Файл: Юхвец И.А. Производство высокопрочной проволочной арматуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 263
Скачиваний: 2
чивая против отпуска до 550°С. Эти особенности термомеханически упрочненной проволоки, несмотря на более высокую стоимость, видимо, могут быть успешно использованы в спе циальных предварительно на пряженных железобетонных конструкциях, применяемых в условиях повышенных темпе ратур.
По результатам проведен ных экспериментов сделаны выводы:
1)с увеличением суммар ного обжатия временное со противление термомеханическн упрочненной проволоки из сталей 40Х5МФА и 40Х2Н4МА непрерывно увеличивается и для обжатия 70% достигает 2600—2700 Мн/м2 (260—270 кГ/мм2 ) при достаточно высо ких показателях пластичности;
2)уменьшение единичных обжатий с 17 до 10% на ста ли 40Х5МФА способствует увеличению прироста времен ного сопротивления, пределов текучести и упругости на 6— 8% при повышении числа пе регибов в два-три раза;
3)понижение температуры волочения с 550 до 480°С су щественно не повлияло на ме ханические характеристики проволоки из стали 40Х2Н4МА.
На основе результатов из ложенной выше работы в ЦНИИЧМ М. Д. Красновой при участии автора была раз работана схема установки для НТМО проволоки (рис. 59).
170
Высокотемпературная термомеханическая обработка проволоки
Московским институтом стали и сплавов (МИСиС) совместно с ВСПКЗ применен метод высокотемператур ной термомехаиической обработки для упрочнения про
волоки из среднеуглеродистой стали марки |
40 [112, |
113]. Проволоку нагревали электрокоитактиым |
спосо |
бом до температуры аустенитизации, после чего подвер гали горячему деформированию за один проход волоче нием или прокаткой. При этом сразу лее по выходе из волоки или прокатных валков проволоку закаливали иа мартенсит и затем подвергали электроотпуску и после
дующему охлаждению. |
|
|
|
|
Установлено, |
что оптимальной |
температурой |
аусте |
|
нитизации и деформации |
в данном случае является |
|||
850° С. Обжатие |
составляет |
20—40%. |
|
|
Применение |
ВТМО в качестве |
завершающей |
обра |
ботки с использованием низкотемпературного отпуска (при 100 °С) позволило получить на проволоке диамет ром 1,2 мм о-в = 2600 Мн/м2 (260 кГ/мм2 ) при ар = 30% - После обычной закалки и отпуска максимальная вели чина ств составляет 1700 Мн/м2 (170 кГ/мм2 ) при гр = 18%. Однако пластичность такой проволоки, определяемая числом перегибов и скручиваний, низка.
Значительное повышение прочности в сочетании с высокой пластичностью проволоки может быть достиг нуто при использовании ВТМО с высокотемпературным отпуском в качестве предварительной термической об работки. Так, ВТМО с отпуском при 500—600° С заго товки диаметром 2,54 мм из стали 40 обеспечивает по
лучение из нее холоднотянутой |
проволоки |
диаметром |
|||
1,28мм (суммарное обжатие 74%) со следующими меха |
|||||
ническими |
свойствами: |
0 В = 2400 Мн/м2 |
(240 кГ/мм2 ); |
||
я.ю=23; « г = 2 1 . В то же время |
после обычного |
патенти |
|||
рования и холодного волочения |
со значительно |
большей |
|||
суммарной |
деформацией |
(90%) |
готовую проволоку ука |
занных диаметров |
из той же стали |
получают |
с ав= |
= 1700 Мн/м2 (170 |
кГ/мм2 ). Схема ВТМО с деформаци |
||
ей волочением обеспечила несколько |
большие |
значения |
|
ов по сравнению |
с деформацией прокаткой как после |
||
электроотпуска, так и после волочения. |
|
Исследование ВТМО проволоки из углеродистых ста лей за рубежом изложено в работе [114].
