CS196437B2

CS196437B2 - Method of heat treatment of steel having high tensile strength

Info

Publication number: CS196437B2
Application number: CS64469A
Authority: CS
Inventors: Kazuhisa Suzuki; Toshikazu Shimoyama
Original assignee: Kazuhisa Suzuki; Toshikazu Shimoyama
Priority date: 1968-01-31
Filing date: 1969-01-31
Publication date: 1980-03-31
Also published as: PL79950B1; GB1253740A; AT319302B; CH506626A; FR2001075A1; BE727764A; NL6901639A; DE1905247A1

Abstract

1,253,740. Heat-treating alloy steels. MITSUBISHI JUKOGYO K.K. Jan.31, 1969 [Jan.31, 1968], No.5363/69. Heading C7A. Steel containing in percentage by weight:- is heated to above the A 3 temperature, cooled from 800‹C. to 400‹C. in more than 5 seconds and then without interruption from 400‹C. to 100‹C. in a time of at least 17 seconds and such that a bainitic structure is formed. The steel may then be tempered e.g. at 580‹C.

Description

Vynález se týká způsobu tepelného .zpracování ocele s vysokou pevností - v tahu o složení v % hmotnostních' 0,03 až 0,09 % uhlíku,- 0,05 až 0,60 % křemíku, 0,10 až 0,60 procent manganu, 1,8 -až 8,0 % niklu, 0,4 až 2,5 % chrómu a 0,5 až 2,5 % molybdenu, přičemž součet polovičního množství niklu, množství chrómu a množství -molybdenu je větší než 3,4 °/o, a ' dále obsahující 0,0.1 až 0,09 — hliníku a 0,001 až 0,15 % titanu, jednotlivě nebo ' ve vzájemné ' kombinaci, přičemž zbytek -je železo a nečistoty, a případně obsahující ještě stopy až 0,16 % vanadu, stopy až 0,07 í% niobu, stopy až 0,007 % boru a . stopy až 4,0 . '% kobaltu jednotlivě nebo ve vzájemné kombinaci.The invention relates to a process for the heat treatment of high tensile steels having a composition in a weight ratio of 0.03 to 0.09% carbon, 0.05 to 0.60% silicon, 0.10 to 0.60% manganese 1.8 to 8.0% nickel, 0.4 to 2.5% chromium and 0.5 to 2.5% molybdenum, the sum of half the amount of nickel, the amount of chromium and the amount of-molybdenum is greater than 3.4 And further comprising 0.0.1 to 0.09 - aluminum and 0.001 to 0.15% titanium, individually or in combination, the remainder being iron and impurities and optionally containing traces up to 0, 16% vanadium, traces up to 0.07% niobium, traces up to 0.007% boron a. tracks up to 4.0. % cobalt individually or in combination.

Téměř všechny ocele běžného typu s. vysokou a ultravysokou pevností v tahu se mohou zlepšit co:do .pevnosti v tahu a vrubové houževnatosti tepelným zpracováním, jako, je kalení a popouštění, přičemž složení takové ocele- sé nastaví tak, že se zvýší . její tvrditelnost zakalením při tepelném zpracování kalením a popouštěním, takže její struktura představuje buď martensitickou strukturu nebo popouštěnou martensitickou strukturu. .Almost all conventional steels of high and ultra-high tensile strength can be improved in terms of tensile strength and notch toughness by heat treatment such as quenching and tempering, adjusting the composition of such steel to increase. its hardenability by quenching and tempering heat treatment so that its structure is either a martensitic structure or a tempered martensitic structure. .

Z tohoto důvodu 'obsahuje . běžná ocel s vysokou pevností v tahu příliš mnoho prvků zvyšujících tuto pevnost a také příliš vy196437 ' ' 2 ' soký obsah C a Mn za účelem zvýšení její tvrditelnosti kalením, přičemž s hlediska vlastností matečné ocele je její vrubová houževnatost -příliš nízká oproti pevnosti v tahu. . 'For this reason 'contains. conventional steel with high tensile strength too many elements to increase this strength and too high 196437 '' 2 'high content of C and Mn to increase its hardenability by hardening, and with respect to the properties of the parent steel its notch toughness - too low compared to tensile strength . . '

Pokud jde o svařitelnost, dochází ke značnému vytvrzení pásma zasaženého svářecím teplem a k vytvoření tvrdé a křehké martensitické . struktury v takovém . pásmu po sváření, což se projevuje jako -snížení vrubové houževnatostí ' a snadné tvoření prasklin ' ve. svaru.In terms of weldability, the zone affected by the welding heat hardens considerably and creates a hard and brittle martensitic zone. structure in such. zone after welding, which is manifested as' reduction in notch toughness' and easy crack formation 'in the. weld.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob tepelného zpracování - podle - vynálezu, jehož . podstata záleží v tom, že ocel -se zahřívá pa 800 až 950 °C nad bod - přeměny A5, - potom se v období alespoň 5 sekund ochladí z 800 - na 400 °C - a potom se ochladí ze 400- na 100 °C nejméně - v 17 sekundách, - maximálně - v 600 . sekundách, načež se popouští při teplotách 500 až 680 °C pod - bodem přeměny Ai.The above-mentioned drawbacks are overcome by the heat treatment method according to the invention, the method of which:. the point is that the steel heats up at 800 to 950 ° C above the transformation point A5, then it is cooled from 800 to 400 ° C in at least 5 seconds, and then cooled from 400 to 100 ° C at least - at 17 seconds, - at most - at 600. seconds and then tempered at 500 to 680 ° C below the conversion point Ai.

