CZ293084B6 - Ocele pro žárupevné a vysokopevné tvářené součásti, obzvláště trubky, plechy a výkovky - Google Patents
Ocele pro žárupevné a vysokopevné tvářené součásti, obzvláště trubky, plechy a výkovky Download PDFInfo
- Publication number
- CZ293084B6 CZ293084B6 CZ19991752A CZ175299A CZ293084B6 CZ 293084 B6 CZ293084 B6 CZ 293084B6 CZ 19991752 A CZ19991752 A CZ 19991752A CZ 175299 A CZ175299 A CZ 175299A CZ 293084 B6 CZ293084 B6 CZ 293084B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- percent
- weight
- vanadium
- steel
- max
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005242 forging Methods 0.000 title claims abstract description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 29
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 20
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 19
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 19
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-4-[4-(chloromethyl)phenyl]benzene Chemical compound C1=CC(CCl)=CC=C1C1=CC=C(CCl)C=C1 INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 12
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 10
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 8
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 7
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 7
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 4
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N chromium molybdenum Chemical compound [Cr].[Mo] VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- -1 niobium carbides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 2
- 229910000742 Microalloyed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- VGIPUQAQWWHEMC-UHFFFAOYSA-N [V].[Mo].[Cr] Chemical compound [V].[Mo].[Cr] VGIPUQAQWWHEMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N methanidylidynevanadium(1+) Chemical class [V+]#[C-] ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/02—Hardening by precipitation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Ocel pro žárupevné a vysokopevné tvářené součásti, zejména na trubky, plechy a výkovky se zvýšenou žárupevností do 600 .degree.C a zvýšenou plasticitou, resp. vrubovou houževnatostí až do -60 .degree.C o hmotnostním chemickém složení uhlík C 0,02 až 0,3 %, křemík Si 0,0 až 0,8 %, mangan Mn 0,0 až 2,0 %, chrom Cr 0,0 až 3,5 %, molybden Mo 0,0 až 1,5 %, vanad V 0,02 až 0,8 %, niob Nb 0,0 až 0,1 %, nikl Ni 0,0 až 2,5 %, titan Ti 0,0 až 0,1 %, fosfor P max. 0,05 %, síra S max. 0,05 %, hliník Al 0,0 až 0,05 %, měď Cu 0,0 až 0,8 % zbytek tvoří železo Fe, nezbytné výrobní nečistoty a dusík N, přičemž celkový obsah dusíku je dán vztahem N = (0,52 krát Al + 0,29 krát Ti + 0,075 krát Nb + 0,005 až 0,0ŕ
Description
Ocele pro žárupevné a vysokopevné tvářené součásti, obzvláště trubky, plechy a výkovky
Předmět vynálezu
Vynález se týká ocelí pro výrobu žárupevných a vysokopevnostních součástí se zvýšenou plasticitou, pracujících ve vysoce namáhaných strojírenských, energetických a chemických zařízeních při teplotách od -60 °C až do 600 °C, např. trubek, plechů a výrobků.
Dosavadní stav techniky
Žárupevné tvářené součásti, např. kotlové trubky pracující při zvýšených teplotách až do 600 °C se dosud vyrábějí buďto z nízkolegovaných chrom - molybden - vanadových (CrMoV) ocelí, nebo z chrom - molybdenových (CrMo) ocelí.
Používané CrMoV oceli mající následující hmotnostní chemické složení C 0,08 až 0,30 %, Mn 0,4 až 0,7 %, Si 0,15 až 0,4 %, Cr 0,3 až 1,7 % Mo 0,4 až 1,2 %, V 0,22 až 0,7 %, Alceik max. 0,04 %, P max. 0,04 %, S max. 0,04 %, zbytek tvoří Fe a nezbytné výrobní nečistoty. Mezi výrobní nečistoty spadal i dusík, jehož hmotnostní množství se pohybovalo v rozmezí N 0,004 až 0,013%, a to v závislosti na použitém tavícím agregátu při výrobě oceli, které však nebylo přesně specifikováno.
Při výrobě výrobku, např. trubky, z této oceli, je ocel tvářená za tepla, případně za studená a tepelně zpracovaná. Tepelné zpracování sočívá v normalizačním žíhání a popouštění, nebo kalení a popouštění. Při ohřevu na teplotu normalizace nebo kalení, což je cca 900 až 1000 °C, dochází k rozpouštění karbidů, ale nemělo by dojít k úplnému rozpuštění karbidů a tím k hrubnuti zrna. K žádoucí precipitaci disperzní fáze karbidu vanadu dochází zejména při popouštění ocele, které se provádí při teplotách 650 až 740 °C.
