Лекция 18

Режимы тмо

Лекция 19

Контролируемая прокатка (кп)

КП – это горячай прокатка по регламентированному режиму, включающему запрограммированные температуры начала и окончания деформации, обжатия и скорость охлаждения.

Цель КП – сформировать структуру с мелким зерном полигонизованного феррита и дисперсными выделениями карбонитридов, обеспечивающими повышение (на 100 -–160 Мпа) предела текучести, снижение температуры хрупко-вязкого перехода( ХВП ) и улучшение свариваемости.

В СССР теория и практика КП начали интенсивно развиваться в 70-е годы 20 века после появления проектов газопроводов из Сибири в Европу. Потребовалось производство в огромных количествах труб. Стали свариваемые, поэтому малоуглеродистые. Такие же стали используют в судостроении – корпусные свариваемые стали. В области судост\роительных сталей был накоплен большой опыт.

Основные требования: 1. Хорошая свариваемость.2. Хладостойкость. 3. Коррозионная стойкость. 4. Прочность.

Свариваемость тем лучше, чем меньше в стали углерода (не выше 0,15 – 0,25%). Легирующие элементы, как правило, также затрудняют сварку. Поэтому введен Углеродный эквивалент, например:

Сэкв = С + Мп/6 + (Хр + Мо + У)/5 + (Ни+ Си)/15 меньше 0,38-0,40%

Качество сварного соединения определяется структурой и качеством сварного шва (зависит от электродов, защиты, режисов сварки) и ЗТВ (зоны термического влияния (зависит от зерна и др.).

Хладостойкость или низкая склонность к хладноломкости обычно оценивается по температуре ХВП, определяемой при испытаниях на ударную вязкость с построением кривой «КСИ –Тисп». Тхвп тем выше, чем больше углерода. Легирующие элементы влияют по-разному. Никель снижает, также Мп (если не выше 2%), поэтому чем больше (Мп/С), тем лучше (ниже Тхвп).

Сопротивление коррозии можно повысить за счет Си (дол 0,2%), также Хром + Никель. Наилучшей судостроительной сталью считалась 10ХСНД.

Прочность – при отсутствии ТО за счет упрочнения феррита легирующими элементами: Мп, Кремний, Хром и др.

Мех. Свойства некоторых судостроительных сталей в состоянии поставки по ГОСТу 19282 (гарантируемые)

сталь	Б о,2, Мпа	Бв, МПа	Удл.,%	КСИ-40 Дж/см2
09Г2	304	441	21	36
09Г2Д	304	441	21	36
14Г2	323	451	21	31
17ГС	343	510	23	41
09Г2С	323	470	21	36
09Г2СД	265	431	21	36
15Г2СФД	392	549	18	36
10ХСНД	392	529	19	51
15ХСНД	343	490	21	31
Результаты по КП
16Г2АФ
По ГОСт	441	588	20	41
После КП	490-550	660-710	22-14	47-23
Оптимальный режим КП	530	670	20	47
07Г2ФБ(0,04% - 0,07% )	480	580	25	72
08Г2СФБ	470	600	22	51

(Некоторое «несоответствие» связано с тем, что каждую сталь вносят в ГОСТ разные разработчики, по своему определяющие ГАРАНТИРУЕМЫЕ характеристики).

КП включает 3 стадии деформации:

1. при высоких (-1000С) температурах, когда успевает проходить динамическая рекристаллизация.

2. в более низкотемпературной области Аустенита (выше Ас3)

1. в двухфазной А-Ф области (достигается дополнительное упрочнение за счет наклепа феррита и дисперсионного твердения стали, легированной карбо- и нитридо-образующими элементами –Ниобий, ванадий, титан, молибден…)

На практике обычно ограничиваются «-й стадией, так как сложнее получить хорошие результаты у разных сталей при более низкотемпературной деформации (ниже 800 С)

Эффект КП зависит от: состава стали, параметров режима прокатки – Т начала и конца, степени и кратности обжатия, особенно в низкотемпературной области, скорости охлаждения между проходами и после прокатки. Последнее связывают также с температурой начала смотки в рулоны (чем она ниже, тем выше скорость охлаждения).

В результате мелкое ферритное зерно может получаться за счет

мелкого действительного зерна аустенита (ниже Т окончания прокатки, выше скорость охлаждения после (чтобы предотвратить статическую и метадинамическую рекристаллизацию) и др.).

Практические результаты:

Результаты – повышение на 100-150Мпа пределов прочности и текучести, что позволяет использовать более низкоуглеродистые стали (с меньшим углеродным эквивалентом), что улучшает свариваемость, вязкость, хладостойкость.

В последние годы разработаны стали, микролегированные ниобием+ ванадием, а также другие сочетания, в том числе азотосодержащие стали (с карбонитридной второй фазой).

Ниобий дает труднорастворимый карбид НбС (или карбонитриды), которые выпадают в аустените при понижении температуры деформации и сдерживают рост аустенитного зерна, обеспечивают мелкое действительное зерно аустенита.

Ванадий наоборот образует растворимые карбонитриды, они выделяются уже в феррите, обеспечивая дисперсионное твердение, то есть дополнительное упрочнение.

В итоге достигается измельчение структуры до 12 – 14 баллов (6 – 4 мкм – зерно феррита, при КП - за счет ниобия еще на 1 мкм мельче).

Примеры практических режимов КП:

З-д «Азовсталь», сталь 09Г2МБ, листопрокатный стан 3600 –

Нагрев слябов до 1150С, в черновой клети до толщины 50 мм за 9 проходов, после охлаждения подката до 830С прокатка в чистовой клети за 8 проходов на толщину 17,5 мм при Т конца прокатки 730-740С.

Череповецкий металлургический комбинат, широкополосный стан 2000, сталь (06-0,16)Г2ФБ – нагрев слчбов до 1250С, обжим в черновой группе до толщины 40 мм, охлаждение 1,5 -–2 мин до 900С, обжим в чистовой группе до 12 мм при Тконца прокатки 800С, охлаждение до температуры смотки со скоростью 5-10 град/сек, смотка при Т около 600 С.

Следует отметить, что обычные прокатные станы не рассчитывались под КП, при КП выше требования по жесткости (и мощности) станов, так как ниже Т конца прокатки, также трудно осуществить смотку при пониженной температуре – то есть вообще-то требуются специальные или модернизированные станы.

Итоги по ТМО:

ТМО целесообразна во всех случаях, когда эффектина ТО.

Механизмы фазовых переходов при ТО и ПЛ. Деформации схожи, связаны с дефектами и их структурой.

ТМО дает лучше комплекс свойств, чем ТО+ легирование

ТМО – мост между ОД и ТО в технологическом цикле

Эффекты ТОМ связаны с повышением количества дефектов, плотности дислокаций, их особым расположением, изменением состава Мартенсита в связи с влиянием Пл. деформации на перераспределение С и на морфологию кристаллов Мартенсита- измельчением, фрагментацией мартенсита (феррита)

Созданием более дисперсных, более равномерной упрочняющей второй фазы при низком отпуске мартенсита.

Определяющим является эффект передачинаследственной дислокационной структуры от деформированного Аустенита мартенситу.

Оптимально создание мелкозернистой структуры, упорядоченной дислокационной субструктуры (фрагментированной сетки динамической полигонизации) с повышенной термической устойчивостью (стабилизация дополнительная при декорировании примесями).