CS229319B1 - Způsob kování ingotu, předkovku fii výkovku ze stabilizovaných austenitických ocelí - Google Patents

Abstract

Vynález ae týká volného kování výkovků ze stabilizovaných auatenitiokých ocelí. < Řeší problém potlačení vzniku klamnýoh ultrazvukových indikaoí, které ee zjiěíují v důsledku povrchové hrubozrnnosti výkovků při Jejioh ultrazvukovém zkoušení za použití šikmé sondy přenášející přifiné ultrazvukové vlnění. Podstata vynálezu špofiivá v tom, že ae povrchové vrstvy výkovku tváří při vyšší teplotě než má jádro. Povrohové vratvy prodělávají relativně vyěěí stupeň deformaoe, snadněji rekryatalizují a jsou natolik Jemnozrnné, ža ultrazvukem nelze projav zrnitosti detekovat.

Description

Vynález se týká způsobu tváření austenitických ocelí stabilizovaných titanem, niobem a tantalem, zaručujícího jemnozmnost a ultrazvukovou průchodnost výkovků při ultrazvukovém zkou šení aplikací přímé i úhlové sondy.

Výroba velkých výkovků ze stabilizovaných austenitických ocelí je poznamenána nejistotou, zda polotovar bude dostatečně jemnozmný a tím i ultrazvukově průchodný. Protože jde o oceli bez překrystalizace, o příští zrnitosti výkovku se rozhoduje již pří tváření a tepelné zpracování má jen druhořadý vliv. Při zcela stejném režimu tepelného zpracování - rozpouštěcím žíhání se získávají výkovky lišící se zrnitostí ve značném rozsahu. Zvlášt nepříjemným jevem je existence hrubozmných povrchových oblastí, která sice nebrání ultrazvukovému zkoušení výkovků přímou sondou, ale při aplikaci úhlové sondy přenášející příčné vlnění se tyto hrubozmné oblasti indikují jako defekty. Výrobci výkovků ze stabilizovaných ocelí tak nemohou plnit požadavky na ověřování kvality svých výrobků ultrazvukem, vyřazují zdravé výkovky z dalšího použití nebo musejí požadavky na ultra zvukovou kontrolu odmítat, příp. akceptovat ekonomicky nevýhodnou cestu výběru vyhovujících výkovků z většího počtu zhotovených. Teoretickou příčinou povrchových hrubozmných oblastí je samostatně i společně se uplatňující projev původní licí struktury a její-dědičnosti ve spojení s abnormální rekrystalizací. Oba tyto projevy jsou za jinak stejných podmínek závislé na obsahu stabilizačních prvků v tuhém roztoku a na lokálním stupni deformace, tedy faktorech, které významně ovlivňují skutečnou rekrystalizační teplotu výchozího polotovaru β primární licí strukturou. Při vysokém stupni deformace je rekrystalizační tep lota i při větším obohacení tuhého roztoku stabilizačním prvkem natolik nízká, že se účinky stabilizačního prvku neprojevují. Při malém stupni deformace, např. v povrchových vrstvách pod ko vadly, kdy již samotným vlivem malého stupně deformace je re2

229 319 kiystalizační teplota vysoká, na úrovni 1080 - 1150 °C, je však příspěvek stabilizačních prvků natolik významný, že se projeví. Pod kovadly potom k rekrystalizaci nejen nedochází nebo dochází jen za vzniku hrubého sekundárního zrna, ale navíc po hranicích subzm vyprecipitují dispersní karbonitridy titanu, které krystalografickou orientaci v rámci původních zrn stabilizují. Stabilizace krystalografické orientace, kterou podporuje též segregace chrómu, je přitom tak vysoká, že se ji nedaří v rámci primárních zrn ani dalším tvářením narušit a na povrchu zůstávají zachovány hrubozrané oblasti. Ke stabilizaci a dědičnosti primární licí struktury přispívá dále skutečnost, že se povrchové vrstvy ingotu v době mezi vyjmutím z ohřívací pece a okamžikem započetí kování, a dále při styku s relativně studenými kovadly ochladí. Protože počáteční teplota kování leží těsně nad rekrystalizační teplotou oceli s primární strukturou podrobené malým stupňům deformace, povrchové vrstvy ingotu tvářené pod kovadly v podstatě pod rekrystalizační teplotou zpevňují a vznikají v důsledku různého přetvářného odporu povrchových a vnitřních vrstev lepší podmínky pro rekrystalizaci oblastí hluboko podpovrchových. V hotovém výkovku se potom objevují hrubozrané oblasti, které detekuje šikmá 3onda přenášející při ultrazvukové kontrole jakosti příčné ultrazvukové vlnění.

