Отжиг стали 08Ю для использования в автомобилестроении

Annealing of steel 08YU for use in the automotive industry

Автомобильная промышленность – одна из основных потребителей тонкого, особенно холоднокатаного листа. Вместе с ростом потребления листового проката повышаются и требования автомобилестроителей к качеству этого вида продукции.

Существенной составной частью в улучшении механических и технологических свойств в производственном процессе изготовления полосовой стали является термическая обработка. Большое значение для повышения качества автолистовой стали имеет рекристаллизационный отжиг, назначение этой операции – восстановление пластичности стали после холодной деформации.

Термическая обработка холоднокатаного листа регулирует конечную структуру и свойства стали с целью ее разупрочнения и обеспечения наилучшей штампуемости. Рекристаллизация [1, c. 78] вызывает рост деформированных зерен, снятие наклепа и внутренних напряжений.

Удовлетворение постоянно растущего спроса на автомобильный металл высокого качества достигается изготовлением его на современном оборудовании по современной технологии.

В данной работе рассматривается технология термообработки автолистовых сталей марок.

Химический состав стали весьма влияет на механические свойства холоднокатаных полос.

Углерод – оказывает упрочняющее воздействие на сталь, поэтому его содержание стараются снизить до 0,07 %. Вредное влияние на штампуемость оказывает углерод в виде включений структурно-свободного цементита, который в местах грубых скоплений является причиной разрыва металла при штамповке.

Азот снижает пластичность и вытяжные свойства, образуя неметаллические включения (нитриды). (0,007 %).

Марганец увеличивает прочность стали, но вводится из-за необходимости связывания серы.(0,2‒0,3 %).

Фосфор и сера являются вредными примесями и их содержание должно быть сведено к минимуму. Фосфор повышает прочность и вызывает охрупчивание, снижает пластичность и способность металла к вытяжке. Сернистые соединения в виде крупных включений снижают способность стали к глубокой вытяжке (Р 0,02‒0,03 %, S 0,025‒0,035 %).

Кремний увеличивает жесткость листа при штамповке, поэтому в листах для глубокой вытяжки содержание кремния должно быть не более 0,04 %.

Необходимо также ограничить количество меди до 0,06 % для получения благоприятной структуры феррита в виде вытянутых зерен и мелких изолированных сфероидизированных глобулей цементита в холоднокатаной тонколистовой стали после отжига в колпаковых печах.

Алюминий, являясь поверхностно-активным элементом, снижает поверх­ностное натяжение на границах ферритных зерен; при рекристаллизационном отжиге холоднокатаных полос способствует образованию ферритных зерен «оладьеобразной» формы, повышает способность стали к глубокой вытяжке. Алюминий в минимальной мере упрочняет сталь.(0,03‒0,04 %).

Светлый рекристаллизационный отжиг необходимая операция для получения автомобильного листа с требуемыми механическими свойствами (снимает напряжения, возникшие после холодной прокатки, восстанавливает пластичность деформированного материала), определенной величиной зерна.

Режим термообработки сталей в колпаковых печах производится по следующей схеме (рисунок 1).

Рисунок 1. График термической обработки стали 08Ю в колпаковой печи

Нагрев до температуры 710 °С, выдержка при этой температуре, далее идет охлаждение рулонов, после смены нагревательного колпака на охлаждающий колпак, который обеспечивает ускоренное охлаждение отожженной садки посредством применения комбинированного воздушно-водяного охлаждения. Сначала идет охлаждение воздухом, а при достижении температуры подмуфельного пространства 280 °С начинается охлаждение муфеля водой (время охлаждения до 70 °C ‒ 17 ч. Затем рулоны охлаждаются на стендах принудительного охлаждения от 70 °C до 40 °C.

Колпаковые печи, в которых прокат из низкоуглеродистой стали подвергается рекристаллизационному отжигу, проявили себя идеальными установками при обработке таких сталей. Колпаковые печи дают оптимальное соотношение между ценой и производительностью, между качеством термообработки сталей и надежностью печей.

Режим термообработки при непрерывном отжиге автолистовой стали производится по следующей схеме (рисунок 2).

Рисунок 2. График термической обработки стали 08Ю при отжиге в агрегате непрерывного отжига

В зависимости от типоразмеров полосы, скорости ее перемещения, а также режима термообработки она нагревается в камере нагрева до температуры 700−850 °С, затем при этой температуре проходит выдержку в секции выдержки. В секции газоструйного охлаждения полоса охлаждается до температуры 630−500 °С. Остывшая полоса вторично нагревается в секции повторного нагрева до температуры 400−500 °С. Затем в секции перестаривания постепенно охлаждается до температуры 280−250 °С и, поступив в секцию ускоренного охлаждения, охлаждается до температуры, при которой исключено окисление поверхности полосы на воздухе (ниже 100 °С).

В секции воздушного охлаждения полоса охлаждается до температуры на 5−7 °С выше температуры воздуха в отделении, но не выше 40 °С.

При отжиге стали, кроме рекристаллизации феррита, может протекать процесс коагуляции и сфероидизации цементита, в результате которого повышается пластичность стали и облегчается обработка давлением.

Термическая обработка холоднокатаного проката – отжиг в колпаковых печах или в протяжных печах агрегата непрерывного отжига (АНО) полностью снимает наклеп, созданный при пластической деформации; металл приобретает равновесную структуру с минимальным количеством дефектов кристаллического строения.

Изменение микроструктуры стали 08Ю приведено на рисунке 3.

Рисунок 3. Изменение микроструктуры стали 08Ю термической обработкой

Процессы, связанные с диффузией и перераспределением углерода между фазами при термообработке сталей, определяют свойства стали [2, c. 17]. Проведение термической обработки стали 08Ю приводит к улучшению потребительских свойств автолистовой продукции, что обеспечивает возможность выполнения перспективных требований клиентов по механическим свойствам, качеству, чистоте и микрогеометрии поверхности сталей.