Сталь, термически упрочненная в потоке стана, с использованием тепла прокатного нагрева. Закалка о использованием тепла прокатного нагрева давно привлекает внимание как экономичный и перспективный способ повышения прочности и хладостойкости проката конструкционных сталей. Считают, что этот способ дешевле в 4 — 5 раз, чем термическая обработка с применением специального (печного) нагрева. Однако при его реализации возникает ряд трудностей, связанных с выбором, и размещением устройств для закалки, отпуском и правкой изделий без снижения скорости закалки и уменьшения производительности станов.

Проблема существенно упрощается при использовании приема «прерванной закалки». Кратковременное, но интенсивное охлаждение водой с высоким коэффициентом теплоотдачи обеспечивает быстрое снижение температуры поверхностных crroeR поогЬттля r котопьтх обпазутотсет ттпогглгкты низкотемпепятл/пных ппеипа-щений аустенита: мартенсит и нижний бейнит. Последующий нагрев закаленных участков теплом центральных слоев приводит к их «самоотпуску», необходимому для улучшения вязкости и пластичности. Достигаемое одновременно ускоренное охлаждение центральных слоев способствует получению в них благоприятной для прочности и хладостойкости мелкозернистой феррито-перлитной микроструктуры. Схематически этот процесс поясняют данные рис. 1.11.

До недавнего времени прерванная закалка широко применялась только для повышения технологических и служебных свойств мелких прокатных профилей простой геометрической формы: стальной катанки и стержневой арматуры. В настоящее время на непрерывном среднесортном прокатном стане 450 Западносибирского металлургического комбината освоено производство с использованием прерванной закалки термоупрочненного фасонного проката угловых равнополочных профилей от № 7,5 до № 12,5 с толщиной полок 6-12 мм, а также близких по размерам профилей швеллеров и двутавров [32]. Термическому упрочнению подвергаются профили из углеродистой стали марок СтЗпс и СтЗсп, а также низколегированной стали марок 09Г2С, 14Г2. Предусмотрено получение металлопроката трех уровней прочности с пределом текучести не менее 390, 440 и 490 МПа. Его гарантируемые механические характеристики приведены в табл. 1.29.

Термически упрочненный с использованием прерванной закалки прокат имеет некоторые характерные особенности, которые здесь рассматриваются на примере равнополочных уголков из углеродистой стали марки СтЗпс. Одна из особенностей -неравномерность распределения микроструктуры и твердости по толщине. Травление поперечных шлифов выявляет закаленный слой у поверхности толщиной 1,5-3 мм с твердостью 190-220 HV (рис. 1.12). Твердость центральных слоев (130 150 HV) близка к твердости стали в горячекатаном состоянии.

В связи с неоднородностью по толщине полное представление об «агрегатной» прочности материала может быть получено только при испытании образцов натурной толщины. При этом для стали характерна диаграмма растяжения с развитой площадкой текучести (рис. 1.13). Причем чувствительные экстензометры выявляют небольшую пластическую деформацию еще до достижения верхнего предела текучести при напряжении около 0,8 его величины (см.рис.1.13).
Удлинение

Испытания на динамический изгиб выявляют весьма высокий уровень вязкости и хладостойкости термоупрочненного проката. Профили с более тонкой полкой имеют соответственно более высокую хладостой-кость, о чем можно судить по следующим данным о положении температуры хрупкости Т50 по критерию 50 % волокна в изломе (слева и справа от косой черты - данные для образцов с полукруглым надрезом типа 1 и для остронадрезанных образцов типа II по ГОСТ 9454-78* соответственно).

Под влиянием термических циклов ручной и автоматической электродуговой сварки в закаленных наружных слоях проката наблюдается локальное разупрочнение (рис. 1.14). Оно вызвано одновременно протекающими процессами высокого

ишу^ка и фазовой перекристаллизации. Повышение тепловлиж-смия ивар^и ииири-вождается расширением разупрочненных зон и некоторым уменьшением минимальной твердости. Все же протяженность разупрочненных участков невелика и находится в пределах 2-4 мм. Локальное разупрочнение не снижает агрегатной прочности сварных соединений, которая находится на уровне прочности основного металла. Это справедливо как для соединений с поперечными стыковыми швами, так и для нахлесточных соединений с продольными фланговыми швами.