CS201555B1 - Způsob tepelného zpracování součástí z nízkouhlíkových chromniklových ocelí s převažující martenzitickou strukturou - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování součástí z nízkouhlíkových chomniklových ocelí s převažující martenzitickou mikrostrukturou.

Obsah chrómu se u těchto ocelí pohybuje v rozmezí 12 až 19 % hmotnostních, obsah niklu 3,5 až 7,5 % hmotnostních; kromě toho mohou být tyto oceli legovány molybdenem, mědí, popřípadě mohou mít zvýšený obsah manganu až do'cca 10 % hmotnostních. Podle obsahu legur může strukturu těchto ocelí tvořit kromě martenzitu ještě austenit a ferit. Předností těchto ocelí jsou výborné užitné vlastnosti, charakterizované vysokými mechanickými a technologickými parametry, jmenovitě relativně vysokými pevnostními hodnotami, plastickými hodnotami, vrubovou a lomovou houževnatostí a velmi nízkými teplotami nulové houževnatosti při korozivzdornosti, dosahující úrovně austenitických nerezavějících ocelí a při relativně dobré svařitelnosti.

Dosažení maximálně příznivých vlastností těchto ocelí je však podmíněno optimálním tepelným zpracováním. Podle současného stavu techniky sestává tepelné zpracování těchto ocelí z normalizačního žíhání při teplotě 850 až 1 050 °C s ochlazením na vzduchu a z jednoho nebo několika popouštění. Při ochlazování z normalizační teploty na vzduchu dochází i u silnostěnných součástí k transformaci na martenzit. Následujícím popouštěním v oblasti teplot nad Aci dochází k popuštění martenzitu a současně k částečné transformaci na austenit v jemné disperzní formě, čímž se zvyšuje plasticita a houževnatost základní kovové matrice.

Velmi závažnou okolností pří tepelném zpracování nízkouhlíkových chromniklových ocelí s převažující martenzitickou strukturní složkou je poměrně nízká teplota konce martenzitické přeměny M_f, která v závislosti na chemickém složení oceli může být v konkrétních případech i nižší než 50 °C. Pro dosažení strukturní homogenity a homogenity mechanických a technologických vlastností je nezbytně nutné, aby se tepelně zpracovávaná součást ochladila během normalizace (kalení) pod teplotu M_f v celém objemu. Nevýhodou tohoto dosavadního způsobu tepelného zpracování je velmi obtížné a zdlouhavé ochlazení součásti při kalení pod teplotu M_f. V případě nedostatečné kontroly teploty, zejména vnitřních partií součástí dochází . k nedokončení transformace na martenzit v celém objemu součásti, z čehož vyplývá strukturní nehomogenita a nerovnoměrné mechanické a technologické vlastnosti. Při nedostatečném prokalení součásti v celém objemu existuje nebezpečí vzniku

15 5 5 čerstvě zakaleného martenzitu po následujícím popouštění. Případné použití účinnějšího ochlazovacího média při kalení, hlavně u tvarově složitějších součástí, jako jsou výkovky, odlitky, výlisky a svařence s rozdílnými tloušťkami stěn, není možné pro nebezpečí vzniku prasklin z tepelných, popřípadě transformačních pnutí.

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky odstraňuje způsob tepelného zpracování součástí z nízkouhlíkových chromniklových ocelí s převažující martenzitickou strukturou podle vynálezu. Podstatou vynálezu je, že se součásti ohřejí na teplotu austenitizace a ochladí na vzduchu na povrchovou teplotu mezi teplotou počátku martentitlcké přeměny M_s a teplotou konce martensitické přeměny M₍, nato se dochladí pod teplotu konce martensitické přeměny M_f v nejméně jednom chladicím médiu s ochlazovacím účinkem vyšším než má vzduch, načež se nejméně jednou popustí v oblasti teplot 200 až 700 °C.

Výhodou tepelného· zpracování podle vynálezu je podstatné zkrácení doby tepelného zpracování, zejména ochlazování při kalení z austenitizační teploty a zaručené dosažení teploty nižší než teploty M_f, to znamená zajištění úplné strukturní transformace a homogenity mechanických a technologických vlastností v celém objemu tepelně zpracované součásti. Přitom nedochází k vyvolání tepelných pnutí aniu tvarově komplikovaných součástí.

