Патентирование

Для получения высокопрочной канатной, пружинной и рояльной проволоки применяют изотермическую обработку, которая известна с 70-годов XIX в. и получила название патентирования.

Проволоку из углеродистых сталей, содержащих от 0,45 до 0,85%С, нагревают в проходной печи до температуры на 150 — 200 °С выше Ас3, пропускают через свинцовую или соляную ванну с температурой 450 — 550 °С и наматывают на приводной барабан. Распад аустенита проходит около изгиба С-кривой вблизи нижней границы температурного интервала перлитного превращения (смотрите рисунок Основные разновидности отжига 2-го рода доэвтектоидной стали).

По выходе из ванны проволока имеет феррито-цементитную структуру с очень малым межпластиночным расстоянием. Ее принято называть сорбитом патентирования и трооститом. Избыточный феррит или вторичный цементит не успевают образоваться и вся структура является квазиэвтектоидной.

После патентирования проволоку подвергают многократному холодному волочению с большим суммарным обжатием. Обычно получают проволоку с пределом прочности, равным 150 — 200 кгс/мм2. На стали У9А, полученной вакуумнодуговым переплавом для устранения вредного влияния неметаллических включений и примесей, после патентирования и холодной протяжки с суммарным обжатием 90% был достигнут рекордный уровень предела прочности 500 кгс/мм2.

В получении высокопрочного состояния патентирование играет двоякую роль. Bo-первых, благодаря ему проволока способна выдерживать большие обжатия при холодной протяжке без обрывов. Это обеспечивается структурой тонкопластинчатого перлита и отсутствием зерен избыточного феррита, вызывающего обрывы при сильном натяжении. Во-вторых, после холодной пластической деформации феррито-цементитная смесь, в которой межпластиночное расстояние еще меньше, чем после патентирования, обеспечивает сочетание высокой прочности с вязкостью при скручивании и изгибе.

Границы между пластинами феррита и цементита представляют непроницаемые барьеры для дислокаций, и предел прочности патентированной проволоки подчиняется соотношению Холла — Петча, в котором d для данного случая — межпластиночное расстояние.

Высокая температура нагрева при патентировании (обычно 870 — 920 °С) необходима для гомогенизации аустенита. Скорость движения проволоки должна быть такой, чтобы время пребывания в ванне было несколько больше времени окончания перлитного превращения. В противном случае по выходе проволоки из ванны аустенит, не успевший претерпеть перлитный распад, превращается в нижний бейнит или мартенсит и пластические свойства проволоки резко снижаются.

При патентировании толстой проволоки из-за теплового эффекта превращения она может слишком разогреться, структура огрубится, поэтому температуру ванны поддерживают вблизи нижней границы рекомендованного интервала 450 — 550 °С.

Хотя патентирование и специфический процесс, но по главному классификационному признаку
— типу фазовых превращений — он относится к отжигу 2-го рода, являясь одной из разновидностей изотермических обработок.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Изотермический отжиг

Малая степень переохлаждения аустенита, необходимая при отжиге, может быть получена не только при непрерывном охлаждении стали с печью. Другой путь — ступенчатое охлаждение с изотермической выдержкой в интервале перлитного превращения (смотрите рисунок Основные разновидности отжига 2-го рода доэвтектоидной стали). Такая термообработка называется изотермическим отжигом. После нагрева до температуры выше А3 сталь ускоренна охлаждают до температуры…

Нормализация

При нормализации сталь нагревают до температур на 30 — 50 °С выше линии GSE и охлаждают на воздухе (смотрите рисунок Температура нагрева сталей для отжига 2-го рода). Ускоренное по сравнению с отжигом охлаждение обусловливает несколько большее переохлаждение аустенита (смотрите рисунок Основные разновидности отжига 2-го рода доэвтектоидной стали). Поэтому при нормализации получается более тонкое строение эвтектоида…

Влияние режима сфероидизирующего отжига

Для режима сфероидизирующего отжига заэвтектоидных сталей характерен узкий температурный «интервал отжигаемости». Нижняя его граница должна находиться немного выше точки А1, чтобы образовалось большое число центров выделения карбида при последующем охлаждении. Верхняя граница не должна быть слишком высокой, так как иначе из-за растворения в аустените центров карбидного выделения при охлаждении образуется пластинчатый перлит. Так как точки…

Сфероидизирующий отжиг

Для заэвтектоидных сталей полный отжиг с нагревом выше Аст (линия ES) вообще не используют, так как при медленном охлаждении после такого нагрева образуется грубая сетка вторичного цементита, ухудшающая механические и другие свойства. К заэвтектоидным углеродистым сталям широко применяют отжиг с нагревом до 740 — 780 °С и последующим медленным охлаждением. После такого нагрева в аустените…

Влияние легирующих элементов на перлитное превращение

Легирующие элементы оказывают чрезвычайно важное для практики влияние на кинетику распада аустенита. За исключением кобальта, все широко используемые легирующие элементы, растворенные в аустените (Cr, Ni,Mn, W, Mo, V и др.), замедляют перлитное превращение, сдвигая верхнюю часть С-кривой вправо. Природа увеличения устойчивости переохлажденного аустенита под влиянием легирующих элементов довольно сложная. Если в углеродистых сталях перлитное превращение…