Způsobem podle vynálezu se dostane --nová bainitická ocel- s vysokou - pevnosti, v tahu tím, že se zlepší její svařitelnost a usnadní vytvoření bainitické - -struktury, čímž se značně zlepší funkce původního materiálu i jeho svařitelnost.The process according to the invention gives a new high strength tensile bainitic steel by improving its weldability and facilitating the formation of a bainitic structure, thereby greatly improving the function of the original material and its weldability.

Složení a tepelné zpracování - ocele - podle vynálezu bude nyní vysvětleno za - pomoci přiložených - výkresů, - kde na obr. 1 - je grafThe composition and heat treatment of the steel according to the invention will now be explained with reference to the accompanying drawings, where Figure 1 shows a graph

191437 znázorňující vztah mezi · množstvím Ni a · mezi energií VE absorbovanou ocelí' zpracovanou podle vynálezu ' při vrubové · žkoušce Charpyho na vrub · V, na obr. 2 je graí znázorňující ' vztah mezi ' množstvím Ni a pevností v tahu · u · ocele ' zpracované podle vynálezu, · ná obr. '3 je graf, znázorňující vztah mezi hodnotou meze · průtažností a mezi pevností v' tahu u ocele zpracované podle · vynálezu a množstvím Cr, na obr. 4 je graf znázorňující ' vztah mezi ' -množstvím Mo a mezí průtažnosti · 'a pevnosti v tahu · u ocele zpracované podle vynálezu, na obr. 5 je graf znázorňující ' vztah mezi součtem množství · Ni/2 + Cr +' Mo ' a mezi ' energií absorbovanou· ocelí podle vynálezu při vrubové zkoušce 'Charpyho na ' vrub V, na obr. 6 je · graf přeměny ocele po plynulém chlazení při tepelném zpracování, na obr. 7 je graf ' znázorňující ' vztah mezi hodnotou součtu ' množství Ni/2 + Cr + Mo a mezi /dobou plynulého chlazení ocele zpracované podle vynálezu a na obr. 8 až 10 jsou snímky znázorňující mikroskopickou strukturu ocele zpracované podle vynálezu.191437 showing the relationship between the amount of Ni and the energy absorbed by the steel treated according to the invention in the Charpy notch test V, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the amount of Ni and the tensile strength of the steel Figure 3 is a graph showing the relationship between the yield point value and the tensile strength of the steel treated according to the invention and the amount of Cr; Figure 4 is a graph showing the relationship between the amount Mo and the yield strength and tensile strength of the steel treated according to the invention; Figure 5 is a graph showing the relationship between the sum of the amounts of Ni / 2 + Cr + 'Mo' and the energy absorbed steel of the invention at notched Fig. 6 is a graph showing the conversion of steel after continuous cooling during heat treatment; Fig. 7 is a graph showing the relationship between the sum value of the amount of Ni / 2 + Cr + Mo and am The continuous cooling time of the steel treated according to the invention and Figures 8 to 10 are images showing the microscopic structure of the steel treated according to the invention.

Aby se bainitická struktura mohla ' vytvořit ve 'zvlášť velkém rozsahu, upraví se · složení ocele pro zpracování podle . vynálezu tak, ' že · obsahuje · v % hmotnostních · 0,03 . až 0,09 % C, 0,05 až 0,60 <<^ Si, 0,10 až 0,60 % Mn, 1,8 až · 8,0 o/₀ Ni, 0,4 až 2,5 % Cr a 0,3 ažIn order for the bainitic structure to be 'formed' to a particularly large extent, the composition of the steel to be treated is adjusted according to the invention. of the invention so as to contain 0.03% by weight. up to 0.09% C, 0.05 to 0.60% Si, 0.10 to 0.60% Mn, 1.8 to 8.0 o / ₀ Ni, 0.4 to 2.5% Cr and 0.3 to 1.5

2,5 .% Mo· dále 0,01 až 0,09 % AI nebo/a 0,001 až 0,15 o/o Ti, přičemž hodnota součtu množství Ni/2 ,+ Cr + Mo je nastavena větší než 3,4 %, a kromě toho v případě · potřeby obsahuje jeden nebo dva prvky ze skupiny: méně než 0,16 · % V, méně než 0,07 · % Nb, méně než 0,007 °/o в a méně než 4,0 % Co. Uhlík působí · ve smyslu zvyšování pevnosti v tahu u ocele, avšak jeho- · příliš vysoký obsah může vést ke zvýšení ťvrditelnosti kalením a ke zhoršení svaritelnosti ocele, takže se obsah . uhlíku upraví na zvlášť nízkou hodnotu · za účelem umožnění vytvoření bamltické struktury tím, že. se zabrání· vytvoření martensitické struktury.2.5.% Mo · further 0.01 to 0.09% Al or / and 0.001 to 0.15 o / o Ti, the sum of Ni / 2, + Cr + Mo being set greater than 3.4% and, in addition, if desired, it comprises one or two elements from the group: less than 0.16% V, less than 0.07% Nb, less than 0.007% v and less than 4.0% Co; Carbon acts in the sense of increasing the tensile strength of the steel, but its too high content can lead to an increase in hardenability by hardening and a deterioration of the weldability of the steel, so that the content. carbon to a particularly low value to allow the formation of a bamboo structure by:. the formation of a martensitic structure is prevented.

