CS252589B1 - Způsob stanovení schopnosti hrubozrnných kovových materiálů k rekrystalizaci - Google Patents

Abstract

Způsob stanovení schopnosti hrubozrnných kovových materiálů k rekrystalizaci podle vzhledu makrostruktury spočívá v určení místa, kde hrubozrnná struktura diskontinuálně přechází v rekrystalizovanou jemnozrnnou strukturu. Toto místo je patrné pouhým okem v makrostruktuře podélného řezu přetržené zkušební tyče, na níž se za tím účelem v podélné osové rovině připravuje metalografický výbrus. Místo diskontinuální strukturní změny umožňuje definovat lokální kontrakci, která je kritériem schopnosti daného materiálu k rekrystalizaci. Použití se váže k určování optimálních podmínek volného kování ingotů s hrubou primární licí strukturou zhotovených z obtížně tvařitelných slitin a nahrazuje určování kritického stupně deformace rozběhu rekrystalizace z pracně získávaných rekrystalizačních diagramů popisujících závislost teplota-stupeň deformace-velikost zrna. Rozměr zrna se při postupu neměří a pomocí jediné zkušební tyče lze určit široký obor deformací, v němž k rekrystalizaci dochází či nikoliv.

Description

Vynález se týká způsobu stanovení schopnosti hrubozrnných kovových materiálů k rekrystalizaci prostřednictvím kritického stupně deformace, který musí být uplatněn jako minimální, aby za daných podmínek tváření došlo procesem rekrystalizace k rozrušení hrubozrnné struktury. Jeho využití je především v oblasti tváření za tepla, při posuzování termomechanických podmínek rozrušování primární licí struktury.

Specifickým problémem za tepla obtížně tvářitelných slitin je rozrušování jejich primární licí struktury. Ingoty s hrubou primární strukturou jspu podrobovány volnému kování při malých stupních deformace a pokud nedojde k rozbití primární struktury, snadno na povrchu praskají. Rozbití primární struktury brání obtížný průběh rekrystalizace extrémně hrubozrnné kovové matrice, který může být také příčinou přetrvání fragmentů primární licí struktury přes celý proces tváření, což značně zhoršuje ultrazvukovou průchodnost např. výkovků.

Pro správný návrh technologie kování je nutné znát schopnost tvářeného materiálu k rekrystalizaci prostřednictvím kritéria kritického stupně deformace potřebného pro rozběh rekrystalizace. Rekrystalizační schopnost je závislá na teplotě a rychlosti deformace a je minimální právě pro licí strukturu obvykle s velikostí zrna, které v průběhu dalšího procesu tváření již nemůže být dosaženo.

Okrajové podmínky termomechanického zpracování pro rozběh rekrystalizace v primární struktuře lze získat, stejně jako u za studená tvářených a žíhaných kovových materiálů, z rekrystalizačních diagramů, jež popisují závislost velikosti zrna na stupni deformace a teplotě Takové diagramy se zhotovují vyhodnocením mikrostruktury sady vzorků, podrobených deformaci různého rozsahu, na metalografickém mikroskopu, přičemž rozměr zrna se měří v řadě lokalit, nebo zhodnocením změn mechanických či některých fyzikálních vlastností. Data pro konstrukci rekrystalizačního diagramu se při usilovném výzkumu shromažďují po dobu mnoha měsíců.

Uvedené nevýhody pracného a Časově náročného postupu shromažďování dat, potřebných pro definici schopnosti hrubozrnných kovových materiálů k rekrystalizací podle kritéria kritického stupně deformace, odstraňuje řešení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se určuje z diskontinuální změny celikosti zrna na podélném řezu zkušební tyče přetržené při zkoušce tahem a z lokální kontrakce v tomto místě.

Podle vynálezu lze pro nejrůznější podmínky tváření, zahrnující i specifické provozní vlivy, například rozsah ochlazení povrchových vrstev v ingotu v průběhu manipulace s ním v periodě mezi jeho vyjmutím z pece a kováním, optimální technologické parametry respektující obtížný průběh rekrystalizace licí struktury ingotu stanovit operativně a s minimálními nároky na úroveň laboratorní techniky. Rekrystalizační schopnost se přitom stanovuje podle makrostruktury, z diskontinuální změny velikosti zrna v místě, kde hrubá nerekrystalizovaná struktura přechází v jemnou rekrystalizovanou strukturu.

Příkladem použití tohoto způsobu stanovení schopnosti hrubozrnných kovových materiálů k rekrystalizací je určení okrajových termomechanických podmínek tváření ingotů z austenitické chromniklové oceli, typu 18CrlONiTi, s hrubou primární licí strukturou, v podmínkách volného kování tak, aby na povrchu výkovků nebylo možno ultrazvukově detekovat žádné fragmenty nerekrystalizovaných primárních zrn. Z lité oceli byly vyrobeny tyče pro zkoušku tahem, které byly, při rychlosti deformace odpovídající volnému kování, přetrženy za teplot 750 až 1 250 °C když předtím byly ohřátý alternativně na teploty v rozmezí 1 050 až 1 250 °C. Přetržené poloviny zkušebních tyčí byly v podélném směru odfrézovány do roviny největších průměrů a na takto získaných plochách byly zhotoveny metalografické výbrusy. Na nich se leptáním zviditelnila makrostruktura a v místě přechodu z primární do rekrystalizované sekundární struktury, viditelné dobře pouhým okem, se Brínellovou lupou s přesností na 0,1 mm, změřil lokální průměr plastickou deformací prodloužené a zúžené tyče. Z tohoto lokálního průměru se vypočetlo lokální poměrné zúžení, kontrakce, která je mírou schopnosti hrubozrnné chromniklové oceli k rekrystalizací při zvolené teplotě a rychlosti deformace. Vynesením takto zjištěných lokálních poměrných zúžení do grafu teplota-lokální poměrné zúžení se získala čarou nebo pásmem oddělená oblast stabilní primární a sekundární struktury při různé výchozí tvářecí teplotě. Tím se získal obraz rekrystalizační schopnosti této lité oceli při ohřevu na tvářecí teplotu v rozmezí 1 250 až 1 050 °C a při dotvářecích teplotách ležících v rozmezí 1 250 až 750 °C pro zvolenou rychlost deformace, volenou v daném případě tak, aby byla stejná jako při volném kování. Na základě takto získaných informací bylo například zjištěno, že za podmínek volného kování lité oceli uvedeného typu nelze primární licí strukturu rozrušit při poklesu teploty tváření pod 1 050 °C zvolí-li se tvářecí teplota do 1 180 °C, a že tato mezní teplota 1 050 °C je ještě vyšší, zvolí-li se počáteční tvářecí teplota 1 200 °C nebo 1 250 °C.

Claims (1)

1. Způsob stanovení schopnosti hrubozrnných kovových materiálů k rekrystalizaci podle vzhledu makrostruktury vyznačený tím, že se kritický stupeň deformace pro rozběh rekrystalizace určuje z diskontinuální změny velikosti zrna viditelného pouhým okem na podélném řezu tyče přetržené při zkoušce tahem a z lokální kontrakce v místě této diskontinuální makrostruk turní změny.