V praxi se zjistilo že i při dodržení požadovaného chemického složení, včetně mikročistoty a obvyklém způsobu tepelného zpracování, vznikne u výrobků z některých taveb struktura jemnozmná a u výrobků z jiných taveb se pozoruje hrubozrnná struktura, což negativně ovlivňuje pevnostní a plastické vlastnosti, které jsou zjistitelné okamžitě při přijímacích zkouškách. Výrobky z takovýchto taveb jsou potom nepoužitelné, což podstatně zhoršuje ekonomiku výroby. Rovněž lze u výrobků z některých taveb pozorovat rozměrovou nestálost vyprecipitovaných karbidů, což hlavně negativně ovlivňuje odolnost proti tečení. Tato vlastnosti je zjistitelná dlouhodobými zkouškami tečení nebo při dlouhodobé expozici výrobků za zvýšených teplot, ale nedá se zjistit při přejímacích zkouškách.
Obdobné nedostatky vznikají i u výrobků z mikrolegovaných vysokopevnostních ocelí, vyrobených tvářením za tepla, popřípadě za studená a případně tepelně zpracovaných o hmotnostním chemickém složení C 0,08 až 0,25 % Si 0,0 až 0,8 %, Mn 0,2 až 1,8 % Alceik 0,001 až 0,04 %, Cr 0,0 až 1,5 %, Mo 0,0 až 0,6 %, Nb 0,0 až 0,10 %, Ti 0,0 až 0,05 %, V 0,0 až 0,2 %, Cu 0,0 až 0,3 %, P max. 0,03 %, S max. 0,025 %, N max. 0,015 % a zbytek tvoří Fe a nezbytné výrobní nečistoty.
Při termomechanickém nebo normalizačním válcování, respektive při tepelném zpracování normalizačním žíháním výrobků z těchto ocelí, je třeba velmi přesně dodržovat teploty a doby tepelného působení, jakož i rychlost ochlazování po termomechanickém nebo normalizačním válcováním, resp. po tepelném zpracování, které jsou rozhodující pro výsledné pevnostní a plastické vlastnosti finálního výrobku. Při rychlém řízeném ochlazování dojde k srážení jemných, rozměrově stálých a ve struktuře rovnoměrně rozložených karbidů vanadu a/nebo karbidů niobu, přičemž tato struktura je bezpodmínečně nutná pro požadované pevnostní a plastické vlastnosti. Nedodrží-li se rychlost ochlazování a/nebo doba tepelného působení během tepelného zpracová
-1 CZ 293084 B6 ní, dojde v důsledku velmi rychlosti hrubnutí karbidu a/nebo velké rychlosti rozpouštění karbidu k vytvoření nežádoucích hrubých, rozměrově nestálých a ve struktuře nerovnoměrně rozložených precipitátů karbidu vanadu a/nebo niobu; a/nebo ke vzniku hrubozmné struktury. Výrobek s touto strukturou je pak nepoužitelný, protože nesplňuje požadované pevnostní a plastické vlastnosti.
Nevýhodou této oceli je tedy značná náročnost na její technologii výroby včetně tepelného zpracování.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody v podstatě odstraňuje ocel pro žárupevné a/nebo vysokopevnostní tvářené součásti, zejména trubky, plechy a výkovky, o hmotnostním chemickém složení uhlík C 0,02 až 0,3 %, křemík Si 0,0 až 0,8 %, mangan Mn 0,0 až 2,0 %, chrom Cr 0,0 až 3,5 %, molybden Mo 0,0 až 1,5 %, vanad V 0,02 až 0,8 %, niob Nb 0,0 až 0,1 %, nikl Ni 0,0 až 2,5 %, 15 titan Ti 0,0 až 0,1 %, fosfor P max. 0,05 %, síra S max. 0,05 %, hliník Alceik 0,0 až 0,05 %, měď Cu = 0,0 až 0,8 %, zbytek železo Fe, nevyhnutelné výrobní nečistoty a dusík N, jejíž podstata spočívá v tom, že celkový obsah dusíku N je dán vztahem N = (0,52 krát Al + 0,29 krát Ti + 0,075 krát Nb + 0,005 až 0,07) %.
