UA74872C2 - A structural isotropic steel, a method for the preparation of plate of this steel and resulting plates - Google Patents

Description

повільним статичним охолодженням протягом бі- марганцю в сталі складає від 0,55 до 0,65905 мас.,а льше 30 годин. вміст силіцію складає від 0,08 до 0,1295 мас., і тим, 9. Спосіб за одним з пп.7 або 8, який відрізняєть- що після термічної обробки при значенні РАКЕО, ся тим, що на лист, який пройшов обробку накле- що знаходиться в межах від 9,8 до 11,5, має межу пуванням, наносять органічне покриття, потім лист пружності, що перевищує 220МПа, подовження, із нанесеним покриттям піддають термічній оброб- що перевищує 3695, і коефіцієнт зміцнення накле- ці зі значенням РАКЕО, що знаходиться в межах пуванням, що перевищує 0,20. від 9,80 до 11,5. 14. Листовий прокат з ізотропної сталі за одним з 10. Спосіб за п.9, який відрізняється тим, що за- пп.11 або 12, який відрізняється тим, що вміст значене органічне покриття виконане на основі марганцю в сталі складає від 0,95 до 1,0595 мас., а полімеру із сітчастою структурою і містить метале- вміст силіцію складає від 0,16 до 0,20 95 мас., і ві кульки. тим, що після термічної обробки при значенні 11. Листовий прокат з ізотропної сталі зі складом РАКЕО, що знаходиться в межах від 9,8 до 11,5, за будь-яким з пп.1-6 має межу пружності, що перевищує 260МПа, опір 12. Листовий прокат з ізотропної сталі, одержува- розтяганню, що перевищує 400МпПа, і коефіцієнт ний за допомогою способу за будь-яким з пп.7-10. зміцнення наклепом, що перевищує 0,18. 13. Листовий прокат з ізотропної сталі за одним з пп.11 або 12, який відрізняється тим, що вміст

Даний винахід стосується сталі і листового ходу є сталь, склад якої містить, у вагових 90: прокату з високоміцної ізотропної сталі з поліпше- 0,03 -0,06, ними механічними властивостями, здатної проти- 0.502Мп-1,10, стояти старінню при термічній обробці. 080,20,

Такий тип стали застосовується, зокрема, для 0,015«Аїс0,070, виготовлення кузовних деталей, що мають органі- Ме0,07, чне покриття, при виробництві автомобілів. Мі«0.040

Ці деталі, як правило, формують способом Сисо 040 штампування, який припускає, що сталь має до- Ро 035 " статній рівень пластичності і повинна бути макси- рова мально ізотропною, щоб забезпечувати гарний З20,015, натяг деталей. Крім того, проводяться розробки з Мо-0,008, метою підвищення міцності на вдавлювання, що тікО,005, І 0. може бути досягнуте за умови високої межі пруж- при цьому вона містить також бор у такій кіль- ності. кості, що: в

Перед цим етапом формування на деталі на- 0,65: М «1,60, носять органічні покриття, які випалюють у ході й й й певної термічної обробки при максимальній тем- а решта складу є ферум і виробничі домішки. пературі близько 25072 і протягом приблизно 30 Автори даного винаходу відкрили, що дотри- секунд. мання спеціального балансу між компонентами

Однак такий вид термічної обробки може при- сплавів дозволяє одержувати марку сплаву, що вести до прояву феномена старіння сталі, який має всі необхідні властивості. й виражається в збільшенні межі пружності, знижен- Вміст карбону в складі відповІДНО до даного ні пластичності й особливо в появі ступеня межі винаходу складає від 0,03 до 0,0676 мас., тому що пружності. Наявність цього ступеня є неприпусти- по обхілно п істотно знижує пластичність. Проте, мою, тому що він є причиною появи дуже помітних нео хідно підтримувати його мінімальний вміст на червоподібних деформацій під час штампування, рівні 0,0396 мас., щоб уникнути будь-якого прояву які є неприпустимими дефектами зовнішнього ви- старіння. ще й

ГЛЯДУ. Вміст марганцю в складі відповідно до даного

З документа ЕР 0870848) відомий надм'який винаходу складає від 0,50 до Тло масб.. Марга- ніобієвий сплав сталі з доданням алюмінію, який нець підвищує межу пружності вн. одночасно має гарні властивості механічної міцності, а також значно знижуючи й пластичнють, ВН никче ово гарні властивості пластичності, але він схильний б еми старіння. тоді як вміст до вищезгаданого явища старіння і, отже, не прис- мас.. виникають проол р "тод тосований для нанесення покриття, що потребує вище Тов мас. негативно позначається на плас- термічної обробки перед штампуванням. тичності, с. с, .

