Ресурсосберегающие технологии подготовки сортового проката для холодной объемной штамповки

• Автор: Штанников, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

1. Глава 1. Аналитический обзор литературы

1.1. Критерии и методы оценки пригодности сталей для холодной

объемной штамповки

1.2. Перспективные требования к сталям для холодной объемной

штамповки

1.3. Оценка параметров сфероидизированного перлита

1.4. Получение структуры сфероидизированного перлита

1.4.1. Отпуск мартенсита

1.4.2. Отжиг с фазовой перекристаллизацией

1.4.3. Подкритический отжиг стали со структурой пластинчатого перлита

1.4.4. Прерванная закалка

1.4.5. Получение сфероидизированного перлита при термоциклической обработке
1.4.6. Влияние деформации аустенита на структуру образующегося перлита
1.4.7. Холодная деформация пластинчатого перлита с последующим отжигом
1.4.8. Теплая деформация пластинчатого перлита
1.4.9. Отжиг сталей с применением электронагрева
Выводы по аналитическому обзору литературы
2. Глава 2. Проведение классификации и формулирование основных
требований к составу и структуре сталей, пригодных для холодной
объемной штамповки
2.1. Материал и методики исследования
2.2. Влияние условий подготовки структуры на механические свойства
углеродистых сталей 10 и
2.3. Влияние условий подготовки структуры на механические свойства
сталей 20Г2Р, 30Г1Р и 38ХГНМ
2.4. Влияния дисперсности исходной структуры на параметры деформационного
упрочнения сталей для ХОШ
Выводы по главе 2
2. Глава 3. Влияние температурно-временных параметров ускоренного
смягчающего отжига на формирование структуры и свойств углеродистых и легированных сталей для холодной объемной штамповки
3.1. Влияние температуры нагрева в субкритическом интервале температур на
формирование комплекса механических свойств и степень сфероидизации исследуемых сталей
2.2. Влияние степени дисперсности исходной аустенитной структуры и режимов
отжига на формирование комплекса механических свойств и степень сфероидизации исследуемых сталей
3.3. Влияние скорости охлаждения от температуры отжига на формирование
комплекса механических свойств и степень сфероидизации исследуемых сталей Выводы по главе 3
4. Глава 4. Разработка оптимизированных составов низкоуглеродистых
и экономнолегированных борсодержащих сталей и технологии производства из них сортового проката, пригодного для холодной объемной штамповки
4.1. Изучение склонности исследуемых сталей к росту зерна аустенита
4.2. Влияние микролегирования на склонность к росту зерна аустенита
низкоуглеродистых сталей
4.3. Математическая модель, оценивающая форму присутствия бора в твердом
растворе и уровень прокаливаемости проката из борсодержащих сталей

4.4. Определение в сталях типа 20Г2Р и 30Г1Р оптимальных соотношений Тц А1, И,Ои В, обеспечивающих максимальные характеристики прокаливаемое
4.5. Подготовка нормативно-технической документации на производство сортового проката из сталей 10, 20, 20Г2Р и 30Г1Р
4.6. Отработка технологии производства сортового проката борсодержащих сталей 20Г2Р и 30Г1Р в условиях ОАО «Северсталь»
Выводы по главе
5. Глава 5. Отработка комплексного технологического решения по смягчающему отжигу сортового проката в бунтах
5.1. Усовершенствование автоматизированного комплекса для смягчающего отжига сортового проката в бунтах
5.2. Оценка зависимости скорости охлаждения сортового проката на автоматизированном комплексе от температуры в термостате
5.3. Исследование стабильности работы автоматизированного комплекса Выводы по главе
6. Глава 6. Анализ влияния технологии подготовки проката и режимов отжига сталей 20Г2Р и 38ХГНМ на морфологию перлита и механические свойства проката
6.1. Методика проведения эксперимента
6.2. Анализ влияния дисперсности исходной структуры и предварительной пластической деформации на структуру и механические свойства сортового проката сталей 20Г2Р и 38ХГНМ после смягчающего отжига
Выводы по главе
7. Глава 7. Промышленное опробование в условиях ОАО «БелЗАИ» технологии ускоренного смягчающего отжига сортового проката из низкоуглеродистых, борсодержащих и среднелегированных сталей
7.1. Опробование технологии ускоренного смягчающего отжига сортового проката на автоматизированном комплексе с использованием нагрева ТВЧ
7.2. Опробование технологии производства стержневых крепежных изделий из
сортового проката низкоуглеродистых сталей марок 10 и
7.3. Опробование технологии производства высокопрочных болтов из сортового проката борсодержащих сталей марок 20Г2Р и 30Г1Р Выводы по главе
Выводы по работе
Описок использованных источников
Приложения