Tvářené výrobky z takového oceli vykazují pro normalizačním žíhání a popouštění, nebo po kalení a popouštění, nebo po normalizačním žíhání, nebo po normalizačním válcování, nebo po termomechanickém válcování vždy bez výjimky rovnoměrnou jemnozrnnou strukturu s karbonitridy vanadu a tím i vysokou pevnost respektive žárupevnost a plasticitu za snížených, normálních i zvýšených teplot. Nedochází tedy již k ekonomickým ztrátám a zmetkovitosti, způsobené dříve 25 nezaručenost kvalitou výrobků. Zaručené jemnozrnnosti a rovnoměrnosti zrna se dosáhne tím, že při normalizačním žíhání a popouštění nebo kalení a popouštění, respektive normalizačním žíhání nedochází k úplnému rozpuštění precipitátů vanadu, které způsobovalo růst zrna, protože vanad vytváří s dusíkem obtížněji rozpustné karbonitridy vanadu. Karbid vanadu by se za stejných podmínek úplně rozpustil a došlo by k hrubnutí zrna. Zaručené jemnozrnnosti a rovnoměrnosti zrna při normalizačním, respektive termomechanickém, válcování je dosaženo tím, že rychlost hrubnutí karbonitridu vanadu je nižší než rychlost hrubnutí karbidu vanadu, takže disperzní fáze karbonitridu vanadu vyprecipituje v jemnější a rozměrově stálejší formě. Následkem toho se zlepší rovněž žárupevné vlastnosti. Dá se oprávněně předpokládat, že mez pevnosti při tečení oceli obsahují karbonitrid vanadu bude vyšší než u ocelí zpevněných karbidem vanadu.
Pro výrobu žárupevných tvářených součástí, zpracujících při teplotách do 600 °C, se zvýšenou žárupevností v intervalech teplot 500 °C až 600 °C a vysokoplasticitou při normálních a zvýšených teplotách je výhodné použít nízkolegovanou CrMoV ocel o hmotnostním chemickém složení uhlík C 0,05 až 0,3 %, mangan Mn 0,01 až 1,2 %, křemík Si 0,0 až 0,8 %, chrom Cr 0,3 až 40 3,5 %, molybden Mo 0,2 až 1,5 %, vanad V 0,1 až 0,8 %, hliník Alcetk ~ 0,0 až 0,05 %, fosfor P max 0,05 %, síra S max 0,05 %, dusík N = (0,52 krát Al + 0,29 krát Ti + 0,05 až 0,07) %, zbytek tvoří železo Fe a nevyhnutelné výrobní nečistoty.
Tvářené výrobky z takovéto oceli vykazují po normalizačním žíhání a popouštění, nebo po kalení a popouštění vždy bez výjimky rovnoměrnou jemnozrnnou strukturu s karbonitridy vanadu a tím i vysokou pevnost respektive žárupevnost a plasticitu za normálních i zvýšených teplot. Nedochází tedy již k ekonomickým ztrátám a zmetkovitosti, způsobené dříve nezaručenou kvalitou výrobků. Zaručené jemnozrnnosti a rovnoměrnosti zrna se dosáhne tím, že při normalizačním žíhání a popouštění nebo kalení a popouštění, nedochází k úplnému rozpuštění precipitátů vana50 du, které způsobovalo růst zrna, protože vanad vytváří s dusíkem obtížněji rozpustné karbonitridy vanadu. Karbid vanadu by se za stejných podmínek úplně rozpustil a došlo by k hrubnutí zrna. Kromě toho se zlepší žárupevné vlastnosti, protože rychlost hrubnutí karbidu vanadu je přibližně 20x vyšší než rychlost hrubnutí karbonitridu vanadu. Dá se tedy oprávněně předpokládat, že mez pevnosti při tečení oceli obsahující karbonitrid vanadu bude vyšší než u oceli zpevněné karbidem vanadu.
Pro výrobu vysokopevnostních součástí a odstupňovanou mezi kluzu od 340 MPa do 690 MPa, u kterých je při zvýšené pevnosti, současně požadována zvýšená plasticita, respektive vrubová houževnatost se zárukou až do -60 °C, odolnost proti křehkému porušení a dynamickému namáhání, jakož i odolnost proti tečení se zárukou meze pevnosti při tečení až do 500 °C, je výhodné použít mikrolegovanou ocel o následujícím hmotnostním chemickém složení uhlík C 0,02 až 0,3 %, mangan Mn 0,2 až 1,7 % křemík Si 0,0 až 0,8 %, niob Nb 0,02 až 0,1 %, vanad V 0,02 až 0,33, hliník Alcelk 0,0 až 0,06 %, chrom Cr 0,0 až 2,5 %, měď Cu 0,0 až 0,8 %, molybden Mo 0,0 až 1,0 %, nikl Ni 0,0 až 2,5 %, titan Ti 0,0 až 0,1 %, přičemž celkový obsah niobu Nb, titanu Ti a vanadu V nepřevýší 0,3 %, fosfor P 0,0 až 0,5 %, síra S 0,0 až 0,05 %, dusík N = (0,52 krát Al + 0,29 krát Ti + 0,075 krát Nb + 0,005 až 0,07) %, zbytek tvoří železo Fe a nevyhnutelné výrobní nečistoty.