Jelikož však obsah uhlíku je mimořádně nízký, sníží · se.tím.pevnost ocele v tahu, takže spodní hranice obsahu uhlíku je určena hodnotou 0,03 %. Křemík je při výrobě oceli · přítomen v · množství vyšším než ·0,5 '% . hmotnostních, · avšak větší obsah než 0,60 % tohoto prvku může ·snížit švařitelnost ocele, takže jeho· obsah · je · určen intervalem 0,05 až 0,60 % hmotnostních.However, since the carbon content is extremely low, the lower tensile strength of the steel will be reduced, so that the lower limit of carbon content is determined by 0.03%. Silicon is present in steel in an amount greater than · 0.5%. However, a content greater than 0.60% by weight of this element may reduce the weldability of the steel so that its content is determined by an interval of 0.05 to 0.60% by weight.

Podobně jako uhlík působí také · mangan ve smyslu zlepšení · pevnosti ocele v · tahu, avšak jeho příliš· vysoký . obsah by mohl zvýšit tvrdltelnost ocele kalením a snadno vytvořit martensitlčkou strukturu, čímž se ' zvýší sklon ke tvrdnutí pásma zasaženého svářecím teplem a ke · zhoršení svařitelnosti ocele; obsah Mn bude tedy podle určení · nižší než. 0,60 · % · hmotnostních za účelem vytvoření bainitičké struktury při zamezení tvoření martensitické struktury a zlepšení svařitelnosti ocele podle vynálezu.Like carbon, manganese also acts to improve the tensile strength of the steel, but its too high. the content could increase the hardenability of the steel by quenching and easily form a martensite structure, thereby increasing the tendency to harden the zone affected by the welding heat and to deteriorate the weldability of the steel; the Mn content will therefore be less than. 0.60% by weight to form a bainite structure while avoiding the formation of a martensitic structure and improving the weldability of the steel of the invention.

Zároveň · však příliš nízký obsah · Mn by mohl vést ke snížení pevnosti v tahu, takže jeho obsah má spodní mez· 0,10 %.At the same time, however, a too low Mn content could lead to a reduction in tensile strength so that its content has a lower limit of 0.10%.

Je známo, že· Ni, Cr a Mo · jsou nejúČínnější · legovaní · prvky · pro· vytvoření · bainitičké struktury. · Především Ni působí ve smyslu zlepšení' vrubové houževnatosti ocele. Zejména obr. 1 ukazuje účinek obsahu Ni na vrubovou houževnatost · lité ocele vyrobené · z ocele zpracované podle vynálezu, přičemž úsečka vyznačuje obsah Ni v · %. hmotnostních · a pořadnice · vyznačuje . ' absorbovanou energii VE ——20° v . joulech při ·—20 °C zjištěním Charpyho vrubovou · zkouškou rázem o vrubu · V, čímž · sé získá křivka, proložená prázdnými · kroužky, bez popouštěcího · zpracování a · další křivka proložená plnými kroužky s popouštěcím zpracováním při 580 stupních Celsia. . .It is known that Ni, Cr and Mo are the most effective alloying elements to form a bainite structure. In particular, Ni acts to improve the notch toughness of the steel. In particular, Fig. 1 shows the effect of the Ni content on the notched toughness of cast steel made from the steel treated according to the invention, wherein the line indicates the Ni content in%. by weight · and ordinate · indicates. absorbed energy VE ——20 ° h. joules at -20 ° C by Charpy notch impact test by notching · V to obtain a curve fitting with empty rings, without tempering treatment, and · another curve fitting with solid rings with tempering treatment at 580 degrees Celsius. . .

Jak je z těchto křivek ' na obr. 1 patrno, nepozoruje se žádná změna vrubové houževnatosti v případě ocele bez. popouštění, avšak popouští-li se ocel obsahující více než 8 hmotnostních Ni, má sklon snižovat svou vrubovou houževnatost oproti počátečnímu' požadavku, takže .obsah Ni musí být větší než 1,8 % hmotnostních, aby vrubová , houževnatost byla · více než 27,5 J · při —20 °C.As can be seen from these curves in FIG. 1, no change in notch toughness is observed in the case of steel without. tempering, but when steel containing more than 8 weight percent Ni is tempered, it tends to reduce its notch toughness compared to the initial requirement, so that the Ni content must be greater than 1.8% by weight for the notch toughness to be more than 27, 5 J · at -20 ° C.

Obr. 2 ukazuje účinek Ni na pevnost ocele v tahu, přičemž na úsečce je nanesen obsah Ni v 1% hmotnostních a na. pořadnici pevnost v tahu v MPa; křivka proložená prázdnými kroužky znázorňuje pevnost v tahu · bez popouštění a křivka proložená plnými · 'kroužky znázorňuje pevnost v tahu při popouštění na 58Ů °C a v tomto případě bylo zjištěno, že více než 8 % hmotnostních Ni nemá vliv na · pevnost v tahu. Z tohoto vztahu lze určit obsah Ni v rozmezí 1,8 až 8,0 % hmotnostních.Giant. 2 shows the effect of Ni on the tensile strength of the steel, with a Ni content of 1 wt. ordinal tensile strength in MPa; the curve interlaced with the empty rings shows the tensile strength without tempering and the curve interlaced with the solid rings shows the tensile strength at tempering to 58 ° C, and in this case, it was found that more than 8% Ni by weight did not affect the tensile strength. From this relationship, a Ni content in the range of 1.8 to 8.0% by weight can be determined.

