Высокопрочная арматурная сталь

Раздел: Учебники

Сталь марки 20ГС является основным материалом в отрасли для массового производства термоупрочнеиной с прокатного нагрева высокопрочной арматуры. Следовательно, необходимо для обоснования режимов ее термообработки на практике и определения сортамента, в котором она может быть применена, более подробно изучить влияние скорости охлаждения на ее структуру и свойства, т. е. построить термокинетическую диаграмму этой стали! Такую работу мы выполнили совместно с В. И. Спиваковым и Т. В. Ро- венской на стали 20ГС состава: 0,19% С; 1,4% Мп; 1,08% Si; 0,03% S; 0,019% Р.

Исследования проводили на дилатометрических образцах размером 250Х6Х(1—2) мм, вырезанных из стержней горячекатаной арматуры диаметром 18 мм, с использованием .безынерционного дилатометра конструкции Ю. 3. Борковского и В. В. Парусова. Охлаждающими средами служили воздух, жидкий азот, глицерин, масло, вода и 15%-ный раствор едкого калия. Среднюю скорость охлаждения образцов оценивали графическим дифференцированием снятых при помощи шлейфового осциллографа (типа МПО-2) кривых охлаждения в перлито-мартенситном интервале температур (700—400 °С).

За счет легирования марганцем и кремнием сталь марки 20ГС, в отличие от низкоуглеродистой стали марки Ст20обладает существенно большей устойчивостью аустенита, о чем свидетельствует смещение вправо областей феррито-перлитного превращения на ее термокинетической диаграмме. Сталь 20ГС характеризуется также более широкой областью бейнитного превращения, образующей на диаграмме выступ перед кривой начала выделения феррита. Кривые охлаждения, соответствующие получению в конечном структурном состоянии твердости по Бринеллю 440, 400, 350, 200, 180 и 140, отвечают средним скоростям охлаждения в перлито-мартенситном интервале, составляющим 1600, 150, 58, 16, 8 и 1,3°С/с соответственно. Структура металла ^при этом изменяется от мартенситной (440 НВ) до феррито-перлит- ной (140 НВ).

При скоростях охлаждения 150°С/с и выше достигается рабочая структура высокопрочной арматуры класса Ат—VI—Ат—VII— низкоуглеродистый слабоотпущенный мартенсит. При скоростях охлаждения 230—58°С/с может быть получена бейнитная структура, позволяющая реализовать прочностные свойства, соответствующие классу Ат—V. Широкие интервалы скоростей охлаждения, в пределах которых достигается желаемое структурное состояние, определяют достаточно удовлетворительную технологичность арматурной стали марки 20ГС при термической обработке на высокие классы прочности.

Применяемые для осуществления термического упрочнения с прокатного нагрева охлаждающие устройства позволяют в пер-„ лито-мартснситном интервале температур получить скорости охлаждения центра прутка арматуры диаметром 10, 14, 20 и 28 мм соответственно не менее 280, 100, 65 и 52°С/с.

При условии обеспечения достаточного времени закалки такие скорости охлаждения позволяют получить при термоупрочнении по способу прерванного охлаждения с самоотпуском структурные состояния, которые позволяют обеспечить в арматурной стали марки 20ГС диаметром 10—14 мм свойства классов Ат—VI— Ат—V; диаметром 16—18 мм — класса Ат—V, диаметром 22 мм — класса Ат—IV—Ат—V, диаметром 28 мм — класса Ат—IV по ГОСТ 10884—81.