Патентування
Патентування - вид термічної обробки, що полягає в нагріванні заготовки вище температури АС3, витримці та ізотермічному розпаді аустеніту у ваннах зі свинцем, розплавами солей або з киплячим шаром, що забезпечує отримання в металі структури тонкопластинчастого перліту > (сорбіту аботрооститу залежно від температури ізотермічної обробки). Зазвичай після ізотермічної термообробки метал піддається подальшій деформації з великими ступенями (до 90%). Відповідно до класифікації видів термомеханічної (деформаційно - термічної) обробки в СНД патентування відноситься до 4-го класу - «Деформація до та після термічної обробки».
Патентування - цей метод зміцнення сталевого дроту набув великого поширення у всьому світі після його винаходу та апробації в Англії у другій половині 19 століття. У нашій країні 1922 року Штейнберг С.С. разом із співробітниками Білорецького метизного заводу самостійно створили аналогічний процес. Патентування дроту є різновидом ізотермічного загартування (рис.82), полягає в розпаді аустеніту при 440-550°С на тонкопластинчастий перліт (сорбіт, троостит, бейніт - рис. 83) з товщиною пластинок цементиту 10-40 нм і фериту нм. Відмінність полягає, в основному, у вищій температурі аустенітизації в порівнянні зі звичайним або ізотермічним загартуванням. Температура нагрівання при патентуванні тим вища, що більший діаметр дроту. Наприклад, для дроту діаметром 6 мм і менше, К.Д. Потьомкін рекомендує температуру нагрівання tн визначати за такою формулою:
tн = 900 - 50С + 10Д,
Підвищення температури аустенітизації при патентуванні необхідне для забезпечення кращої гомогенізації та крупнозернистості аустеніту (розмір зерна № 2. 3),більшу ізотермічність розпаду переохолодженого аустеніту. Структура однорідного сорбіту, що утворюється при цьому, має відмінну деформованість волочіння, дозволяє застосовувати багаторазове волочіння дроту з сумарним обтисканням до 95% без проміжної термічної обробки. При волочении патентованого дроту з великим сумарним обтисканням у ній формується однорідна волокниста структура, що забезпечує поєднання високої міцності з достатньою пластичністю, стійкість до перегинів і скручування.
Патентування може бути проміжною операцією термічної обробки, так і фінішною.
При волочении катанки метал накаливается і надання йому пластичності у промисловості використовується проміжна термічна обробка патентування, режим якої включає нагрівання металу до температур підкритичної області (
550-650 0 С), витримку та охолодження.
Рис.82 – Схема графіка патентування дроту.
На рис.83 наведені структури перліту (а), сорбітоподібного перліту (б) та змішаної структури з ділянкою бейніту (в) катанки з високовуглецевої сталі 90 після безперервного охолодження з аустенітної області з різними швидкостями.
Рис.83 - Мікроструктура (×5000) високовуглецевої сталі 90 після безперервного охолодження зі швидкістю, С/с: 0,4 (а), 4,8 (б) і 17 (в)
Слід розглянути процес патентування, розроблений Кідіним І.М. та співробітниками. Один з таких методів передбачає електричне (швидкісне) нагрівання дроту до температури аустенітизації, деформування у валках на 25-30% та охолодження на повітрі. При такому процесі поверхневі шари металу інтенсивно (зі швидкістю до 2500-3000 0 Ссек охолоджуються у валках до температури 350-400 0 С. Після прокатки відбувається деякепідвищення температури металу та стабілізація до 500-550 0 С. Аустеніт сталі після такої обробки відрізняється наявністю дрібного зерна, підвищеною щільністю дислокацій та мікронеоднорідністю складу, що суттєво зменшує його стійкість при охолодженні. Розпад аустеніту відбувається через 1-2 сек після стабілізації температури та завершується через 3-4 сек (практично в ізотермічних умовах). Міцні властивості стали після такої обробки вище, порівняно з класичною, а пластичність дещо нижчою, але в межах вимог до канатного дроту.
1. Структура перліту та конструктивна міцність сталі / Л. І. Тушинський [та ін.]. - Новосибірськ: Наука, 1993. - 278 с.
2. Потьомкін К. Д. Термічна обробка і волочіння високоміцного дроту / Потьомкін К. Д. - М.: Металургіздат, 1963. - 120 с.
3.Бернштейн М. Л. Термомеханічна обробка сталі / Бернштейн М. Л., Займовський В. А., Капуткіна Л. М. - М.: Металургія, 1983. - 480 с.
4. Долженков І. Є. Сфероїдизація карбідів у сталі / І. Є. Долженков, І. І. Долженков. - М.: Металургія, 1984. - 143 с.
5. Гриднєв В. Н. Міцність та пластичність холоднодеформованої сталі / Гриднєв В. Н. Гаврилюк В.Г., Мєшков Ю. Я.– Київ: Наукова думка, 1974 – 232 с.
6.Зубов В. Я. Патентування та волочіння сталевого дроту / Зубов В. Я. . - Свердловськ-Москва: Металургіздат, 1945. - 116 с.
7.Функе П. Вплив режиму патентування на структуру та механічні властивості катанки з високовуглецевої сталі / П. Функе, Г. Краутмахер, Р. Кольгрюбер // Чорні метали. - 1982. - №2. - С. 28-35.