Уровни прочности канатной стали. Технология упрочнения

Уровень прочности канатной стали колеблется в пределах 1300…2400 МПа.

Технология упрочнения.

Чем тоньше пластинки цементита в перлите, тем больше упрочнение. Пластинки тем тоньше, чем ниже температура распада переохлажденного аустенита. Оптимальную температуру изотермического распада надо быстро достичь и точно выдержать. Поэтому делается патентирование: протягиваемая проволока проходит через печь (или соляную ванну) нагрева и быстро охлаждается до температуры распада аустенита в ванне с расплавом свинца и солей. После волочения делается еще низкий отпуск для снятия напряжений.

К стали для патентирования (упрочнения) есть ряд жестких требований. Во-первых, чистота по легирующим элементам (Сr<0,10%; Ni<0,15%; Сu<0,2%), иначе изотермический распад аустенита за время пребывания в свинцовой ванне не закончится, а остаток аустенита на выходе из ванны даст хрупкий мартенсит или бейнит. Использование лома в шихте исключается.

Во-вторых, вытягиваясь при волочении, границы зерна исходного аустенита превращаются в ленты вдоль оси проволоки.

Если на них были сегрегации фосфора или наночастицы АlN или МnS, проволока расслаивается по этим лентам при скручивании (или при волочении). Поэтому когда-то сталь для пружин плавили только из древесноугольного чугуна (чистого по фосфору и сере).

Сегодня его заменило железо прямого восстановления.

В-третьих, важна чистота по неметаллическим включениям.

Если включения деформируемы и при холодном волочении (как МnS), то из округлых в слитке они превратятся в нити макроскопической длины и субмикронной толщины, а включения-дендриты - в пучок нитей, по которым и произойдет расслой. Канаты из стали 60 с округлыми сульфидами (от введения РЗМ) выдерживали 25000 перегибов, а с длинными включениями - только 18000..

Недеформируемое включение (как Аl₂О₃) при размере 100 мкм сравнимо с диаметром проволоки, которая в этом месте оборвется еще при волочении (и потому в готовой проволоке таких не находят). От оксидов размером 3…10 мкм растут трещины усталости в пружинах или в канате, поэтому важны как содержание кислорода и серы в расплаве, так и приемы раскисления десульфурации.

Наконец, нагревы перед патентированием требуют защитной атмосферы, так как даже тонкий обезуглероженный слой с малопрочным свободным ферритом- очаг усталостного разрушения. Если же окалину стравливают, то затем нужен подогрев или выдержка, чтобы вышел захваченный водород, иначе проволока может растрескаться еще при хранении.