V '

Uvedené nedostatky odstraňuje řešení podle vynalezu, jehož podstata spočívá v tom, že pod kovadly, kde je jinak nejmenší stupeň deformace, probíhá tváření při menším přetvářném odporu než mají podpovrchové vrstvy. Podle vynálezu se primární licí struktura povrchových vrstev rozbíjí procesem dynalické rekrystalizace při vyšší teplotě povrchu ingotu, předkovku či výkovku než je teplota jejich podpovrchových vrstev nebo se při této vyšší povrchové teplotě primární struktura zdeformuje o více než 20 Ů a rozbití primární s-truktury nastane až během dalšího žáru při· kování či rozpouštěcím žíhání procesem následné statické rekrystalizace. Obě alternativy se liší absolutní teplotou povrchu v okamžiku začátku kování, v obou případech se však rozdíly teplot mezi povrchem a jádrem volí tak, aby podmínka vyšší teploty povrchu byla splněna i přes pokles teploty ingotu, předkovku, výkovku, následkem jeho manipulace před začátkem kování. Kování při vyšší povrchové teplotě než má jádro umož ňuje zvýšit stupeň deformace povrchových vrstev, a tím zlepšit podmínky pro průběh rekrystalizace, zvláště primární licí struktury. Zjemnění zrna, kterého se tak dosáhne, se potom příznivě

229 319 projeví při ultrazvukové zkoušce, při níž ani při aplikaci šikmé sondy přenášející příčné ultrazvukové vlnění se zrnitost povrchu neindikuje.

Příkladem použití způsobu kování stabilizovaných austenitických ocelí podle prvé alternativy vynálezu je volné kování výkovků o hrubých rozměrech 0 260 mm a délce 1000 mra z výchozího ingotu z 18CrlONiTi oceli. Kovářská pec se v prvém žáru topí na optimálních 1100 - 1150 °G a doba ohřevu se volí tak, aby povrch ingotu byl nejlépe o 100 - 170 °G teplejší než osové oblasti. ^Aovrchové vrstvy mají menší přetvářný odpor než středová oblast, snadněji podléhají plastickému přetvoření a oblasti pod kovadly snáze rekrystalizují i přes lokálně malý stupeň deformace. Tím, že povrch snadněji rekrystalizuje, nezpevňuje a podmínky pro deformaci v dalším průběhu tváření za nižších teplot jscu i nadále příznivé. Po prvním žáru, v němž se srazí hrany a profil upraví lehkými údery na Φ 400 mm se aplikuje druhý žár, v němž je předkovek ohříván stejným způsobem a je překován přes hrany na Φ 300 mm. V posledním, třetím žáru je aplikována teplota ohřevu 1050 °C, při níž je předkovek φ 300 mm vykován na konečný 0 260 mm. Ten se dále dělí na tři výkovky délky lOOOmm Kování probíhá za použití rovných kovadel, dokovací teplota činí ve všech žárech 850 °C, jen konečné hlazení se připouští ještě při teplotě 800 °C.

Podle druhé alternativy vynálezu je možno volit teplotu počátečního ohřevu na povrchu polotovaru např. 1000 °C a povrch teplejší než mají středové oblasti. I v tomto případě probíhá deformace povrchových vrstev snadněji než v ostatním objemu, rekrystalizace však nastává až při následném ohřevu nad teplotu 1050 °C. Tato druhá alternativa je doporučena pro rozbití hrubé povrchové struktury hotových výkovků, u nichž je dostatečný přídavek na opracování. Povrchové vrstvy musí být deformovány o víc než 20 7o a zjemnění zrn v původně hrubozmných oblastech nastává až během následného rozpouštěcího žíhání.

Uplatnění vynálezu je především při volném kování těžkých výkovků s nejvyšší požadovanou jakostí, např. těles regulačních pohonů a hmotných přírub používaných při stavbě jaderných reaktorů.

Claims (1)

1. Způsob kování ingotu, předkovku či výkovku ze stabilizovaných austenitických ocelí pro zajištění ultrazvukové průchodnosti povrchových vrstev výkovků při aplikaci šikmé sondy přenášející příčné ultrazvukové vlnění_zvyznačený tím, že kování probíhá nejméně na začátku jednoho žáru při povrchové teplotě ingotu, předkovku či výkovku o 1 °C až 800 °0 vyšší než mají podpovrcho- . vé vrstvy ingotu, předkovku či výkovku.