Tvářené výrobky z takovéto oceli vykazují po normalizačním žíhání, nebo po normalizačním válcování, nebo po termomechanickém válcování vždy bez výjimky rovnoměrnou jemnozmnou strukturu s karbonitridy vanadu a tím i vysokou mez kluzu a pevnost resp. žárupevnost a plasticitu, za snížených, normálních i zvýšených teplot. Nedochází tedy již k ekonomickým ztrátám a zmetkovitosti, způsobené dříve nezaručenou kvalitou výrobků. Zaručené jemnozmnosti a rovnoměrnosti zrna při normalizačním válcování, resp. termomechanickém válcování je dosaženo tím že disperzní fáze karbonitridu vanadu vysráží v jemnější a rozměrově stálejší formě. Zaručené jemnozmnosti a rovnoměrnosti zrna v případě normalizačního žíhání se dosáhne tím, že nedochází k úplnému rozpuštění precipitátů vanadu, protože vanad vyváří s dusíkem obtížněji rozpustné karbonitridy vanadu. Karbid vanadu by se za stejných podmínek úplně rozpustil a došlo by k hrubnutí zrna. Dá se oprávněně předpokládat, že mez pevnosti při tečení oceli obsahující karbonitrid vanadu bude vyšší než u oceli zpevněné karbidem vanadu.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Pro výrobu vysoké namáhané trubky, učené pro provoz při teplotách až do 600 °C byla použita ocel podle ČSN 41 5128 o následujícím hmotnostním chemickém složení
C 0,12 %, Mn 0,56 %, Si 0,58 %, Cr 0,64 %, Mo 0,43 %, V 0,25 %, Al„)k 0,031 %, P 0,008 %, S 0,009 %, N 0,0116 %, Cu 0,09 %, Ti 0,02 %, Ni 0,12 %, As 0,08 %, Sb 0,003 %, Sn 0,004 %, zbytek Fe a nezbytné výrobní nečistoty.
Trubka o rozměrech 0 273 x 20 mm byla válcována za tepla a tepelně zpracována obvyklým způsobem tj. normalizačním žíhání (960 °C/vzduch) a popouštěním (720 °C/vzduch). Po tomto tepelném zpracování vykazovala trubka nevyhovující mechanické vlastnosti, uvedené v tabulce I na řádku 1, protože obsah dusíku v oceli N = 0,016% byl nižší, než je stanoveno podmínkou vynálezu a sice N = (0,52 x 0,031 + 0,29 x 0,02 + 0,05) % = 0,0269.
Trubka z takovéto tavby je k danému účelu nepoužitelná.
Příklad 2
Pro výrobu stejné trubky byla použita ocel podle normy ČSN 41 5128 v následujícím hmotnostním složení: C 0,13%; Mn 0,54%; Si 0,27%; P 0,018%; S 0,015%; Cr 0,73%; Mo 0,46%; V 0,25%; Alcelk 0,005%; Cu 0,08%; Ti 0,002%; Ni 0,13%; As 0,008%; Sb 0,005%; Sn 0,004%; N 0,0132%.
-3CZ 293084 B6 ,'Ι
Trubka o rozměrech 0 273 x 20 mm, z této oceli vykazovala po zcela totožném zpracování jako v příkladu 1 vyhovující mechanické vlastnosti, uvedené v tabulce I na řádku 2, protože obsah dusíku 0,0132 vyhovuje vynálezecké podmínce obsahu dusíku N>(0,52 x 0,05 + 0,29 x 0,002 + 0,005)% = 0,0082 %.
Mechanické vlastnosti a vrubová houževnatost trubky z této oceli plně vyhovují požadovaným hodnotám.
