Файл: Юхвец И.А. Производство высокопрочной проволочной арматуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 257
Скачиваний: 2
положительно влияет на другие важные характеристики арматурной проволоки. Нагрев наклепанной стали до температуры ниже Ас\ п протекающие при этом про цессы в заводской практике обычно называют отпуском.
Представления о механизме отпуска и его отдельных стадиях различны. Не унифицирована даже терминология. Согласно М. Л. Бернштейну, «стадиями приближения холоднодеформнрованного металла к более стабильному состоянию в результате последующе го нагрева являются: возврат; ...изменения в субзсрпнстон структуре (полигонизация); рекристаллизация. Обозначение всех явлений, пред шествующих рекристаллизации, общим термином «возврат» является неточным» [83].
С. С. Горелик указывает: «Различают следующие стадии процес сов устранения следов наклепа при нагреве (в порядке повышения температуры): 1. Возврат: а) отдых; б) полигонизация. 2. Рекристал лизация: а) первичная рекристаллизация или рекристаллизация обра ботки; б) собирательная рекристаллизация или рост зерен; в) вторич ная рекристаллизация или прерывистый (аномальный) рост зерен». И далее автор отмечает, что «стадия возврата включает все процессы до начала рекристаллизации, а именно — уменьшение концентрации точечных дефектов и перераспределение дислокаций без образования новых границ (так называемый отдых) или с образованием и мигра цией малоугловых границ (так называемая полигонизация)» [84].
По схеме А. П. Гуляева [85] «возвратом, или отдыхом, называет ся снятие искажений решетки в процессе нагрева деформированного металла, не сопровождаемое изменением микроструктуры (подвиж ность атомов еще мала). При возврате твердость и прочность понижа ются (на 20—30% по сравнению с исходными), а пластичность возра стает. При более высоком нагреве атомы металла приобретают способ ность к большим передвижениям. На первом этапе образуются новые зерна нз определенных центров, а на втором этапе происходит рост кристаллов. В целом описанное явление носит название «рекристал лизация».
Фактическое изменение свойств холоднодеформированной стали при нагреве существенно отличается от «идеализированных» схем, согласно которым с повыше нием температуры нагрева и выдержки снижается «де формационное упрочнение» и показатели различных свойств «возвращаются» к своим исходным значениям до деформации [84; 86].
В действительности при нагреве деформированной стали на некоторых начальных этапах повышения тем пературы наблюдается не возврат — восстановление — разупрочнение, а, наоборот, дополнительное упрочнение, характеризуемое ростом временного сопротивления, пре делов текучести и упругости и т. п., а также падением пластичности •— относительного удлинения и т. д.
Это явление обычно называют «деформационное ста рение» или «искусственное деформационное старение»
75
[64; 85; 87; 88] в отличие от «естественного деформаци онного старения», протекающего при комнатной темпера туре.
По мнению большинства авторов, деформационное старение обусловливается ограниченной растворимостью одного компонента стали в другом и выделением его из твердого раствора при соответствующих условиях обра ботки.
1 2 S U 5 |
f 2 3 45 |
Рис. |
15. |
Влияние |
температуры |
||||
отпуска |
на |
механические |
свой |
||||
ства |
проволоки, |
протянутой |
из |
||||
патентироваиной |
(а) |
и о т о ж ж е н |
|||||
ной |
(б) |
заготовки |
из |
стали |
|||
с 0,5—0,85% С с |
суммарным |
об |
|||||
|
|
жатием |
60—80%: |
|
|
||
/ — старение; |
2 — синеломкость; |
||||||
3 — отдых; 4 — первичная |
рекри |
||||||
сталлизация; |
5 — вторичная |
ре |
|||||
|
|
кристаллизация |
|
|
I |
I т . t I I |
I |
200 400 600 |
О |
200 400 600 |
0 |
|
|
Температура отпуска, °С |
аб
Вработе [89] утверждается, что деформационное старение не связано с распадом твердого раствора и вы
делением из него каких-либо частиц. Согласно обобще нию большого количества исследований, в основе меха низма деформационного старения лежит механизм вза имодействия примесных атомов с дислокациями, введен ными деформацией [90].
Из приведенных данных видно, что сущность явления возврата и деформационного старения еще недостаточно выяснена, хотя реальное проявление этих процессов при отпуске не вызывает сомнения.
