Главная / Теория термической обработки металлов / Отжиг второго рода / Отжиг сталей / Патентирование

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