CS253174B1

CS253174B1 - Method of tools heat treatment especially of tools for sheets and scrap shearing

Info

Publication number: CS253174B1
Application number: CS859532A
Authority: CS
Inventors: Josef Bystricky
Original assignee: Josef Bystricky
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS953285A1

Abstract

Způsob tepelného zpracováni nástrojů, zejména nožů pro stříhání plechů a šrotu, vystavených kombinovaným účinkům ohybového, tlakového a abrazivního namáhání. Nástroje se z austenitizační teploty ochlazují do teploty 500 °C rychlostí v rozmezí 2,2 až 0,55 °C. sec-1, do teploty 350 °C rychlostí 0,10 až 0,045 °C . sec-1 s následujícím popouštěním na teplotu 180 až 240 °C.Method of heat treatment of tools especially blades for cutting metal and scrap, exposed to the combined effects of bending, pressure and abrasive stresses. Tools No one is allowed to upload files are cooled from the austenitizing temperature up to 500 ° C at a rate in the range 2.2 to 0.55 ° C. sec-1, up to 350 ° C at 0.10 to 0.045 ° C. sec-1 with the following tempering to 180 ° C to 240 ° C.

Description

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování nástrojů, zejména možů pro stříhání plechů a Šrotu, vystavených kombinovaným účinkům ohybového, tlakového a abrazivního namáhání.The present invention relates to a method for heat treatment of tools, in particular for cutting sheet metal and scrap subjected to the combined effects of bending, compression and abrasive stress.

Až dosud se pro stříhání Širokých a tlustých plechů zhotovující z chromniklmolybdenvanadových, popřípadě chromniklwolframovýchocelý. Ochlazení z austenitizační teploty nolů se provádí zpravidla na klidném vzduchu, výjlměčně v proudícím vzduchu. Následuje popouštění do oblasti 200 až 300 °C.Until now, for the cutting of wide and thick sheets, it has been made of chromium-molybdenum-vanadium or chromium-tungsten-steel. Cooling from the austenitization temperature of the mines is usually carried out in still air, exclusively in the flowing air. This is followed by tempering to a range of 200 to 300 ° C.

Nevýhodou dosavadního způsobu tepelného zpracování je nízká úroveň plastických vlastností, způsobující ve větSině případů miskovítou separaci střižných hran, mající převážně charakter nlzkocyklové- únavy.A disadvantage of the prior art heat treatment process is the low level of plastic properties, which in most cases causes a cup-like separation of the shear edges, having mainly the character of low-cycle fatigue.

Uvedené nevýhody podstatně omezuje způsob tepelného zpracování nástrojů, zejména nožů pro stříháni plechů a šrotu, zhotovených z chromniklmolybdenvanadové oceli, obsahující v hmotnostních procentech 0,40 až 0,50 % uhlíku, 0,40 až 0,70 % manganu, 0,17 až 0,37 » křemíku, 1,20 až 1,50 % chrómu, 4,0 až 4,5 % niklu, 0,3 až 0,4 % molybdenu, 0,05 až 0,10 t vanadu, stopy až 0,030 % fosforu, stopy až 0,030 % síry, zbytek železo, zahrnující ohřev na austenitizační teplotu pudle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nástroje se z austenitizační teploty ochlazují do teploty 500 °C rychlosti v rozmezí 2,2 až 0,55 °C . sec¹, do teploty 350 °C rychlostí 1,8 až 0,42 °C . sec^-1, do teploty 150 °C rychlosti 0,10 až 0,045 °C . sec¹ s následujícím popouštěním na teplotu 180 až 240 °C.Said disadvantages are substantially limited by the method of heat treatment of tools, in particular of metal and scrap cutting knives made of chromium-molybdenum-vanadium steel, containing by weight 0.40-0.50% carbon, 0.40-0.70% manganese, 0.17-0.5% 0.37 »silicon, 1.20-1.50% chromium, 4.0-4.5% nickel, 0.3-0.4% molybdenum, 0.05-0.10 t vanadium, traces up to 0.030% phosphorus, traces of up to 0.030% sulfur, the remainder iron, including heating to the austenitization temperature of the poodle of the invention, characterized in that the tools are cooled from the austenitization temperature to a temperature of 500 ° C at a rate of 2.2 to 0.55 ° C. sec ¹ , to a temperature of 350 ° C at a rate of 1.8 to 0.42 ° C. sec ^-1 , at a temperature of 150 ° C at a rate of 0.10 to 0.045 ° C. sec ¹ followed by tempering to a temperature of 180 to 240 ° C.