116 118

На современном этапе развития производства, при повсеместном истощении природных ресурсов и ухудшении экологической обстановки, наиболее остро встают вопросы разработки экологически обоснованных, ресурсосберегающих технологий получения металлопродукции при одновременном улучшении ее качества. В этой связи холодная объемная штамповка (ХОШ) является одним из наиболее перспективных способов изготовления различных крепежных изделий и других деталей автомобилестроения, обеспечивающая по сравнению с обработкой резанием значительное повышение коэффициента использования металла (до 96%). Количество крепежных изделий (болтов, винтов, шпилек, гаек, шайб и т.п.) в современном автомобиле составляет до 60% от общей номенклатуры деталей и 2-3% от его веса. В рамках современных тенденций, при разработке конкурентоспособных технологий ХОШ, необходимо изыскать дополнительные резервы повышения качества металлопродукции на всех стадиях технологического передела: разработке новых марок стали, оптимизации структуры металла, технологии его деформации, использовании новых прогрессивных смазочных материалов и способов подготовки поверхности проката перед высадкой, что, в комплексе, помимо чисто экономического эффекта, позволит снизить нагрузки на инструмент, и даст возможность существенного усложнения геометрии деталей. Важным звеном создания ресурсосберегающих технологий ХОШ крепежных деталей является структурный подход при подготовке материала, обеспечивающий гибкое управление его свойствами, за счет изменения дисперсности зерна, количества и морфологии фазовых составляющих. В настоящее время наиболее распространенной предварительной технологической операцией подготовки проката из среднеуглеродистых и легированных сталей перед ХОШ является сфероидизирующий отжиг в колпаковых печах продолжительностью до 40 часов и более. Но даже после столь длительных выдержек в структуре встречаются участки со следами пластинчатого перлита и не всегда обеспечивается равномерность свойств по длине бунта. Для низкоуглеродистых и микролегированных сталей требования к полной сфероидизации структуры перед высадкой не столь абсолютны, что позволит упростить схему подготовки металлопроката перед ХОШ. В связи с этим, актуальной является задача, поставленная в данной работе, - разработка и внедрение комплексного технологического решения,

колпаковым отжигом приводит к некоторому увеличению исходного уровня прочности и уменьшению исходного уровня пластичности, при этом значимо не влияя на величины Дов/Дє и Дц//Др, во всём исследуемом интервале деформаций.
4 -ЗОПРвар. 1 ■*— ЗОПРвар. 2 > 30Г1Р вар
■*—38ХГНМ вар. 1 ■38ХГНМ вар. 2 '38ХГНМ вар
10 20 30 40 50
степень деформации, %
10 20 30 40
степень деформации.'
10 20 30 40
степень деформации. '
30 ф

- 4 - ЗОПРвар. 1 —*—ЗОПРвар. 2 ■#,— ЗОПРвар. 3 ■-И— 38ХГНМ вар

# 38ХГНМ вар. 2 —38ХГНМ вар. 3]_
10 20 30 40
степень деформации. %
Рис. 2.4. Влияние деформации калибровкой на механические характеристики сталей 30Г1Р и 38ХГНМ (вариант 1 - горячекатаное состояние, вариант 2 - ускоренный отжиг на установке с нагревом ТВЧ, вариант 3 - сфероидизация традиционным способом)
Определение характеристик технологической пластичности проведено только для сталей 20, 20Г2Р и 38ХГНМ. Известно, что показатели напряженного состояния о/Т и р0 значительно влияют на пластичность металлов. Для всех исследуемых вариантов сталей (и анализируемых типов структур) характерно увеличение пластичности с уменьшением показателя о/Т. Пластичность металла при о/Т=0, которая определяется коэффициентом %, и интенсивность изменения Ар в зависимости от о/Т, характеризуемая коэффициентом X, зависят от химического состава и структуры стали. Так в случае образцов на растяжение (ца=-1), наибольшие значения коэффициента % имеет сталь 20Г2Р со структурой сфероидизированного перлита (рис.2.5). Величина коэффициента х сталей в горячекатаном состоянии на 5-10% ниже соответствующих значений % сталей в сфероидизированном