' Chrom je zapotřebí pro vytvoření· bainitické · struktury a pro zvýšení pevnosti oce. le v tahu, avšak příliš velký obsah Cr neumožňuje další zvyšování v pevnosti v tahu.Chromium is needed to create a bainitic structure and to increase steel strength. however, a too high Cr content does not allow further increase in tensile strength.

Obr. 3 · znázorňuje účinek obsahu Cr na pevnost v tahu u ocele podle · vynálezu, přičemž · úsečka · udává obsah Cr v °/o hmotnostních · a pořadnice udává v · MPa mez .průtažnosti a pevnost v tahu u ocele bez · popouštění, aby byl ujasněn · jejich vzájemný vztah. Úsečka · proložená prázdnými kroužky znázorňuje pevnost·· v tahů, úsečka · proložená prázdnými ’ trojúhelníčky znázorňuje mez průtažnosti. Jak je z tohoto· grafu patrno, ' lze získat stálou. pevnost V tahu pro obsah · Cr v rozmezí 0,4 až · 2,5 % hmotnostních. Z toho důvodu je obsah Cr určen intervalem 0,4 áž 2,5 % hmotnostních. * .Giant. 3 shows the effect of Cr content on the tensile strength of the steel according to the invention, wherein the line indicates the Cr content in% by weight and the ordinate indicates the MPa of the ultimate elongation and the tensile strength of the steel without tempering to be their mutual relationship. The line · interlaced with empty circles shows the tensile strength ··, the line · interlaced with empty prázd triangles shows the yield point. As can be seen from this graph, a constant can be obtained. tensile strength for a Cr content of 0.4 to 2.5% by weight. For this reason, the Cr content is determined by an interval of 0.4 to 2.5% by weight. *.

Molybden je · nutný · pro vytvoření bainitické · struktury a pro zvýšení pevnosti v · tahu, avšak příliš velký · obsah nemá vliv · na zvýšení pevnosti v · tahu.Molybdenum is necessary to create a bainitic structure and to increase tensile strength, but too high a content does not affect the increase in tensile strength.

Obr. · 4 znázorňuje účinek· obsahu Mo na pevnost v tahu u ocele .podle vynálezu, přičemž úsečka udává obsah · Mo v · ·% hmotnostních a pořadnice udává v MPa mez· průtažnosti a pevnost v tahu u ocele · bez popouštění za účelem ozřejmění · jejich vztahu.Giant. 4 shows the effect of the Mo content on the tensile strength of steel according to the invention, where the line indicates the Mo content in% by weight and the ordinate indicates in MPa the yield strength and the tensile strength of the steel without being tempered to clarify their relationship.

Křivka · proložená prázdnými kroužky udáváThe curve · interspersed with empty circles indicates

198437 ' · 5 . ' pevnost v tahu, .křivka. proložená prázdnými trojúhelníčky udává mez ' průtažnosti.198437 '· 5. tensile strength, curve. interspersed with empty triangles indicates the yield point.

’ Z tohoto· · grafu je zřejmé,· .že · se mez průtažnosti téměř nemění, když obsah Mo přesáhne hodnotu . 0,3 · % hmotnostního, · avšak . při . zvyšování obsahu Mo se · také zvyšuje, pevnost v tahu. · ' . .It is apparent from this graph that the yield point hardly changes when the Mo content exceeds the value. 0,3% by weight, however. at. increasing Mo content also increases tensile strength. · '. .

Avšak · více · ·než ·2,5 · % · hmotnostního Mo již · nepůsobí zvýšení, pevnosti · v tahu, takže vhodné rozmezí ' jeho· obsahu, je 0,3 až· 2,5 % hmotnostního. · ·...... . 'However, more than 2.5% by weight of Mo no longer causes an increase in tensile strength, so a suitable range of its content is 0.3 to 2.5% by weight. · · ....... '

Nyní · bude podrobně vysvětleno působení Ni, Cr a Mo · na vrubovou houževnatost ocele podrobené ' tepelnému zpracování podle vynálezu. V ·obr. 5 je na úsečce nanesen součet Ni/2 + Cr + Mo v %· · hmotnostních jako parametr těchto prvků a na pořadnici je udána energie VE-20. absorbovaná při Charpyho vrubové zkoušce se vrubem V o hloubce 2 mm, · při —20 °C v J pro ocel podle vynálezu.The action of Ni, Cr and Mo on the notch toughness of the steel subjected to the heat treatment according to the invention will now be explained in detail. In FIG. 5 shows the sum of Ni / 2 + Cr + Mo in% · by weight on the line as a parameter of these elements and the energy VE-20 is given on the ordinate. absorbed in the Charpy notch test with a notch V of 2 mm, · at -20 ° C in J for the steel of the invention.