Výhodou způsobu tepelného zpracování nástrojů, zejména nožů, podle vynálezu je minořádná odolnost střižných hran proti náhlému křehkému nebo nízkocyklovému poškozování, dále pak mimořádně vysoká odolnost proti abrazivnímu opotřebení. Ochlazování nožů vychází ze znalosti diagramu anizotermického rozpadu austenitu příslušné oceli a je řízeno tak, aby nedocházelo k difuzní transformaci austenitu ve fertické oblasti. Při dosažení oblasti vyšěí stability austenitu se rychlost ochlazování sníží, aby výsledná deformace a objemové změny dosáhly přijatelné úrovně. V poslední fázi ochlazování se významně sníží rychlost ochlazování tak, aby průběh chladnutí nože zasahoval do oblasti spodního bainitu. V této fázi ochlazování dochází současně ke stabilizaci austenitu, jehož obsah je po zakalení v rozmezí 20 až 25 %.The advantage of the method of heat treatment of tools, in particular knives, according to the invention is the low resistance of the cutting edges against sudden brittle or low cycle damage, as well as the extremely high resistance to abrasive wear. Knife cooling is based on the knowledge of the anisothermal decay diagram of the austenite of the steel concerned and is controlled so as not to diffuse austenite transformation in the fertile region. Upon reaching the austenite stability region, the cooling rate is reduced so that the resulting deformation and volume changes reach an acceptable level. In the last cooling phase, the cooling rate is significantly reduced so that the cooling process of the knife extends into the lower bainite region. In this cooling phase, the austenite stabilizes at 20 to 25% after turbidity.

Následuje nízkoteplotní popouštění při teplotách 180 až 240 °C, prakticky neovlivňující strukturní složky 1 tvrdost. Výsledkem způsobu tepelného zpracováni podle vynálezu je směsná struktura obsahující martenzit, spodní bainit, austenit a jemně dispergované karbidy. Struktura se vyznačuje mimořádně příznivou pevností a plastickou charakteristikou. Hodnota meze pevnosti je přes 2 000 MPa.This is followed by a low temperature tempering at temperatures of 180 to 240 ° C, practically not affecting the hardness of the structural components 1. The heat treatment process according to the invention results in a mixed structure comprising martensite, lower bainite, austenite and finely dispersed carbides. The structure is characterized by extremely favorable strength and plastic characteristics. The strength value is over 2000 MPa.

Při provozování nožů dochází vlivem dynamického působeni stříhaného materiálu na nůž k výrazným silám. V důsledku dynamického účinku tlakových sil na povrch nože probíhá v tenké povrchové vrstvě nástroje přeměna nestabilního austenitu v martenzit. Martenzit má vyšší specifický objem než austenit a proto tato transformace je doprovázena nárůstem tlakových pnutí. Vnitřní tlaková pnutí v tenké vrstvě se projevují jednak nárůstem meze pevnosti o 10 až 15 f, dále pak zvýšenou odolností proti abrazivnímu namáhání o 130 až 150 t. Tento významný vzestup odolnosti proti abrazivnímu opotřebeni se především projeví ve zmenšeném úbytku hmoty povrchu nože, zejména pak střižných hran. Trvanlivost nástrojů zpracovaných způsobem podle vynálezu se zvyšuje o 110 až 140 t. Vzhledem k tomu, že transformaci austenitu na martenzit účinkem tlakových sil dochází pouze v tenké vrstvě, nejsou negativně ovlivněny základní plastické vlastnosti základního materiálu nástroje, tj. vrubová a lomová houževnatost.During the operation of knives there are significant forces due to the dynamic action of the material being cut. Due to the dynamic effect of compressive forces on the knife surface, the unstable austenite is converted into martensite in the thin surface layer of the tool. Martensite has a higher specific volume than austenite and therefore this transformation is accompanied by an increase in compressive stresses. The internal compressive stresses in the thin layer are manifested both by an increase in strength of 10 to 15 f and an increased resistance to abrasive stress by 130 to 150 tons. cutting edges. The durability of the tools treated according to the invention is increased by 110 to 140 t. Since the transformation of austenite to martensite under compressive forces occurs only in a thin layer, the basic plastic properties of the tool base material, i.e. notched and fracture toughness, are not negatively affected.