Tabulka I
| Chemické složení % hmotn. | Mechanické vlastnosti | |||||||||
| Ro0,2 | Rm | KCV | ||||||||
| příklad | C | Cr | Mo | V | Ti | Alcelk | N | M | Pa | J/cm2 |
| 1 | 0,12 | 0,64 | 0,43 | 0,25 | 0,02 | 0,31 | 0,0116 | 446 | 591 | 20 |
| 2 | 0,13 | 0,73 | 0,46 | 0,25 | 0,002 | 0,005 | 0,0132 | 460 | 601 | 213 |
Kde Rp 0,2 mez kluzu při 20 °C Rm je mez pevnosti při 20 °C KCV je vrubová houževnatost při 20 °C
Příklad 3
Pro výrobu výšepevné naftovodné trubky pracující při teplotách až do -20 °C byla použita ocel pro americké normy API 5L v jakosti X60, od které byla požadována zvýšená pevnost při současné zvýšené plasticitě respektive vrubové houževnatosti se zárukou až do -20 °C, oceli bylo C 0,13 %, Si 0,16 %, Mn 0,95 %, Cr 0,011 %, Cu 0,15 %, Mo 0,02 %, Nb = 0,04 %, Ni 0,12 %, Ti 0,01 %, V = 0,05 %, Alceiu 0,017%, P 0,018%, S 0,018%, N 0,009 %, zbytek Fe a nevyhnutelné výrobní nečistoty.
Trubka o rozměrech 0 457 x 25 mm byla řízené válcována za tepla s doválcovací teplotou cca 900 °C a ochlazováním vodní sprchou a následně byla kalibrována s ohřevem na teplotě cca 870 °C po dobu cca 40 minut a po kalibraci byla ochlazována vzduchem.
Po tomto zpracování vykazovala nevyhovující hodnoty mezí kluzu a pevnosti, nízkou plasticitu a velký rozptyl nárazové práce při teplotě -20 °C - viz hodnoty na řádku 3. v tabulce II, protože N = (0,52 x 0,017 + 0,29 x 0,01 + 0,075 x 0,04 + 0,05 až 0,07)% = 0,0198 %
Příklad 4
Pro výrobu stejné trubky byla použita ocel podle stejné normy API 5L a jakosti X60 o následujícím hmotnostním chemickém složení C 0,14 %, Si 0,18 %, Mn 1,15 %, Cr 0,23 %, Cu0,17%, Mo 0,003 %, Nb 0,039%, Ni 0,12 %, Ti 0,00 %, V 0,05 %, Alcetk 0,015%, P 0,015 %, S 0,007 %, N 0,017 %, zbytek Fe a nevyhnutelné výrobní nečistoty.
Trubka o rozměrech 0 508 x 25 mm vykazovala po zcela totožném zpracování, jako v příkladu 3, vyhovující mechanické vlastnosti, uvedené v řádku 4 v tabulce II, protože obsah dusíku v oceli N 0,017 % splňoval vynálezeckou podmínku
N = (0,52 x 0,015 + 0,29 x 0,00 + 0,75 x 0,039 + 0,005 až 0,07)% = 0,0158 % i
Tabulka II
| Chemické složení hm % | Dosaženi mechanické vlastnosti | |||||||||||||||
| R»0,5 | Rm | KV | ||||||||||||||
| Pf· | C | Mn | Si | P | S | Cr | Ni | Cu | Nb | Ti | Alqelk | V | N | MPa | J | |
| 3 | 0,13 | 0,95 | 0,16 | 0,018 | 0,011 | 0,11 | 0,12 | 0,15 | 0,04 | 0,01 | 0,017 | 0,05 | 0,009 | 343 | 495 | 65.2 40.3 62,2 |
| 4 | 0,14 | 1,15 | 0,18 | 0,015 | 0,007 | 0,23 | 0,12 | 0,17 | 0,039 | 0,00 | 0,15 | 0,05 | 0,017 | 428 | 560 | 132.7 129.7 130,9 |
Kde Rp 0,5 je mez kluzu při 20 °C
Rm je mez pevnosti při 20 °C
KV je nárazová práce při -20 °C
Jak vyplývá z tabulky I, respektive tabulky II, vykazuje ocel s modifikovaným obsahem dusíku 10 podle příkladu 2 podstatně lepší mechanické vlastnosti než ocel bez modifikovaného obsahu dusíku podle příkladu 1. To samé platí i pro ocel s modifikovaným obsahem dusíku podle příkladu 4 v porovnání s ocelí podle příkladu 3.
Důvodem těchto markantních rozdílů je odlišná struktura a velikost zrn mezi ocelemi podle 15 příkladů 1 a 3 ve srovnání s ocelemi podle příkladů 2 a 4.