Таким чином, задачею даного винаходу є роз- Вміст силіцію в складі Відповідно до даного робка ізотропного металевого матеріалу, який од- винаходу складає від 0,08 до 0,206 мас.. Він знач- ночасно мас підвищену маху пружності без ступе: ОС но0зуючи ті пИастичність але тот пі. ня, гарну пластичність і є придатним для термічної . . й й . обробки після нанесення органічного покриття без вищує тенденцію до старіння. Якщо його Вміст прояву феномена старіння. нижче 0,0895 мас., сталь втрачає гарні механічні

У зв'язку з цим, першим об'єктом даного вина- характеристики, а якщо цей вміст перевищує

0,2095 мас., то зіштовхуються з проблемами зов- вміст нікелю - менше 0,04095 мас., вміст купруму - нішнього вигляду поверхонь, на яких з'являються менше 0 04095 мас., і вміст молібдену - менше смугоподібні дефекти. 000890 мас.. Дійсно ці елементи є залишковими

У кращому варіанті реалізації даного винаходу після процесу виробництва марки сталі і зустріча- співвідношення між вмістом марганцю ! вмістом ються найчастіше. Їхній вміст у складі обмежують, силіцію складає від 4 до 15 щоб уникнути пробле- тому що вони можуть призвести до утворення ми крихкості стикових швів при контактному зва- включень що знижують механічні характеристики рюванні. Дійсно якщо вийти за межі цих значень то марки сталі. під час цієї зварювальної операції спостерігається Другим об'єктом даного винаходу є спосіб утворення оксидів що окричують. одержання листа сталі зі складом відповідно до

В іншому кращому варіанті реалізації даного даного винаходу, який включає такі етапи: винаходу вміст марганцю складає від 0,55 до 0 - одержання сталі і виливання сляба, 6595 мас., а вміст силіцію - від 0,08 до 0 1295 мабс.. - гаряча прокатка цього сляба для одержання

Цей варіант реалізації дозволяє одержувати марки листа, при цьому температура завершення про- сталі з поліпшеними властивостями пластичності, катки перевищує температуру точки АгЗ, а також з межею пружності що перевищує 220Мпа. - змотування листів у рулони при температурі

В іншому кращому варіанті реалізації даного від 500 до 700"С, винаходу вміст марганцю складає від 0,95 до - холодна прокатка листа при ступені обтис- 1,0595 мас., а вміст силіцію - від 0,16 до 0,2095 нення від 50 до 80905, мас.. Цей варіант реалізації дозволяє одержувати - термічна обробка перекристалізації, марки сталі з високою пластичністю, що мають - наклеп, здійснюваний при ступені поверхне- підвищену міцність на розтягання, а також з ме- вої деформації що краще знаходиться в межах від жею пружності що перевищує 260Мпа. 1,2 до 2,590.

Вміст нітрогену в складі повинний бути менше Наприкінці виробництва сталь можна відлива- 0,00790 мас., краще, менше 0,00595 мас., тому що ти у виді напівфабрикату такого як сляб, який на- цей елемент негативно позначається на механіч- грівають до температури близько 123070С-12607С них властивостях сталі. Його присутність у сталі для його гарячої прокатки при цьому температура відповідно до даного винаходу є результатом ви- кінця прокатки перевищує точку АгЗ3 яка у даному робничого процесу. випадку дорівнює приблизно 810"С. У такий спосіб

