса после отбелки (пассивирования) устойчива против коррозии в атмосферных условиях и практически не изменяет внешнего вида при длитель­ ном хранении.

Наибольшее распространение в отечественной про­ мышленности для волочения проволоки из хромоникеле­ вых сталей аустенитного класса с применением обычных (монолитных волок) получили известково-солевое или солевое подсмазочные покрытия, обладающие высокими противозадирными свойствами. Среди нержавеющих ста­ лей хромоникелевая нержавеющая сталь аустенитного класса более других склонна к схватыванию с поверх­ ностью инструмента. Поэтому все средства, направлен­ ные на предупреждение схватывания контактных повер­ хностей в зоне трения при волочении проволоки из ста­ лей этого типа, необходимо и целесообразно использо­ вать в полной мере.

Технология нанесения известково-солевого подмазочного покрытия (или других покрытий) должна учитывать физико-химические особенности сталей.

Для получения более плотного и прочного покрытия нужно обрабатывать поверхность в известково-солевом или солевом растворах 2—3 раза. В процессе волочения следует применять смазки, содержащие противозадир­ ные компоненты: хлористые и сернистые соединения, графит, дисульфид молибдена.

Условная вязкость мылоподобных или мыльных сма­ зок при сухом волочении должна быть максимально воз­ можно повышена. Обычные сухие мыла без противоза­ дирных компонентов не обеспечивают стабильности про­ цесса и свойств проволоки. Поэтому в практике сталепроволочного производства, характеризующегося сорта­

ментом, включающим значительную часть проволоки из хромоникелевых сталей аустенитного класса, используют для сухого волочения таких сталей отработанную сухую мыльную смазку, которая в процессе волочения в зоне трения ранее подвергалась термической обработке и бы­ ла сплавлена с частицами извести, поваренной соли и обуглена вследствие частичного термического разложе­ ния. Такая смазка эффективнее, надежнее при волочении проволоки из хромоникелевых сталей аустенитного клас­ са. Еще эффективнее в качестве сухой смазки натриевые соли сульфожирных кислот с добавками серы и графита или дисульфида молибдена.

С целью интенсификации подачи сухой смазки в зону трения необходимо оснащать волочильный стан мыль­ ницами с непрерывным механическим перемешиванием порошкообразной смазки перед волокодержателем или перед напорным приспособлением, а также применять напорные приспособления со специальным охлаждением напорных насадок и рабочих волок [31].

Общая технологическая схема производства проволо­ ки из стали аустенитного класса складывается в резуль­ тате следующей последовательности технологических операций:

1)травление и отбелка поверхности катанки;

2)контроль качества поверхности катанки, определе­ ние глубины залегания дефектов поверхности;

3)калибровка катанки;

4) шлифование калиброванной проволоки на бун­ тошлифовальных станках со съемом на глубину залега­ ния дефектов. При изготовлении проволоки диаметром менее 2 мм и глубиной залегания продольных складок поверхности на катанке менее 0,2 мм калиброванную проволоку можно не шлифовать, так как мелкие складки поверхности будут удалены в процессе волочения. Сталь, по своей природе вязкая, не склонна к растрескиванию по дефектам поверхности;

5) .закалка калиброванной проволоки на непрерыв­ ных термических или термотравильных агрегатах. Наи­ более целесообразна закалка «нитью». Для проволоки диаметром более 6 мм применяется также закалка в бун­ тах, что снижает качество обработки;

6) травление поверхности проволоки (производится непосредственно после закалки, если обработку ведут на термотравильном агрегате);

66

7) нанесение подсмазочного покрытия (производит­ ся непосредственно после травления, если 'Обработку ведут на непрерывном термотравильном агрегате; опе­ рация может не производиться, если для волочения при­ меняют роликовые волоки);

8)сушка (может производиться непосредственно пос­ ле нанесения подсмазочного покрытия на термотравидьном агрегате);

9)волочение (может производиться на волочильных станах различных конструкций). Применяются сборные либо охлаждаемые монолитные волоки с напорными при­ способлениями или роликовые волоки. Рекомендуется во­ лочение с подогревом проволоки до температуры 300— 350°С. Суммарная степень деформации определяется

составом стали, конкретными условиями производства, техническим заданием;

10)удаление технологической смазки и подсмазочного покрытия (может проводиться при обработке на непрерывных агрегатах или не производиться при воло­ чении с применением роликовых волок);

11)отбелка (может производиться непосредственно

после операции 10 в нитях на непрерывных агрегатах или в бунтах).