Z · tohoto vyobrazení vyplývá, že ' 'hodnota Ni/2 + Cr · + Mo musí být větší.'než ' 3,4 % hmotnostních, aby se vrubová houževnatost, VE-20, obdržela v 'hodnotě větší než 27,5 · J. ' Proto je složení ocele podle vynálezu nastaveno· tak, aby součet Ni/2 + Cr · Mo byl větší než 3,4 ·% hmotnostních. Pro· odkysličení a vytvoření jemných krystalických zrn při výrobě ocele je nutno 0,01 až 0,09 % hmotnostních AI, avšak · větší obsah. ' než 0,1 % hmotnostních vede ke snížení vrubové houževnatosti v rozpouru k původnímu záměru, kdežto méně než 0,01 % · hmotnostních se ukázalo naprosto· neúčinným. Pro odkysličení a vytvoření jemných krystalických zrn se může použít také Ti, který má téměř stejný účinek jako AI, a v tomto případě vhodný obsah Ti je s výhodou v rozmezí 0,001 až 0,15 % hmotnostních. Pro· shora uvedené účely lze také užít kombinace AI a Ti.This figure shows that the Ni / 2 + Cr · + Mo value must be greater than 3.4% by weight in order to obtain notched toughness, VE-20, of a value greater than 27.5. Therefore, the composition of the steel according to the invention is set so that the sum of Ni / 2 + Cr · Mo is greater than 3.4% by weight. To deoxidize and form fine crystalline grains in the production of steel, 0.01 to 0.09% Al by weight is required, but a higher content. However, less than 0.1% by weight results in a decrease in notch toughness to the original intent, whereas less than 0.01% by weight has proven to be completely ineffective. Ti, which has almost the same effect as Al, and in which case a suitable Ti content is preferably in the range of 0.001 to 0.15% by weight, can also be used for deoxidizing and forming fine crystalline grains. A combination of Al and Ti may also be used for the above purposes.

V, Nb a ·Β ve velmi malých množstvích _z působí ve smyslu zvyšování pevnosti v tahu téměř¹· bez snížení vrubové houževnatosti ve znatelném stupni. Podobně malá množství Cq nebudou mít znatelný účinek na pevnost v tahu a vrubovou houževnatost. Výhodná množství těchto prvků pro dané účely «budou · méně než 0,16 % hmotnostních V, méně než 0,07 % hmotnostních Nb, méně · než 0,007 procent hmotnostních B a méně než · 4 % hmotnostních Co, přičemž současně lze · z těchto prvků použít jeden nebo dva ' nebo i více.V, Nb and · Β in very small amounts of _z act in the sense of increasing the tensile strength almost ¹ · without reducing notch toughness to a noticeable degree. Similarly, small amounts of Cq will not have a noticeable effect on tensile strength and notch toughness. Preferred amounts of these elements for the purpose will be less than 0.16% by weight V, less than 0.07% by weight Nb, less than 0.007% by weight B and less than 4% by weight Co, and at the same time elements use one or two 'or even more.

. Nyní bude · popsáno podrobněji tepelné zpracování · ocele podle vynálezu.. The heat treatment of the steel according to the invention will now be described in more detail.

Obr. 6 znázorňuje graf přeměny ocele při plynulém chlazení po zahřátí nad 850 °C, tj. nad · bod přeměny A3, a to u · ocele skládající se v o/o hmotnostních z 0,7 %' C, 0,21 % Si, 0,30 %· Mn, 3,38 · %' Ni, 1,55 % Cr, 0,95 procent Mo, 0,019 ·<% AI kromě železa a nezbytných nečistot. V to-rnito· grafu · je· na úsečce nanesen čas chlazení v sekundách při logaritmickém dělení od · teploty 800 °C· a pořadnice vyznačuje ve stupních Celsia a při lineárním dělení teploty za účelem vymezení oblastí transformace ocele. A označuje ⁶ austenltidkou oblast, B označuje oblast přeměny na bainítickou strukturu, M označuje oblast přeměny · na martensitickou strukturu, přímka · a · · — Jb vyznačuje' počáteční bod přeměny ' na martensitickou · strukturu, křivka b — c · vyznačuje počáteční bod · přeměny na . bainítickou. strukturu, přímka d — e vyznačuje přibližně ukončení martensitické ' přeměny q křivka e — ·f vyznačuje přibližně koncový bod' bainitické přeměny. 'Na výkresu kromě toho· vyznačuje křivka 1 chladicí křivku procházející· průsečíkem e ' mezi · martensitickým bodem · a · bainitickým bodem . a křivka ,2 je kritická 'chladicí křivka pro· vytvoření bainitické · struktury, tj. chladicí křivka procházející průsečíkem · b mezi · martensitickým bodem - a bainitickým bodem. · Podle výkresu, probíhají-li chladicí podmínky rychleji než chladicí křivka · 2, se všechna ocel transformuje na mertensitickou strukturu a při jejich průběhu pomalejším, než je chladicí . křivka 1, · se všechna ocel · zcela transformuje na bainitickou strukturu. ' · Doba chlazení od 800r °C · na 400 °C na kritické chladicí křivce· 1 pro tvoření · ' bainitické struktury · je označena jako Si, · doba ' chlazení od 800 °C na 400 °C na chladicí křivce 2 je 'označena jako· . S2 a chladicí doba · od 400 stupňů Cgijsía ha 100 °C je · označena 'jako Ss.Giant. 6 shows a graph of the steel conversion under continuous cooling after heating above 850 ° C, i.e. above the conversion point A3, for a steel consisting of 0.7% by weight of C, 0.21% of Si, 0, 30% · Mn, 3.38 ·% Ni, 1.55% Cr, 0.95% Mo, 0.019 · <% Al except iron and necessary impurities. In this graph, the cooling time is plotted in seconds for logarithmic division from 800 ° C and is ordinarized in degrees Celsius and linear temperature division to define steel transformation areas. A denotes ⁶ austenitic region, B denotes transformation region to bainitic structure, M denotes transformation region · to martensitic structure, line · a · · - Jb denotes 'start point of conversion' to martensitic structure, curve b - c · denotes start point · conversion to. bainítickou. structure, the line d - e indicates approximately the end of the martensitic 'transformation q the curve e - · f indicates the approximate endpoint' of the bainitic transformation. In addition, in the drawing, curve 1 indicates a cooling curve passing through the intersection point e between the martensitic point and the bainitic point. and the curve 2 is a critical cooling curve for forming a bainitic structure, i.e. a cooling curve passing through the intersection of b between the martensitic point - and the bainitic point. · According to the drawing, if the cooling conditions run faster than the cooling curve · 2, all steel is transformed into a mertensitic structure and slower than the cooling curve. curve 1, · all steel · completely transforms into a bainitic structure. · Cooling time from 800r ° C · to 400 ° C on critical cooling curve · 1 for forming · 'bainite structure · is denoted as Si, · Cooling time from 800 ° C to 400 ° C on cooling curve 2 is' marked as· . S2 and cooling time · from 400 degrees Cg to 100 ° C is marked as Ss.