Вміст бору в складі відповідно до даного вина- одержують листову сталь Температура кінця про- ходу повивний бути таким, щоб: катки, краще, менше температури точки АгЗ3 збі- 0,65: М «1,60. льшеної на 20"С. Після цієї операції можна здійс- нювати змотування одержаного в такий спосіб

Основною функцією бору є фіксація нітрогену листа в рулон при температурі від 500 до 7002С. шляхом раннього осадження нітридів бора. Тому У кращому варіанті реалізації лист змотують у він повинний бути присутнім у досить великих кіль- рулон при температурі від 580 до 6202С, щоб об- костях щоб уникнути збереження занадто великої межити розмір зерен що дозволяє підвищити межу кількості нітрогену у вільному стані але разом з пружності. тим без надмірного перевищення стехіометричної Потім цей лист прокатують холодним спосо-

КІЛЬКОСТІ тому ЩО залишкова віІЛЬНа КІЛЬКІСТЬ МОЖЕе бом зі ступенем обтиснення від 50 до 8095 краще, створити проблеми металургійного характеру, а від 60 до 7095 і піддають термічній обробці перек- також привести до забарвлення країв рулону ста- ристалізації, яка включає перший етап статичного лі. Як приклад, слід нагадати, що суворе дотри- відпалу у водні при температурі що перевищує мання стехіометрії досягається при співвідношенні температуру перекристалізації сталі, протягом 5-

В/М, яке дорівнює 0,77. 15 годин. Як приклад ця температура перекриста-

Вміст алюмінію в складі відповідно до даного лізації марки сталі, як правило, знаходиться в ме- винаходу повинний знаходитися в межах від 0,015 жах від 540 до 5702С. Відпал здійснюють у водні, до 0,07095 мас., щоб не доходити до критичної щоб уникнути проблем забарвлення кромок листа. кількості. Присутність алюмінію в марці сталі від- Термічна обробка перекристалізації краще, повідно до даного винаходу обумовлена вимогами додатково включає другий етап повільного статич- до процесу лиття під час якого цей елемент дода- ного охолодження що триває протягом більше 30 ють для відновлення сталі. Разом з тим не слід годин, краще, його тривалість перевищує чи дорі- перевищувати вміст АІ-0,07095 мас. тому що в внює 40 годин. Це охолодження здійснюють пові- цьому випадку зіштовхуються з проблемами вклю- льно, щоб переконатися в абсолютній стійкості чень оксидів алюмінію які негативно позначаються цементних осаджень у феритній матриці. Саме на механічних характеристиках сталі. тому його здійснюють статичним способом, щоб

Вміст фосфору в сталі відповідно до даного одержати такий тип повільного охолодження. винаходу обмежений значенням меншим 0,035905 Разом з тим цілком можливо здійснювати мас. краще меншим 0,01595 мас.. Він дозволяє більш прискорене охолодження й одержувати ре- підвищити межу пружності марки сталі але в той зультати відповідно до даного винаходу. же час збільшує тенденцію до старіння при термі- Після цього листи можна обробляти наклепом чних обробках, чим і пояснюється дане обмежен- при ступені поверхневої деформації, що складає, ня. Він також негативно позначається на пластич- краще, від 1,2 до 2,595, наприклад, близько 1,595, ності. щоб максимально зменшити будь-яке утворення

Вміст титану в складі повинний бути менше ступеня межі пружності. Краще не перевищувати 0,00595 мас., вміст сульфуру - менше 0,0159о мас., це значення 2,595, тому що це може привести до зниження пластичності, але і не опускати його ни- перевищує 260МПа, міцність на розтягання, що жче 1,295 щоб уникнути проблем старіння. перевищує 400МпПа, і коефіцієнт зміцнення накле-

Після цього можна переходити до нанесення пом, що перевищує 0,18. органічного покриття і до термічної обробки для Далі даний винахід буде проілюстрований на його нормальної фіксації. Така обробка може, на- нижченаведених прикладах, при цьому в прикла- приклад включати швидке нагрівання до 250" із деній таблиці наведений склад у вагових 95 для підтримуванням цієї температури протягом приб- різних сталей, на яких проводилися випробування, лизно 30 секунд та з подальшим охолодженням. серед яких виливки 1-3 відповідають даному вина-