В случае изготовления тонкой проволоки или прово­ локи средних диаметров, если по условиям изготовления

Если конечная цель производства проволоки— изго­ товление шлифованной проволоки в прутках, то конец схемы несколько изменяется:

10)правка — выпрямление проволоки;

11)рубка на прутки;

12)шлифование;

13)полирование прутков.

Технологический процесс производства проволоки из стали марки Х18Н9Т, имеющей мартенситную структуру, отличается от процесса производства проволоки из той же стали с аустенитной структурой только параметрами деформации на заключительном этапе волочения: прове­ дением (в первом случае) окончательного отпуска с целью дополнительного упрочнения проволоки (в основ­ ном за счет старения мартенсита) и очистки ее поверх­ ности для удаления поверхностного окисленного слоя

(темного соломенно-желтого цвета). Все остальные эта­ пы производства (получение катанки, термическая обра­ ботка катанки, травление, осветление, промывочные операции, сушка, нанесение подсмазочного покрытия, заготовительное волочение и . термическая обработка перед окончательным волочением) проволоки из стали марки Х18Н9Т едины и не зависят от требуемой струк­ туры и свойств полуфабриката.

Если при производстве проволоки из стали марки Х18Н9Т с аустенитной структурой при окончательном волочении целесообразно применять повышенные еди­ ничные обжатия, обеспечивающие более высокую проч­ ность нагартованной проволоки и большую эксплуатаци­ онную стойкость волочильного инструмента, то при производстве проволоки из стали с мартенситной струк­ турой единичные обжатия определяются оптимальными температурными условиями в очаге деформации, позво­ ляющими завершить у ’'а-превращение в процессе во­ лочения на окончательный размер.

В связи с ограничениями (в этом процессе) темпера­ туры металла при окончательном волочении заготовка не должна быть предварительно нагретой т. е. .при много­ кратном волочении проволока должна охлаждаться пос­ ле выхода из волоки и до поступления в другую по воз­ можности до температуры, близкой к комнатной. Степень охлаждения зависит от поперечного размера проволоки и пути, который она проходит между волоками. 3 связи с этим проволоку из стали марки Х18Н9Т с мартенсит­ ной структурой целесообразно производить на станах многократного волочения без скольжения, в которых проволока проходит между волоками сравнительно боль­ шой путь.

Ограничения дейстительного температурного режима в очаге доформации достигаются регламентацией единич­ ных вытяжек, применением .водоохлаждаемыг волок и высококачественных смазок.

Суммарная вытяжка при холодном окончательном волочении проволоки из стали марки Х18И9Т с мартен­ ситной структурой может колебаться в пределах 5,0—- 16,67 (оптимальная суммарная вытяжка с точки зрения обеспечения гомогенной структуры и высокой прочности после окончательного отпуска 10—12,5).

Единичная вытяжка на любом переходе (при оконча­ тельном .волочении) может быть рассчитана по формуле

68

значение суммарной вытяжки перед последним перехо­ дом:

мерам волок нормального ряда.

Перед окончательным отпуском проволока должна быть очищена от следов технологической смазки, промы­ та и просушена. Окончательный отпуск наиболее целесо­ образно производить в солевых ваннах, так как в этом случае обеспечиваются равномерные условия термиче­ ской обработки даже крупных бунтов проволоки. Темпе­ ратура отпуска 400°С, время выдержки может колебать­ ся в значительных пределах (от 1 до 30 ч ), но оптималь­ ная выдержка, обеспечивающая достижение высоких и достаточно стабильных свойств после отпуска при ука­ занной температуре 24 ч.

После отпуска проволоку лучше всего подвергать электролитическому полированию (биполярному травле­ нию) в нитях.

Если но техническим условиям предел прочности про­ волоки из стали марки Х18Н9Т установлен в узких пре­ делах, то технологический процесс можно незначительно

69