U ocelí podle příkladů 1 a 3, u kterých je obsah dusíku menší, než stanoví podmínka podle předkládaného vynálezu, sice že N = (0,52 x Al + 0,29 x Ti + 0,075 x Nb + 0,005 až 0,07) %, se vyskytuje vanad a/nebo niob ve formě karbidu vanadu resp. karbidu niobu. Tyto karbidy, které se 20 rozpouštějí rychleji než karbonitrídy způsobují při tepleném zpracování výrobku, tj. při normalizačním žíhání, nebo kalení a popouštění nebo při termomechanickém tváření při teplotách nad Ac3, růst zrna a proto vzniká hrubozmná nerovnoměrná struktura oceli, která má za následek výše opsané nevyhovující parametry.
Je-li však v oceli množství dusíku, dané podmínkou podle vynálezu (viz příklady 2 a 4), neobsahuje ocel karbidy vanadu respektive niobu, ale pouze karbonitrídy vanadu respektive niobu, které se při uvedeném tepelném zpracování nerozpouštějí a tím zabraňují hrubnutí zrna.
Průmyslová využitelnost
Oceli podle předkládaného vynálezu jsou vhodné pro výrobu tvářených součástí, od kterých je vyžadována zvýšená žárupevnost a vysoká pevnost při současně zvýšené plasticitě, které se využívají obzvláště na vysoce namáhaných strojírenských, energetických a chemických zaříze35 nich, jako např. kotlové trubky, plechy a výkovky.
Claims (3)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Ocel pro žárupevné a/nebo vysokopevnostní tváření součásti, zejména trubky, plechy v výkovky, se zvýšenou žárupevností od 600 °C a zvýšenou plasticitou, respektive vrubovou houževnatostí až do -60 °C o hmotnostním chemickém složení uhlík C 0,02 až 0,3 %, křemík Si 0,0 až 0,8 %, mangan Mn 0,0 až 2,0 %, chrom Cr 0,0 až 3,5 %, molybden Mo 0,0 až 1,5 %, vanad V 0,02 až 0,8 %, niob Nb 0,0 až 0,1 %, nikl Ni 0,0 až 2,5 %, titan Ti 0,0 až 0,1 %, fosfor P max. 0,05, síra S max. 0,05 %, hliník AUit 0,0 až 0,05 %, měď Cu 0,0 až 0,8 %, zbytek železo Fe, nevyhnutelné výrobní nečistoty a dusík N, vyznačená tím, že celkový obsah dusíku N je dán vztahem: N = (0,52 krát Al + 0,29 krát Ti + 0,075 krát Nb + 0,05 až 0,07) %.
- 2. Ocel pro žárupevné tváření součásti podle nároku 1, vyznačená následujícím hmotnostním chemickým složením uhlík C 0,05 až 0,3 %, mangan Mn 0,01 až 1,2 %, křemík Si 0,0 až 0,8 %, chrom Cr 0,3 až 3,5 %, molybden Mo 0,2 až 1,5 %, vanad V 0,1 až 0,8 % hliník Alceik 0,0 až 0,05 %, fosfor P max. 0,05 %, síra S max. 0,05 %, dusík N = (0,52 x Al + 0,29 x Ti + 0,005 až 0,07) %, zbytek tvoří železo Fe a nevyhnutelné výrobní nečistoty.