171
Термомеханическая |
обработка проволоки |
||
с изотермическим |
распадом |
деформированного |
|
аустенита («патеитирование |
прокаткой») |
||
Данный метод упрочнения проволоки, как и описан |
|||
ный выше, разработан |
МИСиС и ВСПКЗ [113]. Схема |
процесса следующая: 1) быстрый электронагрев прово локи выше Ас со скоростью 50—400 град/с; 2) горячая деформация прокаткой со степенью обжатия 20—40%;
3) |
охлаждение на воздухе |
после |
выхода |
проволоки из |
|||||||||||
прокатных |
валков |
|
до |
окончания |
распада |
|
аустенита; |
||||||||
4) |
замачивание в воде сразу же после окончания распа |
||||||||||||||
да |
и 5) последующая |
многократная |
холодная |
дефор |
|||||||||||
мация. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При горячей прокатке благодаря хорошей контакти |
||||||||||||||
рующей поверхности |
с |
|
валками |
проволока |
быстро ох |
||||||||||
лаждается и по выходе из валков |
имеет температуру на |
||||||||||||||
поверхности |
350—400° С. Затем |
наблюдаются |
повыше |
||||||||||||
ние и стабилизация |
температуры |
при 500—550° С, свя |
|||||||||||||
занные |
с перераспределением тепла |
по сечению прово |
|||||||||||||
локи. Распад аустенита, |
отличающегося |
высокой сте |
|||||||||||||
пенью |
субмикронеоднородности |
строения, |
завершается |
||||||||||||
за |
3—4 с, т. е. протекает |
интенсивнее, чем при обычном |
|||||||||||||
патентировании. Это способствует |
ускорению |
зарожде |
|||||||||||||
ния и образования пластинок цементита |
и |
|
получению |
||||||||||||
более дисперсной структуры |
сорбита. |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Деформация прокаткой, осуществляемая с больши |
||||||||||||||
ми скоростями в условиях резко снижающейся |
темпера |
||||||||||||||
туры |
(2500—3000 |
град/с), |
сильно |
тормозит |
|
развитие |
|||||||||
рекристаллизации |
в |
деформированном |
аустените, что |
также сильно сказывается на структуре продуктов его распада.
Температуру изотермического превращения можно регулировать скоростью движения проволоки, степенью обжатия, диаметром и температурой валков.
В случае электронагрева заготовки выше Ас, со ско ростью 400 град/с («патентироваиия прокаткой») и за вершающего холодного волочения с суммарным обжати ем 83% временное сопротивление проволоки диаметром 1,03 мм из стали 60 достигало 2800 Мн/м2 (280 кГ/мм2 ) при хороших показателях пластичности. В то же время Си аналогичной же проволоки, протянутой с одинаковым обжатием из заготовки, патентированиой в расплаве со ли, достигает лишь 1900—2000 Мн/м2 (190—200 кГ/мм2 ).
172
Способ «патентирование прокаткой» дает возможность производить сорбитизацию повышенными в два-три раза скоростями и позволяет ис ключить применение соляных или свинцовых ванн, использу емых при обычном патентировании.
Комплексная |
термомеханиче |
|
ская обработка |
проволоки |
Автором, М. Н. Петровым, Н. В. Соколовым и С. Ф. Бо былевой предложен способ об работки стальной проволоки, который можно назвать ком плексным методом ТМО. Схе матически данный способ по казан на рис. 60. Поступаю щую с размоточного устройст ва проволоку или ленту на гревают нитью на 100—300° С выше точки Ас, в нагреватель ной печи, затем в состоянии стабильного аустенита подвер гают ее горячей деформации волочением или прокаткой и переохлаждают аустенитв ван не с расплавом свинца или соли (в масле, воде). Далее производят теплую деформа цию метастабильного аустени та, пропуская-_.изделпе через волоки и волочильные бара баны, между которыми распо лагают нагревательные уст ройства, поддерживающие за данную температуру деформи руемой заготовки. Деформа цию осуществляют с наиболее рациональными единичными и суммарными обжатиями. Пос-
fflj
В |КЧЧ\У\ЧЧ
Рис. |
61. |
|
|
Агрегат |
|||
Ц Н И И Ч М |
для |
термо- |
|||||
механической |
|
|
обра |
||||
|
ботки |
прутков: |
|||||
1 — установка |
|
для |
ин |
||||
дукционного |
|
нагрева: |
|||||
2 — к а м е р н а я |
|
|
печь с |
||||
температурой |
|
|
|
до |
|||
1150° С; |
3 — в а н н а |
для |
|||||
переохлаждения |
ау- |
||||||
стенита; |
4— |
|
муфель |
||||
ная |
печь |
с |
темпера |
||||
турой |
|
600—800° С; |
|||||
5 — муфельная |
|
|
печь |
||||
с |
температурой |
д о |
|||||
600° С: |
6 — ванна |
д л я |
|||||
закалки; |
7 — устрой |
||||||
ство |
для |
обработки |
|||||
«холодом»; |
8 — воло |
||||||
ка; |
9 — штанга |
с кле |
|||||
|
|
щами |
|
|
|
ле деформации производят изотермический распад метастабильного аустеиита на феррито-цементитную смесь. Изотермический распад можно не производить, если де формация переохлажденного аустенита происходит при температуре, обеспечивающей полное превращение аус тенита. При проведении деформации, а также при изо термическом превращении не должен образовываться мартенсит и не должна происходить значительная ре кристаллизация.
После распада деформированного аустенита заготов ку подвергают холодной или теплой деформации на го товый размер и, в случае необходимости, последующему отпуску или МТО.