Podle těchto údajů · musí' pro umožnění vytvoření bainitické struktury přesahovat doba chlazení od 800 °C na 400 °C hodnutu S2 sekund, ' ' aby chladicí křivka ' mohla přejít do' bainitické oblasti. Potom, pokud jde o podmínky chlazení ' od · 400 °C, probíhá chladicí úsek chladicí · křivky 1 podél kritické chladicí ' křivky pro vytvoření bainitické struktury. To znamená, že při souhlasu teplotního· rozsahu 's teplotou pro vytvoření martensitické struktury v rozmezí mezi 400 stupni Celsia a 100 °C a při rychlém· chlazení ocele v tomto teplotním rozsahu je možnost vzniku martensitu, i když chlazení od 800 °C na 400 °C probíhalo pomalu. Aby se tedy v ' oceli vyvolala bainitická · struktura, musí být doba chlazení od · 400, “C na 100' °C delší než S3 sekund.According to these data, to allow the formation of the bainitic structure, the cooling time has to exceed from 800 ° C to 400 ° C the value of S2 seconds, so that the cooling curve can pass into the 'bainitic region'. Then, with respect to cooling conditions of from 400 ° C, the cooling section of the cooling curve 1 runs along the critical cooling curve to form a bainitic structure. That is, if the temperature range is in agreement with the temperature to form a martensitic structure between 400 degrees Celsius and 100 ° C, and with rapid cooling of the steel within this temperature range, there is a possibility of martensite formation, although cooling from 800 ° C to 400 ° C ° C was slow. Therefore, in order to induce a bainitic structure in the steel, the cooling time must be from 400 ° C to 100 ° C longer than S3 seconds.

, Obr. 7 ukazuje vztah mezi složením ocele · a časovým rozmezím· S2 a Ss. Na . výkresu vyznačuje úsečka v lineárním dělení součet Ni/2 + Cr 4- Mo v %· hmotnostních jako parametr · efektivního obsahu Ni,. Cr a Mo pro vytvoření bainitické struktury, · kdežto pořadnice ' nese v logaritmickém dělení doby S2 a Ss pro· ujasnění tohoto vztahu v sekundách. Křivka proložená plnými kroužky značí ' Ss, křivka proložená prázdnými kroužky značí S2., Giant. 7 shows the relationship between the composition of the steel · and the time range · S2 and Ss. On . In the drawing, a straight line segment is the sum of Ni / 2 + Cr 4 Mo in% by weight as a parameter of the effective Ni content. Cr and Mo to create a bainitic structure, while the ordinate carries in logarithmic division the times S2 and Ss to clarify this relationship in seconds. The curve interlaced with solid circles indicates Ss, the curve interlaced with empty circles indicates S2.

Z tohoto· vztahu plyne pro· ocel podle vynálezu, že S2 je ve· všech · případech meňší než '6 sekund a téměř se nemění s hodnotou Ni/2 + ₄Cr + Mo, avšak hodnota Ss vzrůstá při zvyšování hodnoty Ni/2 + ' Cr + Mo·, i když ne vícp než o 27 sekund. Je vidět, že součet ' Ni/2' + Cr + Mo · bude 3,4 %' nebo vícé ,a doba S3, odpovídající této hodnotě, bude 17 sekund. Pokud jde o chladicí · pod198487 minky ocele po jejím tepelném zpracování, pak se tato ocel podle vynálezu po jejím zahřátí nad bod přeměny Аз ochladí z teploty 800. °C na 400 °C v době delší než 6 sekund a pak se plynule, chladí z teploty 400 °C na 100 °C v době delší než alespoň 17 sekund. Za těchto chladicích podmínek je zaručeno, že ocel podle Vynálezu bude mít bainltickou strukturu.From this relationship, for the steel of the invention, S2 is in all cases less than 6 seconds and almost unchanged with Ni / 2 + ₄ Cr + Mo, but Ss increases with increasing Ni / 2 + 'Cr + Mo ·, though no more than 27 seconds. It can be seen that the sum of 'Ni / 2' + Cr + Mo · will be 3.4% 'or more, and the time S3 corresponding to this value will be 17 seconds. With regard to the cooling coils of the steel after heat treatment, the steel according to the invention, after being heated above the conversion point Аз, is cooled from a temperature of 800 ° C to 400 ° C for more than 6 seconds and then continuously cooled. a temperature of 400 ° C to 100 ° C for more than at least 17 seconds. Under these cooling conditions it is guaranteed that the steel of the invention will have a bainltic structure.