Для того, щоб мати можливість порівняти між ходу, тоді як виливок 4 приведений для порівнян- собою два варіанти термічної обробки, здійснюва- ня: ні при різних температурах і протягом різних про- міжків часу застосовують величину, називану апр аува ВЕ н/нту "мер товв3777 0997-0598 0227

РАВЕО--0,76хІ09 хр(і-АНАНТ).аВ. близно 112кДж/моль), Т: температура циклу який інтегрують на протязі термічної обробки. Р 0007 | 00065 | 0007 | 0006

Чим вище температура термічної обробки і чим більше її тривалість тим нижче значення

РАКЕО. Два різних види термічної обробки, що мають ідентичне значення РАКЕО, приведуть до 7 0001231 00011733-100027 однакового результату на одній і тій самій марці Її 3-5 Щ (ЩЇ5-5565Щ155.:.:-6 | 0016 сталі. |мо| 0002 | - | 0008 | -

Якщо розглядати процес термічної обробки, у якому сталь доводять до температури 2502С и Решта складу виливків 1-4, звичайно, є ферум витримують при цій температурі протягом 30 се- і можливими виробничими домішками. кунд, то значення РАРЕО дорівнює 10,26. У рам- Застосовувані скорочення ках даного винаходу нас більше цікавлять процеси А: подовження при розриві, в 9о термічної обробки із значенням РАВЕО, що знахо- Ке: межа пружності, в Мпа диться в межах від 9,80 до 11,5. Кт: міцність на розтягання, в Мпа

Органічні покриття, про які йде мова в даному п: коефіцієнт зміцнення наклепом винаході, краще, є покриттями, що містять полімер Аг: коефіцієнт плоскої анізотропії із сітчастою структурою, і, можливо, металеві ку- г: коефіцієнт анізотропії льки, наприклад, кульки цинку. Такі покриття, як Приклад 1 - Межа пружності і міцність на роз- правило, наносяться тонким шаром близько кіль- тягання кох мікронів і призначені, наприклад, для захисту Одержують лист сталі зі складом кожного з сталі від корозії. виливків 1-3 відповідно до даного винаходу а та-

Якщо сталь відповідно до даного винаходу кож порівняльного виливка 4 при цьому відлива- спеціально призначена для нанесення такого типу ють сляб який нагрівають приблизно до 1230"С и покриття, то само собою зрозуміло, що вона може потім прокатують гарячим способом при середній застосовуватися в будь-яких випадках, коли необ- кінцевій температурі прокатки 860"С. Змотують хідна її стійкість до термічних обробок при значен- рулони при температурі приблизно 585"С, потім ні РАКЕО, що знаходиться в межах від 9,80 до здійснюють холодну прокатку зі ступенем обтис- 11,50, незалежно від того, наносилося до цього на нення 7390. неї покриття чи ні. Після цього здійснюють відпал у водні прибли-

Третім об'єктом даного винаходу є листовий зно при 630"С приблизно протягом 7 годин з на- прокат з ізотропної сталі, що має склад відповідно ступним повільним охолодженням протягом 30 до даного винаходу, а також листовий прокат, годин. Завершують процес наклепом з рівнем по- одержаний відповідно до способу відповідно до верхневої деформації 1,595. даного винаходу в його різних варіантах. Потім проводять перші випробування на роз-

Перевага надається листовій ізотропній сталі з тягання в напрямку поперечному напрямку прокат- вмістом марганцю від 0,55 до 0 6595 мас. і з вміс- ки за стандартом МЕ ЕМ 10002-1. том силіцію від 0,08 до 0,1295 мас., яка після тер- Згодом цей лист піддають термічній обробці зі мічної обробки має значення РАВЕО, що знахо- значенням РАКЕО що дорівнює 10,26, і проводять диться в межах від 9,8 до 11,5, межу пружності, що другі випробування на розтягання за стандартом перевищує 220МПа, подовження, що перевищує МЕ ЕМ 10002-1 Термічна обробка включає нагрі- 3695, і коефіцієнт зміцнення наклепом, що пере- вання до 25072 зі швидкістю нагрівання 3570 за вищує 0,20. секунду з наступним витримуванням при цій тем-