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu se dále uvádějí příklady použití způsobu tepelného zpracování součástí podle vynálezu. Příklad 1

Výkovek víka o kusové hmotnosti 12 460 kg a o chemickém složení v množství podle hmotnosti: 0,022 % uhlíku, 0,58 % manganu, 0,31 °/o křemíku, 0,024 % fosforu, 0,010 % síry, 13,33 % chrómu, 6,04 % niklu, 0,52 % molybdenu a 0,06 % mědi, zbytek železo a obvyklé nečistoty, byl tepelně zpracován tak, že na základě dilatometrické zkoušky byly stanoveny teploty martenzitické transformace a to M_s = 165 °C a M_f = = 60 °C. Výkovek byl v žíhací peci ohřát na teplotu 960 °C a po výdrži 8 hodin byl z pece vyjmut a nejdříve volně ochlazóván na vzduchu až do dosažení povrchové teploty 90 °C, kontrolované dotykovým termočlánkem, načež byl vložen do vodní lázně s cirkulující vodou o teplotě 19 °C, kde byl ponechán po dobu 140 minut. Měřením povrchové teploty byla potom zjištěna teplota 34 °C, tedy pod stanovenou teplotu M_f v celém objemu výkovku při již zanedbatelném teplotním spádu mezi povrchem a středními partiemi výkovku. Bezprostředně po zakalení následovalo popouštění výkovku na teplotě 670 °C s výdrží 12 hodin a s následujícím chlazením na vzduchu a s opětovným dochlazením ve vodní lázni. Poté byl výkovek znovu popouštěn při teplotě 580 °C s výdrží 10 hodin a pozvolna ochlazován v peci. U výkovku víka, tepelně zpracovaného popsaným způsobem, bylo dosaženo následujících mechanických hodnot:

mez 0,2 v tahu, určená z trvalého prodloužení σ 0,2 = 669 MPa mez pevnosti v tahu σ Pt = 840 MPa tažnost na krátké tyči 6 5 = 21 % kontrakce ψ = 55 % vrubová houževnatost na tyči s 2 mm .

V vrubem RV = 112 J/cm²

Rozbor mikrostruktury prokázal strukturní homogenitu v celém průřezu výkovku. Doba ochlazování výkovku víka z teploty 90 °C na 34 °C se oproti době ochlazování běžným způsobem zkrátila na desetinu. ·

Příklad 2

Odlitek tělesa armatury o hmotnosti 8 650 kg z oceli o chemickém složení v množství podle hmotnosti: 0,019 % uhlíku, 0,64 % manganu, 0,37 % křemíku, 0,018 % fosforu, 0,012 % síry, 13,14 % chrómu, 6,15 % niklu, 0,61 % molybdenu, 0,06 % mědi, zbytek železoya obvyklé nečistoty, byl tepelně zpracován tak, že byl ohřát v žíhací peci na teplotu 960 °C a po výdrži 6 hodin byl z pece vyjmut a volně ochlazován na vzduchu, až teplota povrchu odlitku, kontrolovaná dotykovým termočlánkem, klesla na 135 °C, načež byl odlitek ochlazován vodní sprchou za stálé kontroly teploty povrchu. Když teplota povrchu odlitku klesla na 80 °C, byl odlitek vložen do vodní lázně, kde byl ve vodě o teplotě 18 °C ochlazován po dobu 110 minut. Po této době byla na povrchu odlitku zjištěna teplota 32 °G, což zaručovalo bezpečně pokles teploty v celém objemu odlitku pod teplotu M_f, která v tomto případě byla dilatometrickou zkouškou stanovena na 50 °C (M_s = 160 °C). Tímto způsobem zakalený odlitek byl ihned vložen do pece, kde byl při teplotě 600 °C a výdrži 10 hodin popouštěn s následujícím pozvolným ochlazováním v peci. Materiál odlitku armatury po popsaném způsobu tepelného zpracování vykázal následující mechanické hodnoty:

mez 0,2 v tahu, určená z trvalého prodloužení σ 0,2 = 612 MPa mez pevnosti v tahu σ Pt = 760 MPa tažnost na krátké tyči á 5 =23 % kontrakce . = 64 % vrubová houževnatost na tyči s 2 mm

V vrubem RV = 158 J/cm²

Metalografické šetření prokázalo úplnou shodu mikrostruktury povrchových a vnitřních partií odlitku. Doba ochlazování odlitku z teploty 135 °C na 32 °C se oproti době ochlazování běžným způsobem zkrátila na osminu.

Claims (1)

1. Způsob tepelného zpracování součástí z mízkouhlíkových chromniklových ocelí s převažující martenzitickou strukturou, vyznačený tím, že se součásti ohřejí na teplotu austenitizace a ochladí na vzduchu na povrchovou teplotu mezi teplotou počátku martentitické přeměny M_s a teplotou konce

   VYNÁLEZU martensitické přeměny M_f, na to se dochladí pod teplotu konce martensitické přeměny M_f v nejméně jednom chladicím médiu s ochlazovacím účinkem vyšším, než má vzduch, načež se nejméně jednou popustí v oblasti teplot 200 až 700 °C.