Stejně tak nebyl pozorován výakyt miskových poškození jako důsledek nlzkocyklové únavy. Příkladem způsobu tepelného zpracování podle vynálezu jsou nože pro stříhání plechů o tloušťce až do 50 mm a šířce 3 600 mm. Výkovky nožů jsou zhotoveny z chromniklomolybdenvanadové oceli a chemickém složení v hmotnostních procentech: 0,47 t uhlíku, 0,65 t manganu,Likewise, the discovery of platelet damage was not observed as a result of low cycle fatigue. An example of a heat treatment method according to the invention is blades for cutting sheet metal up to 50 mm thick and 3,600 mm wide. Knife forgings are made of chromium-nickel-molybdenum-vanadium steel and chemical composition in weight percent: 0.47 t carbon, 0.65 t manganese,

0,35 % křemíku, 1,42 % chrómu, 4,15 % niklu, 0,40 molibdenu, 0,09 % vanadu, 0,016 % fosforu, 0,012 % síry, zbytek železo. Po vyžíhání na měkko se výkovky opracují na rozměry: šířka 100 mm, výška 200 mm, délka 4 500 mm. Tepelné zpracování se provádí ve vertikální poloze. Sestává z austenitizačního ohřevu na teplotu 880 °C s prodlevou 5 hodin s následujícím ochlazováním v proudu vzduchu do teploty 500 °C, dále pak do teploty 350 °C na klidném vzduchu.0.35% silicon, 1.42% chromium, 4.15% nickel, 0.40 molibdenum, 0.09% vanadium, 0.016% phosphorus, 0.012% sulfur, the rest iron. After soft annealing, the forgings are machined to the following dimensions: width 100 mm, height 200 mm, length 4,500 mm. The heat treatment is carried out in a vertical position. It consists of austenitizing heating to 880 ° C with a delay of 5 hours followed by cooling in an air stream to 500 ° C, then to 350 ° C in still air.

Poté se nože převezou bud do vertikální netopené pece, nebo montážní jámy, kde volně chladnou až do teploty 150 °C. Popouští se při teplotě 220 °C s prodlevou 8 hodin a vychlazením v peci. Tvrdost nožů 52 HKc.Then the knives are transported either to a vertical unheated furnace or to an assembly pit where they cool freely up to 150 ° C. It is tempered at 220 ° C with a delay of 8 hours and cooling in an oven. Knife hardness 52 HKc.

Jiným příkladem tepelného zpracování podle vynálezu je kalení menších nožů, například pro stříhání ocelového šrotu. Výkovky nožů se zhotoví z oceli, která obsahuje v procentech hmotnostních: 0,42 % uhlíku, 0,55 % manganu, 0,32 % křemíku, 1,34 % chrómu, 4,24 % niklu,Another example of a heat treatment according to the invention is the quenching of smaller knives, for example for shearing steel scrap. Knife forgings are made of steel containing by weight: 0.42% carbon, 0.55% manganese, 0.32% silicon, 1.34% chromium, 4.24% nickel,

0,36 % molybdenu, 0,07 % vanadu, 0,015 % fosforu, 0,013 í síry, zbytek železo. Po vyžíhání na měkko se nože opracují na rozměry: šířka 87 mm, výška 150 mm, délka 525 mm. Austenitizaěni ohřev na teplotu 850 °C de provede v solné lázni s prodlevou 90 minut, ochlazení se provede v termální lázni teplé 340 °C s prodlevou 120 minut s následujícím chladnutím na vzduchu do teploty 150 °C. Následující operace je popouštění při teplotě 220 °C s prodlevou 5 hodin, ochlazení na vzduchu. Tvrdost nožů 54 HKc.0.36% molybdenum, 0.07% vanadium, 0.015% phosphorus, 0.013% sulfur, the rest iron. After soft annealing, the blades are machined to dimensions: width 87 mm, height 150 mm, length 525 mm. Austenitizing to 850 ° C is performed in a salt bath with a delay of 90 minutes, cooling in a thermal bath warm 340 ° C with a delay of 120 minutes, followed by cooling in air to 150 ° C. The next operation is tempering at 220 ° C with a delay of 5 hours, cooling in air. Knife hardness 54 HKc.

Claims

Method for heat treatment of tools, in particular blades for cutting sheet metal and scrap, made of chromium-nickel-molybdenum-vanadium steel, containing by weight 0,40 to 0,50% carbon, 0,40 to 0,70% manganese, 0,17 to 0,37% silicon, 1.20 to 1.50% chromium, 4.0 to 4.5% nickel, 0.3 to 0.4% molybdenum, 0.05 to 0.10% vanadium, traces up to 0.030% phosphorus, traces up to 0.030% of sulfur, the remainder iron comprising heating to an austenitization temperature, characterized in that the tools are cooled from the austenitization temperature to a temperature of 500 ° C at a rate of 2.2 to 0.55 ° C. . sec ^-1 , to a temperature of 350 ° C at a rate of 1.8 to 0.42 ° C. sec ^- L to 150 ° C at 0.10 to 0.045 ° C. sec ^- ^ followed by tempering at 180 to 240 ° C.