Кращою є також листова ізотропна сталь із пературі протягом 30 секунд. вмістом марганцю від 0,95 до 1,0595 мас. і з вміс- У такий спосіб визначають значення межі пру- том силіцію від 0,16 до 0,2095 мас., яка після тер- жності і механічної міцності листа й одержують такі мічної обробки має значення РАКЕО, що знахо- результати: диться в межах від 9,8 до 11,5, межу пружності, що никами пластичності, подовження при розриві, а також коефіцієнта зміцнення наклепом.

До термі: Значення, одержані для порівняльного вилив- ка 4, наводяться як приклад, тому що ці значення робки не є принциповими при наявності ступеня більше

Після 1095. термічної| 247 | 380 | 266 | 396 | 240 | 355 | 329 | 355 . пенею рн|н|»| рда вотоля

Загальну анізотропію сталі визначають за до-

Як видно з таблиці рівні Бе і т виливків 1-3 помогою середнього коефіцієнта нормальної ані- відповідно до даного винаходу після термічної зотропіні) (90) з 245) обробки не погіршилися, що підтверджує стійкість й 4 сталі відповідно до даного винаходу до такої об- робки. де г(0), г(90) та (45) є значеннями коефіцієнтів

Слід також відзначити чудові значення нормальної анізотропії г у подовжньому напрямку, одержані для виливка 2 відповідно до даного ви- поперечному напрямку та у напрямку під кутом 45" находу, у якого межа пружності перевищує до напрямку прокатки. 260МПа а міцність на розтягання складає 400Мпа. Коефіцієнт площинної анізотропії Аг може бути

Приклад 2 - Пластичність визначений: к(90)3 - 2г(45)

За допомогою випробувань описаних у прик- пи и ладі 1 відомим способом визначають подовження при розриві А і коефіцієнт зміцнення наклепом п Коефіцієнти визначають на листах до та після для усіх чотирьох виливків. їхньої термічної обробки, аналогічної до термічної

Криві розтягання насамперед свідчать про те, обробки, описаної в Прикладі 1. Результати при- що для виливків 1-3 відповідно до даного винахо- ведені в наступній таблиці: ду не спостерігалося жодного ступеня межі пруж- ності як до термічної обробки, так і після неї. Що ж 0000000 рбялвосі | Биливок 5 1 Биливок 5 І Бильвогя стосується виливка 4, для якого відзначався неве- ликий ступінь до термічної обробки, то після цієї термічної обробки він вже склав більше 1095, що Після терміч- робить таку сталь зовсім несумісною із задачами, поставленими перед даним винаходом.

Інші результати наведені в наступній таблиці: Значення, одержані для порівняльного вилив- ка 4, наводяться як приклад, тому що ці значення не є принциповими при наявності ступеня більше

ШБеріі ов бю о ові р ре се Відзначається, що ізотропія виливків сталі від- ною і підвищує їхню здатність до глибокого штам- пування при цьому підкреслюється особливо й й й примітне значення Аг виливка 2.

При розгляді цих результатів відзначається Дійсно, автори даного винаходу дійшли висно- гарний показник значень подовження при розриві, вку, що нітриди бору, які утворюються у сталі в що дозволяє тваням Одьожання виготовлення ході контрольованого процесу, осаджуються на деталей штампуванням. Одержаний також гарний гарячому листі і не заважають наступній перекрис- коефіцієнт "зміцнення наклепом п, що гарантує талізації. Таким чином, листова сталь відповідно нормальний рівень межі пружності для готових до даного винаходу є мікрографічною зернистою деталей завдяки ефекту зміцнення від наклепу під структурою з подовженням близьким до 1 та з ни- час штампування (так званий ефект деформацій- зькими значеннями коефіцієнта анізотропії г. ного зміцнення ("могк пагаепіпд")).

Відзначається також, що виливок З відповідно до даного винаходу відрізняється чудовими показ-

Комп'ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601