- 3. Ocel pro vysokopevnostní tváření součásti podle nároku 1, vyznačená následujícím hmotnostním chemickým složením uhlík C 0,02 až 0,3 %, mangan Mn 0,2 až 1,7 %, křemík Si 0,0 až 0,8 %, niob Nb 0,02 až 0,1 %, vanad V 0,02 až 0,3 %, hliník Alceik 0,0 až 0,06 %, chrom Cr 0,0 až 2,5 %, měď Cu 0,0 až 0,8 %, molybden Mo 0,0 až 1,0 %, nikl Ni 0,0 až 2,5 %, titan Ti 0,0 až 0,1 %, přičemž celkový obsah niobu Nb, titanu Ti a vanadu V nepřevýší 0,3 %, fosfor P max. 0,05 %, síra S max. 0,05 %, dusík N = 0,52 x Al + 0,29 x Ti + 0,075 Nb + 0,005 až 0,07) %, zbytek tvoří železo Fe a nevyhnutelné výrobní nečistoty.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19991752A CZ293084B6 (cs) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Ocele pro žárupevné a vysokopevné tvářené součásti, obzvláště trubky, plechy a výkovky |
| AU45357/00A AU4535700A (en) | 1999-05-17 | 2000-05-16 | Steel for heat-resistant and/or high-tensile formed parts |
| SK1649-2001A SK283761B6 (sk) | 1999-05-17 | 2000-05-16 | Ocele na žiarupevné tvárnené súčasti |
| PCT/CZ2000/000035 WO2000070107A1 (de) | 1999-05-17 | 2000-05-16 | Stähle für warmfeste und/oder hochfeste umformteile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19991752A CZ293084B6 (cs) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Ocele pro žárupevné a vysokopevné tvářené součásti, obzvláště trubky, plechy a výkovky |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ9901752A3 CZ9901752A3 (cs) | 2001-02-14 |
| CZ293084B6 true CZ293084B6 (cs) | 2004-02-18 |
Family
ID=5463760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19991752A CZ293084B6 (cs) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Ocele pro žárupevné a vysokopevné tvářené součásti, obzvláště trubky, plechy a výkovky |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU4535700A (cs) |
| CZ (1) | CZ293084B6 (cs) |
| SK (1) | SK283761B6 (cs) |
| WO (1) | WO2000070107A1 (cs) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2228385C1 (ru) * | 2002-12-24 | 2004-05-10 | ООО "Сорби стил" | Сталь для свариваемых конструкций |
| EP1627931B1 (en) * | 2003-04-25 | 2017-05-31 | Tubos De Acero De Mexico, S.A. | Seamless steel tube which is intended to be used as a guide pipe and production method thereof |
| MXPA05008339A (es) | 2005-08-04 | 2007-02-05 | Tenaris Connections Ag | Acero de alta resistencia para tubos de acero soldables y sin costura. |
| WO2008000300A1 (en) | 2006-06-29 | 2008-01-03 | Tenaris Connections Ag | Seamless precision steel tubes with improved isotropic toughness at low temperature for hydraulic cylinders and process for obtaining the same |
| DE102007057421A1 (de) * | 2007-08-27 | 2009-03-05 | Georgsmarienhütte Gmbh | Stahl zur Herstellung von massiv umgeformten Maschinenbauteilen |
| EP2325435B2 (en) | 2009-11-24 | 2020-09-30 | Tenaris Connections B.V. | Threaded joint sealed to [ultra high] internal and external pressures |
| KR101322067B1 (ko) | 2009-12-28 | 2013-10-25 | 주식회사 포스코 | 용접 후 열처리 저항성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법 |
| US9163296B2 (en) | 2011-01-25 | 2015-10-20 | Tenaris Coiled Tubes, Llc | Coiled tube with varying mechanical properties for superior performance and methods to produce the same by a continuous heat treatment |
| IT1403689B1 (it) | 2011-02-07 | 2013-10-31 | Dalmine Spa | Tubi in acciaio ad alta resistenza con eccellente durezza a bassa temperatura e resistenza alla corrosione sotto tensioni da solfuri. |
| US8636856B2 (en) | 2011-02-18 | 2014-01-28 | Siderca S.A.I.C. | High strength steel having good toughness |
| US8414715B2 (en) | 2011-02-18 | 2013-04-09 | Siderca S.A.I.C. | Method of making ultra high strength steel having good toughness |
| US9340847B2 (en) | 2012-04-10 | 2016-05-17 | Tenaris Connections Limited | Methods of manufacturing steel tubes for drilling rods with improved mechanical properties, and rods made by the same |
| MX2015008990A (es) | 2013-01-11 | 2015-10-14 | Tenaris Connections Ltd | Empalme para herramientas de tuberia de perforacion resistente a la excoriacion y tuberia de perforacion correspondiente. |
| US9187811B2 (en) | 2013-03-11 | 2015-11-17 | Tenaris Connections Limited | Low-carbon chromium steel having reduced vanadium and high corrosion resistance, and methods of manufacturing |