V .důsledku bainitické struktury vytvořené takto shora uvedenými chladicími podmínkami má pevnost v tahu i vrubová houževnatost velmi vysokou hodnotu. Tyto vlastnosti jsou postačující i bez popouštění, avšak při nutnosti vyšší vrubové houževnatosti se může ocel chladit za chladicích podmínek ilustrovaných na obr. 1, čímž se v oceli vytvoří bainitické struktura a potom se ocel· vhodně popouští. Proto bude nyní podáno několik příkladů jak přitom postupovat.Due to the bainite structure formed by the above-mentioned cooling conditions, the tensile strength and the notch toughness are very high. These properties are sufficient even without tempering, but if higher notch toughness is required, the steel can be cooled under the cooling conditions illustrated in Fig. 1, thereby forming a bainitic structure in the steel and then suitably tempering the steel. Therefore, several examples of how to do this will now be given.

V tabulce 1 jsou sestavena chemická složení, podmínky zahřívání a mechanické Vlastnosti ocelí podle vynálezu. Značky A až К označují litou ocel, značky t a M kujmou ocel a značký N a O ocelovou desku, přičemž značka O udává chemické složení, podmínky zahřívání a mechanické vlastnosti ocelí podle dřívějšího stavu techniky.Table 1 lists the chemical compositions, heating conditions and mechanical properties of the steels according to the invention. The markings A to K denote cast steel, the markings t and M represent the steel and the mark N and O the steel plate, the mark O indicating the chemical composition, the heating conditions and the mechanical properties of the prior art steels.

Jak je z těchto příkladů vidět, dodává složení ocele této oceli velkou pevnost v tahu a vysokou vrubovou houževnatost, přičemž přísada V,'Nb, В a Co v této oceli zajišťuje i další žádoucí vlastnosti.As can be seen from these examples, the steel composition of this steel imparts high tensile strength and high notch toughness, with the addition of V, 'Nb, В and Co in the steel providing other desirable properties.

Pokud jde o svařitelnost těchto ocelí, Je v tabulce 2 uvedena maximální tvrdost Hv svařeného úseku v pásmu zasaženém svářecím teplem u ocele N z tabulky 1, dále předehřívací teploty pro zamezení prasklin v kořenu a vrubová houževnatost svařeného úseku, při maxlpiální svářecí teplotě 1350 ^fcC.Regarding the weldability of these steels, Table 2 shows the maximum hardness Hv of the welded zone in the welding zone affected by the steel N of Table 1, as well as preheating temperatures to prevent root cracks and notched toughness of the welded zone at 1350 ^fc .

Jak je z tabulky 2 patrno, je u ocele zpracovávané podle vynálezu tvrdost svářeného pojeného úseku nízká, sklon к tvoření prasklin Je velmi nízký a pojený úsek má dobrou svařitelnost, aniž by se stal křehkým.As can be seen from Table 2, the hardness of the welded bonded section is low in the steel treated according to the invention, the tendency to crack formation is very low and the bonded section has good weldability without becoming brittle.

Na obr. 8 je znázorněna mikroskopická struktura ocele A z tabulky 1, na obr. 9 ocele C a na obr. 10 ocele N bez popouštění ve zvětšení 500 násobném, takže všechny ocele mají bainltickou strukturú.Fig. 8 shows the microscopic structure of steel A from Table 1, Fig. 9 steel C and Fig. 10 steel N without tempering at a magnification of 500 times, so that all steels have a bainltic structure.

Ocele zpračQvané podle vynálezu lze užít pro výrobu ocelových desek, lité ocele a kujné ocele a také jako materiál pro ocelová potrubí, ocelové tyče, tvarovanou ocel a drá' ty·—<The steels prepared according to the invention can be used for the production of steel plates, cast steel and wrought iron as well as material for steel pipes, steel bars, shaped steel and wires.

HH

Ю CD CD CD CO CO · . CD CM A CO A CO CM A o o o oo o oЮ CD CD CD CO CO ·. CD CM CO CO CO CO A o o o o o

188437188437

Označení Druh C S1 Μη P S Mi Cr Mo V Nb В Co CuDesignation Type C S1 Pη P S Cr Cr Cr Mo V V Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu

LO Ю b CD Ю СО СЛ A A A A CM rH A .LO Ю b CD Ю СО СЛ A A A A A CM rH A.