На рис. 15 [64] схематически обобщены эксперимен тальные данные по влиянию температуры отпуска на важнейшие стандартные механические свойства сталь-
76
ной проволоки, холоднотянутой |
(с суммарным |
обжатием |
||
60—80%) из патептироваппоп |
и отожженной |
заготовки |
||
с содержанием |
0,5—0,8% С. Эта схема разбита |
на пять |
||
стадий, каждая |
из которых носит наименование |
одного |
определенного процесса в определенном интервале тем ператур нагрева. Исходя из некоторых высказанных ра нее гипотез, результатов работ автора и других исследо вателей, можно полагать, что на многих, а вероятно, п па всех стадиях отпуска холоднодеформнровапной ста ли может наблюдаться совокупность разновидностей уп
рочняющих |
и разупрочняющих |
процессов. И |
поэтому |
||
четкое разделение процессов и соответствующих |
им ин |
||||
тервалов температур нагрева, |
приведенное |
па рис. 15, |
|||
нельзя считать соответствующим |
действительности. |
||||
Следует |
учитывать, что в силу тех или иных |
условий |
|||
(например, |
особо высокой чистоты |
металла |
[91]; нали |
||
чия в нем водорода; особенностей |
химического |
состава |
стали, в частности содержания углерода; величины сум марного и единичных обжатий при волочении [64; 92]; температурно-скоростных условий деформации; особен ностей структуры; скорости и длительности нагрева [93]
имногих других факторов предшествующей термической
ипластической обработки подвергаемой отпуску прово локи) температурные интервалы и интенсивность отдель
ных процессов деформационного |
отпуска •— |
деформаци |
||||||
онного' |
старения, |
возврата, |
полигонизации, |
рекристал |
||||
лизации |
— могут весьма |
значительно |
изменяться, |
а в от |
||||
дельных |
случаях |
даоюе |
полностью |
подавляться |
[91]. |
|||
Кроме того, некоторые |
из |
указанных выше |
процессов |
|||||
могут протекать |
одновременно, |
что, разумеется, |
услож |
няет объяснение и прогнозирование эволюции суммиру ющего эффекта деформационного отпуска и обусловли вает появление в некоторых работах «аномалий» на кри вых изменений показателей отдельных характеристик качества проволоки при разных стадиях отпуска.
О процессах, протекающих при отпуске, обычно су дят по результатам механических испытаний отпущен ного металла, в свою очередь зависящим от температур но-скоростных условий испытаний. Так, например, «При переходе от статического деформирования со скоростью
порядка Ю - 2 с - 1 |
к ударному со скоростью порядка |
102 с - 1 температура |
при наиболее сильном развитии си |
неломкости повышается приблизительно на 200° С. Про цесс старения заключается в образованиях во время де-
77
формирования атмосфер атомов внедрения около свежих генерированных в это время дислокации. Такие вто рично заблокированные дислокации становятся допол нительным препятствием для дислокации, осуществля ющих скольжение. Это и приводит к повышению напря жений течения и уменьшению пластичности» [94].
Резюмируя, можно считать эффект деформационного отпуска на разных его стадиях результатом протекания при нагреве совокупности процессов, как вызывающих упрочнение (деформационное старение, скопление ва кансий), так и разупрочнение (возврат, политонизация, рекристаллизация, коагуляция), интенсивность которых зависит от многих перечисленных выше факторов.
Разработка основных вариантов технологии отпуска
К. П. Колчин (ЛСПЗ) рекомендовал в 1954 г. отпус кать арматурную проволоку в мотках при сравнительно низкой температуре 175—220° С. На БМК в то время считали рациональным проводить отпуск проволоки при
200° С в течение 2 мни. Подобные |
предложения имелись |
и в зарубежной литературе [95]. |
Однако низкотемпе |
ратурный отпуск мало производителен для промышлен ной термической обработки проволочной арматуры. По
этому нами |
были |
исследованы |
наряду со сравнительно |
|||
длительным |
отпуском |
в низкотемпературной |
среде |
|||
(225° С) |
ускоренный |
отпуск |
при температурах |
350— |
||
450° С (среднетемпературный) |
и высокоскоростной от |
|||||
пуск при |
550°С |
(высокотемпературный). Нагрев |
прово |
дили в масле и в расплавах солей, а также в расплавах металлов, обеспечивающих значительно более интенсив ный нагрев, чем воздушная атмосфера обычных элек трических печей. Зависимость фактической температуры проволоки от температуры расплава соли и длительнос ти пребывания в ней неподвижных и приводимых в дви жение образцов показана на рис. 16 и в табл. 39. Рис. 17 иллюстрирует влияние режима отпуска в жидких сре дах на важнейшие статические механические свойства холоднотянутой арматурной проволоки [96; 97]. На ос новании проведенных опытов можно сделать следующие выводы:
1) применение рационально осуществленного отпус ка технически целесообразно, так как он значительно повышает относительное удлинение, предел текучести и
78
Т а б л и ц а 39
Длительность нагрева центра образца проволоки из стали 70 диаметром 10 мм (с внутренним отверстием 5 мм) в расплаве соли
Длительность нагрева центра образца (с) до темпе
Температура соляной ратуры, °С ванны, °С
|
225 |
350 |
450 |
350 |
7 |
30 |
— |
450 |
4 |
7 |
25 |
550 |
3 |
6 |
15 |
|
|
550 |
|
Рис. 16. Изменение температуры об
разца проволоки, |
|
движущейся |
со |
||||||
скоростью |
10 |
м/мин |
( |
|
) и |
не |
|||
подвижной |
(—• |
|
|
), |
из |
стали |
|||
70 |
диаметром |
10 |
мм |
с |
отверстием |
||||
размером |
5 |
мм |
в |
зависимости |
от |
||||
длительности |
выдержки |
при отпуске |
|||||||
в |
расплаве |
соли с температурой, С С: |
|||||||
|
/ — 225; |
г — 350; |
|
3 — 450; |
4 — |
550 |
Продшшителжть нагрева, сея
предел упругости холоднотянутой проволоки, мало ска зываясь на ее прочности и вязкости;
2)комплекс повышенных механических свойств хо лоднотянутой проволоки может быть получен как при длительном низкотемпературном отпуске, так и при уско ренном среднетемпературном и даже при высокоскорост ном высокотемпературном отпуске. Длительность отпус ка должна быть тем меньше, чем выше температура среды;
3)низкотемпературный отпуск, требующий длитель ных выдержек (высокое относительное удлинение про волоки достигнуто при температуре ванны 225° С лишь
79