| US9803256B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-10-31 | Tenaris Coiled Tubes, Llc | High performance material for coiled tubing applications and the method of producing the same |
| EP2789700A1 (en) | 2013-04-08 | 2014-10-15 | DALMINE S.p.A. | Heavy wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes |
| EP2789701A1 (en) | 2013-04-08 | 2014-10-15 | DALMINE S.p.A. | High strength medium wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes |
| US11105501B2 (en) | 2013-06-25 | 2021-08-31 | Tenaris Connections B.V. | High-chromium heat-resistant steel |
| US20160305192A1 (en) | 2015-04-14 | 2016-10-20 | Tenaris Connections Limited | Ultra-fine grained steels having corrosion-fatigue resistance |
| US11124852B2 (en) | 2016-08-12 | 2021-09-21 | Tenaris Coiled Tubes, Llc | Method and system for manufacturing coiled tubing |
| CN110358898A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-10-22 | 天长市华海电子科技有限公司 | 一种多合金锻造件的热处理工艺 |
| CN115341152A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-15 | 鞍钢股份有限公司 | 一种节镍型-100℃低温钢及其制造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2144325A1 (de) * | 1971-09-03 | 1973-03-15 | Mim Comb Siderurg Galati | Schweissbare, witterungsbestaendige feinkorn-baustaehle |
| JP3246993B2 (ja) * | 1993-10-29 | 2002-01-15 | 新日本製鐵株式会社 | 低温靭性に優れた厚鋼板の製造方法 |
| US5545269A (en) * | 1994-12-06 | 1996-08-13 | Exxon Research And Engineering Company | Method for producing ultra high strength, secondary hardening steels with superior toughness and weldability |
| JPH09184043A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-15 | Nippon Steel Corp | 高温強度に優れ溶接性の良好な低合金耐熱鋼 |
| JPH10102197A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Nkk Corp | 耐溶融亜鉛メッキ割れ性に優れた高強度高張力鋼 |
-
1999
- 1999-05-17 CZ CZ19991752A patent/CZ293084B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-05-16 WO PCT/CZ2000/000035 patent/WO2000070107A1/de active Application Filing
- 2000-05-16 AU AU45357/00A patent/AU4535700A/en not_active Abandoned
- 2000-05-16 SK SK1649-2001A patent/SK283761B6/sk not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK283761B6 (sk) | 2004-01-08 |
| AU4535700A (en) | 2000-12-05 |
| WO2000070107B1 (de) | 2001-02-15 |
| CZ9901752A3 (cs) | 2001-02-14 |
| WO2000070107A1 (de) | 2000-11-23 |
| SK16492001A3 (sk) | 2002-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ293084B6 (cs) | Ocele pro žárupevné a vysokopevné tvářené součásti, obzvláště trubky, plechy a výkovky | |
| TWI601833B (zh) | Pickling property, the bolt wire excellent in delayed fracture resistance after quenching and tempering, and a bolt | |
| RU2703085C1 (ru) | Конструкционная сталь с бейнитной структурой, получаемые из нее кованые детали и способ производства кованой детали | |
| KR20180109763A (ko) | 어닐링 처리된 강재 및 그의 제조 방법 | |
| CN110229999B (zh) | 一种900MPa级纳米析出强化高韧性钢板及其制造方法 | |
| TWI589706B (zh) | 冷鍛造部品用之呈棒鋼或線材之形狀的輥軋鋼材 | |
| WO2019128286A1 (zh) | 一种耐磨钢低成本短生产周期制备方法 | |
| WO2006100891A1 (ja) | 耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼および油井用継目無鋼管の製造方法 | |
| KR20190115423A (ko) | 금형용 강, 및 금형 | |
| TWI595101B (zh) | Cold forging and quenching and tempering after the delay breaking resistance of the wire with excellent bolts, and bolts | |
| CN110699597A (zh) | 一种热作模具钢及其制备方法 | |
| CN109790602B (zh) | 钢 | |
| KR20210014811A (ko) | 페라이트계 스테인리스강, 이를 이용한 고내식 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 | |
| AT515148A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Eisen-Cobalt-Molybdän/Wolfram-Stickstoff-Legierungen | |
| JP3754658B2 (ja) | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度ボルトおよびその製造方法 | |
| JPS60200912A (ja) | 高クロム鋼からなる鋳物の熱処理方法 | |
| JP3785113B2 (ja) | 耐火性に優れた高強度ボルト、ナットおよびその製造方法 | |
| JP2022123411A (ja) | 精密切削性に優れるマルテンサイト系快削ステンレス鋼 | |
| JP4268825B2 (ja) | 熱間圧延型非調質棒鋼およびその製造方法 | |
| JP4121416B2 (ja) | 機械構造用非調質型熱間鍛造部品およびその製造方法 | |
| JP4732694B2 (ja) | ナノカーバイド析出強化超高強度耐食性構造用鋼 | |
| CN116479333B (zh) | 具有高热疲劳抗性高温冲击韧性的模具钢及其制备方法 | |
| JP6735798B2 (ja) | オーステナイト鋼合金及びオーステナイト鋼合金の製造方法 | |
| JP2001020041A (ja) | 溶接性および被削性に優れた工具鋼ならびに工具、金型 | |
| JP2001140015A (ja) | Ｃｒ−Ｍｏ鋼とその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20190517 |