Ю CO CM © CM CM CM AЮ CO CM CM CM CM CM A

CD LD Ю A · © A © 00 O ©CD LD Ю A · A © 00 O ©

СП АСП А

ACDACD

TřiThree

Xj1©OOCnCMCMinrt<© o cc CD in O ts ω b cn CM CO 00 00 ΙΌ 0*1 © ΙΩ ΙΩXj1 O OOCnCMCMinrt <o o cc CD in O ts ω b cn CM CO 00 00 ΙΌ 0 * 1 © ΙΩ ΙΩ

13«43713 «437

Tabulka 1 — pokrač-ováníTable 1 - continued

Značka Druh . T ¹⁷ SA²⁷ SB^3/ popouštěcí mez pevnost prodloužení ⁴kontrakce VE-20 (°C) (s) (s) teplota (°C) průtažností v tahu (%) (%) (J) (MPa) (MPa) oo оз тг со см © © ©Brand Kind. T ¹⁷ SA ²⁷ SB ^{3 /} tempering limit elongation strength ⁴ contraction VE-20 (° C) (s) (s) temperature (° C) tensile elongation (%) (%) (J) (MPa) (MPa) oo оз тг со см © ©

Ή тН ©Ή тН ©

КгИГ^СД©^©©^ © Гх © © ©O3tS©©COtSCD©©©©©© rxts©©©tx©©©co©ts©o)КгИГ ^ СД © ^ ©х ^ © Гх © © O3tS © Рейт COtSCD Серверный контрол

Гх © © © 03 гч £2 сл Я гНОЗОО©гН’’#тНгНОЗ©'^©’^0 срсч©©со©гчочсоаю©ю©$2 ©©©©©©©Гч©©©©03©0Гх © 03 © £ 2 сл Я гНОЗОО © # тНгНОЗ © '^ © ’^ 0 срсч ©щ со © гчочсоаю © ю © $ 2

O O o O o O o O o O Ф Ф o O C5 C5 Ф Ф а а Q‘ Q ‘ CD CD o O O O © © 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ I © I © 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ 1 ⁰⁰ © © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 © i © i © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 © © © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 © 1 ©

© © © © © © CD CD © © © © 03 03 / © © O O 03 03 / © © t—1 t — 1 © © O O rH rH rH rH rH rH Ol Ol © © Ol Ol rH rH © © © © © © rH rH (33 (33 o O Γχ Γχ rH rH rH * rH * rH rH rH rH rH rH rH rH tH tH rH rH r-í r-i rH rH rH rH © © Cs Cs

CD CD 2 2 o O O O o O CD CD o O © . ©. o O . O . O o O o O o O o O O O o O o O O O o O O O o O o O CD CD O O o O CD CD © © © © O) O) 03 03 / CD CD 03 03 / 03 03 / 03 03 / 03 03 / 03 03 / CD CD 03 03 / 03 03 / 03 03 / © © © ©

3) S_B: doba ochlazování z 400 na 100 °C .3) S _B : cooling time from 400 to 100 ° C.

4) vzorek pro zkoušku délka 50 mm, průměr 10 mm4) specimen length 50 mm, diameter 10 mm

Ф ё Ф ё Ф 8 Ф 8 аз ,ё аз , ё 0) ё 0) ё Φ ё Φ ё φ ё φ ё ф ё ф ё Ф ё' Ф ё ' Ф ё Ф ё ф ё ф ё Ф ё·. Ф ё ·. ф ё ф ё Ф ё Ф ё Ф о. о Ф о. о ф о О ф о О 'ri 'ri >ri > ri 4ύ· 4ύ · ча ча ча ча чО чО 'ri 'ri 'ri 'ri 'ri 'ri 'ri 'ri 'ri 'ri 'ri 'ri £ £ я я £ £ £ £ Ч-» »- » 4-> 4-> 4-» 4- » 4-· 4- · 4-J. 4-J. 4-> 4-> 4-1 4-1 4—¹ 4— ¹ 4-1 4-1 Д Д 55 55 5н 5н г-Ч г-Ч Í—1 Í — 1 —< - < г-н. г-н. 5-4 5-4 53 53 53 53 53 53

⁴ Tabulka 2 - ' ⁴ Table 2 - '

Značka maximální tvrdpst předehřívací teplota a procento prasklin předehřívací vrubová houževnatost (J/cm²)Mark maximum hardness preheating temperature and percentage of cracks preheating notch toughness (J / cm ² )

Hv v kořenu zjištěné zkouškou na vzorku teplota pro svařovaného pásma svařeného úseku s úkosem v zamezení prasklin (maximální zahřívací teplota:Hv in the root determined by the sample test temperature for the welded zone of the welded section with a bevel to prevent cracks (maximum heating temperature:

RT 50°C. 75 ^OC . vkořenu 1350<Ό) při —50°C (5x5x55, 1 iRT 50 ° C. 75 ^O C. spindle 1350 <Ό) at —50 ° C (5x5x55, 1 i

Claims

SUBJECT

Process for heat treating high tensile steels of 0.03 to 0.09% carbon, 0.05 to 0.060% silicon, 0.10 to 0.60%. manganese, 1.8 to 8.0% nickel, 0.4 to 2.5% chromium, and 0.5 to 2.5% molybdenum, wherein the sum of half the amount of nickel, the amount of chromium and the amount of molybdenum is greater than 3.4 %, and further comprising 0.01 to 0.09% aluminum and 0.001 to 0.15% titanium, individually or in combination, the remainder being iron and impurities

OF THE INVENTION and optionally containing traces of up to 0.18% vanadium, traces of up to 0.07% of niobium, traces of up to 0.007 of boron, and traces of up to 4.0% of cobalt individually or in combination, characterized in that the steel is heated to 800 to 950 ° C above the transformation point Аз, then cooled for at least 5 seconds from 800 to 400 ° C, then cooled from 400 to 100 ° C for 17 to 60 ° seconds, then tempered at 500 to 680 ° C ° C below the conversion point Ai.