Navrhované technické řešení spadá do oblasti výroby ocelových vývalků z TRIP ocelí přímým řízeným ochlazováním bez izotermické výdrže na teplotě bainitické prodlevy.

Dosavadní stav techniky

Ocelové produkty s výraznou podélnou osou jsou zpravidla vyráběny válcováním. Proces probíhá zpravidla tak, že z původního polotovaru je postupnými redukcemi měněn průřez polotovaru na požadovaný průřez finální. Válcování může být podle uspořádání válců podélné, příčné nebo kosé. Po válcování zpravidla dochází k dalšímu zpracování, které má za úkol zabezpečit modifikaci struktury, a tím dosažení požadovaných vlastností. To se děje zpravidla tepelným zpracováním, bylo-li válcování provedeno zastudena nebo přímo termomechanickým zpracováním z doválcovací teploty, v případě, že válcování bylo provedeno zatepla. Různými postupy chlazení z teploty austenitu jsou modifikacemi získávány různé typy struktur. Může se jednat o klasické struktury feritické, perlitické, feriticko-perlitické, bainitické nebo martenzitické. U moderních ocelí jsou používány struktury vícefázové. Tyto umožňují dosažení mimořádných mechanických vlastností, jako je zejména zvýšení pevnosti, při současném zachování dobrých plastických vlastností. Především zachování tažností materiálu. Jednou z takových struktur je i struktura obsahující ferit, bainit a austenit. Tato struktura se nazývá TRIP (Transformation Induced Plasticity). Charakteristickým znakem tepelného zpracování tohoto typu oceli je několikaminutová izotermická prodleva, při které dochází k řízené bainitické transformaci, jak je znázorněno na obr. 1. Tato prodleva techniky komplikuje celý proces zpracování tím, že je zpravidla nutno ve výrobních linkách provést investičně náročné úpravy, aby bylo možno dosáhnout definovaného profilu ochlazování s požadovanou bainitickou prodlevou, tj. výdrží, na definované konstantní teplotě. Především tato technická komplikace vede k tomu, že se tyto oceli uplatňují doposud především ve výrobě plechů. U ostatních produktů tato metoda nebyla zatím v širší míře zavedena. Je znám patentový dokument DE102005051052, jenž popisuje ochlazování válcovaného výrobku z TRIP oceli, jenž je řízené chlazen z teploty austenitu v rozmezí 770 až 830 °C nejdříve na teplotu 650 až 730 °C, a poté až na teplotu 320 až 480 °C, přičemž na teplotě bainitické přeměny nedochází k izotermické prodlevě a v průběhu ochlazování nedochází k tvorbě perlitu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky používaných způsobů výroby odstraňuje způsob výroby charakteristický tím, že je ocelový polotovar požadovaného tvaru z teploty austenitu zachlazen kontinuálním chlazením na teplotu bainitické přeměny a poté je opět ochlazen na teplotu okolí přímo, vhodně řízenou rychlostí kontinuálním chlazením bez izotermické prodlevy, jak je vidět na obr. 2, tak, že vznikne vícefázová struktura obsahující ferit, bainit a zbytkový austenit, jak je vidět na obr. 3.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je znázorněn dosavadní charakteristický postupu výroby TRIP oceli ochlazováním z teploty austenitu s izotermickou prodlevou. Na obr. 2 je znázorněn nový způsob výroby TRIP oceli kontinuálním ochlazováním z teploty austenitu bez izotermické prodlevy s řízeným ochlazováním. Na obr. 3 je znázorněno schematické znázornění mikrostruktury TRIP oceli vzniklé kontinuálním ochlazováním bez izotermické prodlevy skládající se z feritu (F), bainitu (B) a zbytkového austenitu (RA).

-1 CZ 304832 B6

Příklady provedení vynálezu

Zatepla vyválcovaná tyč z oceli CMnSi o chemickém složení viz tab. 1 je z doválcovací teploty 850 až 830 °C přesunuta na chladicí lože, na kterém je kontinuálně chlazena v rozmezí teplot 850 až 700 °C průměrnou rychlostí 3,5 °C/s, v rozmezí teplot 700 až 600 °C průměrnou rychlostí 2 °C/s, v rozmezí teplot 600 až 500 °C průměrnou rychlostí 1,3 °C/s, v rozmezí teplot 500 až 400 °C průměrnou rychlostí 1 °C/s, v rozmezí teplot 400 až 300 °C průměrnou rychlostí 0,7 °C/s, v rozmezí teplot 300 až 200 °C průměrnou rychlostí 0,5 °C/s a potom do vychlazena na vzduchu tak, že celá křivka chlazení prochází feritickým nosem, kde dochází k tvorbě feritu, míjí perlitický nos, čímž se zabraňuje tvorbě lamelámích karbidů, a vstupuje do bainitického nosu, kde při kontinuálním chlazení bez prodlevy dochází k neúplné transformaci austenitu na bainit, přičemž se neztransformovaný zbytkový austenit díky dostatečné teplotě v této oblasti obohacuje difúzi uhlíkem a tím se stabilizuje tak, že po následném postupném ochlazování na teplotu okolí zůstane ve struktuře zachován. Legující prvky, jako křemík a mangan, zabraňují během tohoto ochlazování precipitaci karbidů a tím i ochuzení zbytkového austenitu.

c	Si	Mn	Cr	Nb	P	S
0,2	1,79	1,5	0,008	0,059	0,007	0,005

Tab. 1: Chemické složení materiálu vyjádřeno v hmotnostních procentech

Průmyslová využitelnost

Vynález lze široce uplatnit v oblasti metalurgie při výrobě ocelí či různých slitin zejména pro strojírenský průmysl.