CS232756B1 - Způsob tepelněmechanického zpracování polotovarů z konstrukčních ocelí - Google Patents

Abstract

Vynález řeší problém ochlazování polotovarů po tváření nad teplotou A,b s případným popouštěním. Podstata vynálezu spočívá v tom, že polotovar se po tváření za tepla ochlazuje v čase kratším než 120 s od poslední deformace na teplotu nižší, než je teplota Tk - 830 — 270.% uhlíku — 90 . ..% manganu — 37 . % niklu — 70 . % chrornu — 83.% molybdenu (°C) a v čase od poslední deformace kratším než 15 s je teplota polotovaru nižší, než je teplota Ar3.

Description

Vynález se týká tepelněmechaníckého zpracování polotovarů z konstrukčních qcelí, řízeným ochlazováním polotovarů.

Doposud se polotovary z konstrukčních ocelí zpracovávají na zušlechtěný hutní sortiment tak, že po tváření se podrobují konvenčnímu zušlechtění, sestávajícímu z operace kalení a popouštění.

V případech, kdy tvářený polotovar chladne z dotvárecí teploty volně na vzduchu, je jeho struktura určena rychlostí ochlazování lišící se v jednotlivých místech průřezu. Výsledný strukturní stav je pak tvořen směsí produktů rozpadu austenitu. Požadované mechanické vlastnosti lze zajistit pouze zařazením následného tepelného zpracování, zejména zušlechtění. Přitom po kalení se získá v celém objemu tvářeného polotovaru homogenní struktura martenzitu a předepsaných mechanických vlastností se dosáhne jeho popuštěním.

Např. u oceli obsahující 0,29 ·% uhlíku, 0,6 % manganu, 2,3 % chrómu, 0,2 % křemíku a 0,15 % vanadu, v hmotnostních podílech, bylo po zušlechtění dosaženo meze kluzu R_e = 920 MPa, meze pevnosti R_m = = 1 020 MPa, tažnost A₅ = 13 %, kontrakce Z = 63 % a vrubové houževnatosti KCV = = 98 Jcm^-2.

Nevýhodou konvenčního tepelného zpracování kalením a popouštěním konstrukčních ocelí je vysoká energetická náročnost související s ohřevem polotovarů na kalicí teplotu s teplotní výdrží pro zajištění vzniku homogenního austenitu v celém objemu polotovarů a dále související s ohřevem na popouštěcí teplotu s příslušnou výdrží na této teplotě.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob tepelněmechanického zpracování polotovarů z konstrukčních ocelí tvářením za tepla nad teplotou perlitické přeměny A_rl, s následujícím řízeným ochlazováním a případným popouštěním, podle vynálezu.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že polotovar se po tváření za tepla ochlazuje v čase kratším než 120 s od poslední deformace na teplotu nižší než je teplota T_k daná vztahem T_k = 830 — 270. % uhlíku — 90. % manganu ·— 37. % niklu — 70. % chrómu — 83.% molybdenu (°C), vyjádřeno v hmotnostních podílech a v čase od poslední deformace kratším než 15 s je teplota polotovaru nižší, než je teplota přeměny austenitu na ferit A_r3.

Teplotou polotovaru se rozumí nejvyšší teplota v objemu polotovaru.

Výhodou způsobu zpracování konstrukčních ocelí podle vynálezu je, že se jím zaručuje v celém objemu polotovarů struktura nížkotepelného rozpadu austenitu, která s ohledem na způsob vedení ochlazování polotovarů bezprostředně po deformaci vykazovala takovou morfologii, že výsledné mechanické vlastnosti jsou lepší než po konvenčním zušlechtění. Způsobem dle vynálezu bylo docíleno snížení ztrát kovu propáleni a bylo dosaženo podstatných úspor na základech na energii, jakož i zvýšení produktivity výroby.

Podle příkladu provedení způsobu tepelněmechanického zpracování podle vynálezu byly zpracovány ocelové polotovary o chemickém složení v hmotnostních podílech 0,29 % uhlíku, 0,58 % manganu, 0,20 % křemíku, 2,31 % chrómu, 0,15 % vanadu, které byly nejprve vyválcovány na tyče o průměru 28 mm. Teplota polotovarů při poslední deformaci, při níž byla hodnota úběru 25 %, byla volena na 870 ^OC, tedy tak, aby byla nad hodnotou teploty perlitické přeměny A_ri = 770 °C pro danou ocel. Přitom teplotou polotovarů se rozumí nejvyšší teplota v objemu těchto polotovarů, tj. ve středu průřezu tyčí.

Bezprostředně po poslední deformaci byly tyče ochlazovány v osmi chladicích retortách, takže po uplynutí 74 s od poslední deformace, čímž byla splněna podmínka času kratšího než 120 s, bylo dosaženo poklesu teploty tyčí na 450 °C. Toto je teplota nižší než teplota T_k vypočtená ze vzorce:

T_k = 830 — 270.0,29 — 90.0,58 — 37 .

. 0 — 70.2,31 — 83.0 = 536 °C

Zvoleným počtem osmi chladicích retort se docílilo v čase 8 s od poslední deformace snížení teploty tyčí na 700 °C. Tím byla splněna podmínka schladit polotovary v čase kratším než 15 s pod teplotu přeměny austenitu na ferit A_r3, která je u dané oceli 830 °C.

Uvedeným způsobem tepelněmechanického zpracování tyče vykazovaly v celém objemu strukturu dislokačního bajnitu a dobré mechanické vlastnosti. Pro další zlepšení mechanických vlastností byly tyče popuštěny na teplotu 600 °C, načež byly zjištěny hodnoty meze kluzu R_e = 1000 MPa, meze pevnosti v tahu R_m = 1178 MPa, tažnosti A₅ — 13 %, kontrakce Z = 52,4 % a vrubové houževnatosti KCV = 69 Jcm^-2.

Způsob tepelněmechaníckého zpracování podle vynálezu je vhodný pro konstrukční oceli, zejména středně legované oceli, » určené pro následné mechanické obrábění, zápustkové kování apod., pro výrobky jako jsou čepy, hřídele do průměru 30 mm, používané ve strojírenství, automobilovém průmyslu atd.

Claims (1)

1. Způsob tepelněmechanického zpracování polotovarů z konstrukčních ocelí tvářením za tepla nad teplotou perlitické přeměny A_r), s následujícím řízeným ochlazováním a případným popouštěním, vyznačující se tím, že polotovar se po tváření za tepla ochlazuje v čase kratším než 120 s od poslední vynalezu deformace na teplotu nižší, než je teplota T_k daná vztahem T_k = 830 — 270. % uhlíku — 90 . % manganu — 37 . % niklu — 70 . . % chrómu -- 83.% molybdenu (°C), a v čase od poslední deformace kratším než 15 s je teplota polotovaru nižší než teplota přeměny austenitu na ferit A_r3.