Для детального исследования описанного процесса и его опробования в ЦНИИЧМ спроектирована и построена специальная опытно-промышлеиная установка (рис. 61).
9. ОПЫТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ ПРОВОЛОЧНОЙ АРМАТУРЫ
С ВРЕМЕННЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ 2000—2500 Мн/м2 (200—250 кГ/мм2 )
ЦНИИЧМ, БМК, Уральским политехническим инсти
тутом и Н И И Ж Б была проведена совместная работа |
|
по разработке и опробованию технологии |
производства, |
а также по подбору сталей для получения |
проволочной |
арматуры с временным сопротивлением 2000—2500 Мн/м2 (200—250 кГ/мм2 ) и определению особенностей исполь
зования |
ее в предварительно напряженных |
железобе |
|
тонных |
конструкциях. |
|
|
Такую арматуру получали параллельно тремя мето |
|||
дами: 1) патентирования — наклепа — отпуска |
(ПНО); |
||
2) закалки — отпуска (30); 3) низкотемпературной |
тер |
||
момеханической обработки (НТМО). |
|
|
|
По методу ПНО на БМК изготовили из стали |
У8 и |
||
У9А (производства Кузнецкого и Белорецкого |
металлур |
гических комбинатов и Макеевского и Омутнинского ме таллургических заводов) канаты конструкции 1X7, 2X7, 3X7 и 1X19 диаметрами от 4,5 до 19,8 мм, свитые из вы сокопрочной проволоки диаметром 1,5—3,3 мм. Лучши ми механическими свойствами обладал металл, выплав ленный на Кузнецком металлургическом комбинате и на Макеевском металлургическом заводе. Для получения удовлетворительных пластических свойств при заданной
175
высокой прочности проволоки использовали повышен
ные температуры нагрева |
при патентировании |
(не ниже |
||||
900° С), уменьшенные единичные обжатия |
(12—18%) и |
|||||
пониженные |
скорости |
волочения, |
не |
превышавшие |
||
2,166 м/с. Проволока, взятая из отпущенных |
прядей |
и |
||||
канатов, имела aD = 20704-2570 Ми/м2 (207—257 кГ/мм2 ), |
||||||
бюо = 4,Оч-5,8% |
и удовлетворительные |
показатели |
по |
|||
перегибам. Потери прочности от деформации |
свивки и |
|||||
отпуска составили 10—15%. При производстве |
проволо |
ки иногда обнаруживали местную хрупкость, изделия
имели пониженное число скручиваний |
и перегибов и ло |
||||||||
мались |
при |
свивке. Канаты |
диаметрами |
4,5—19,8 мм |
|||||
получены с |
агрегатным |
разрывным |
усилием |
от |
26 |
||||
до |
30,1. кн |
(2600—30100 |
кГ), что |
соответствует |
аг |
||||
регатному |
временному |
сопротивлению |
(разрывному |
||||||
усилию, |
отнесенному к |
суммарной |
площади |
прово |
|||||
лок |
в |
канате), равному |
|
2000 — 2050 Мн/м2 |
(200 — |
||||
205 к Г/мм2 ). |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Величины зон анкеровки |
канатов |
конструкции |
1X7 |
из проволоки с временным сопротивлением до 2500 Мн/м2 (250 кГ/мм2 ) при передаче усилий предварительного напряжения на бетон были близкими к значениям,
определенным по строительным |
нормам и пра |
вилам. |
|
Методом 30 изготовили проволоку диаметром 3,5— |
|
4,0 мм, а из нее канаты конструкции |
1X7 диаметрами |
10,5 и 12,0 мм. При этом в лабораторных условиях опро бованы стали марок У8А, ЭИ142 (70С2ХА), 60С2А, 60С2ХФА, 60ХГСФА, 65Г, ЭИ722 (70СЗХМВА), а также специально выплавленные стали 70СЗХГ, 70СЗГ, 70СЗФ, 703ГФ, 70СЗХГ2М, 65СФА и 80ХСА. Полупромышлен ное изготовление проволоки в мотках методом 3 0 прове дено на сталях ЭИ142, 60С2А, 65СФА, 60С2ХФА, 60ХГСФА, 60ХСА и 85. Лучший комплекс механических свойств достигнут на стали ЭРИ42 и 60С2А для круглой проволоки диаметром 4 мм:
ав, Мн/м2 (кГ/мм2 ) |
2000—2080 |
(200—208) |
||
ст02, Мн/м2 |
(кГ/мм2 ) |
1840 |
(184), |
или 89 % а„ |
ст001, Мн/м2 |
(кГ/мм2 ) . . . . . . |
1550 |
(155), |
или 78% а в |
61 0 0 . % |
|
|
3,5-4,5 |
|
«зо |
|
|
5 ~ 7 |
|
176