CZ306020B6 - Způsob výroby ledeburitických vysokolegovaných ocelí tepelným zpracováním - Google Patents
Způsob výroby ledeburitických vysokolegovaných ocelí tepelným zpracováním Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306020B6 CZ306020B6 CZ2015-170A CZ2015170A CZ306020B6 CZ 306020 B6 CZ306020 B6 CZ 306020B6 CZ 2015170 A CZ2015170 A CZ 2015170A CZ 306020 B6 CZ306020 B6 CZ 306020B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- temperature
- ledeburitic
- producing
- heat treatment
- steel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 title abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011028 process validation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 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
-
- 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
- C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
-
- 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
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/84—Controlled slow cooling
-
- 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
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/007—Ledeburite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Způsob tváření vysokolegovaných ledeburitických ocelí s obsahem 0,8 až 14 % hmotn. chromu, kdy se ocelový polotovar ohřeje na teplotu ležící mezi solidem a likvidem, poté se provede ochlazení na teplotu v intervalu 1100 až 1200 .degree.C, načež se polotovar podrobí tváření s minimálním logaritmickým stupněm deformace .fi.=0,69, a dále se řízeně ochlazuje v rozmezí 120 až 10 .degree.C/min na teplotu okolí.
Description
Způsob výroby ledeburitických vysokolegovaných ocelí tepelným zpracováním
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby ledeburitických vysokolegovaných ocelí s obsahem chrómu v rozmezí 0,8 % hmotn. až 18 % hmotn. s využitím tepelného zpracování a semi-solid stavu.
Dosavadní stav techniky
Při výrobě vysoko-legovaných ledeburitických nástrojových ocelí klasickou metalurgickou cestou vznikají ve struktuře velké, ostrohranné primární karbidy chrómu, které nelze běžnými způsoby tepelného zpracování odstranit a přenést je na morfologicky jiný, výhodnější typ malých a jemně dispergovaných karbidů, které by zabezpečovaly lepší mechanické vlastnosti. Pro dosažení tohoto stavu je proto nejčastěji používán proces výroby práškové metalurgie s následným sintrováním. Tento postup je technicky velmi náročný a nákladný.
Takovéto postupy jsou známy kupříkladu z dokumentu WO 2014/022 625, kde je popsáno získání slitiny oceli pomocí práškové metalurgie, která obsahuje prášek na bázi železa, jako hlavní složky s vysokou pevností a vysokou tuhostí. Prášek je kromě železa tvořen v % hmotnostních: 26,1% hmotn. Cr, 5,4% hmotn. P, 5,9% hmotn. Si a 10% hmotn. Ni, V dokumentu US2011/286874 je popsán sintrovaný ocelový díl a způsob jeho dosažení, přičemž prášek určený k sintrování obsahuje kromě hlavní složky Fe dále v procentech hmotnostních: 15,6 až 17,5 % Co; 3,5 až 4,5 % Ni; 3,5 až 4,5 % Cu; 0,15 až 0,45 % Nb + Ta; 0,1 až 0,3 % B; 0 až 0,5 % Mn; 0 až 0,04 % P; a max. 0,07 % C. Ocelový díl je vytvořený smíchání prášku pojivá a kovového prášku za vzniku práškové směsi, přičemž následuje selektivní řízené laserové slinování této práškové směsi. Je rovněž kupříkladu známé řešení v dokumentu JPH 08232597, kde dochází k výrobě antikorozní oceli, která obsahuje intersticiální rozpuštěné nekovové prvky, kupříkladu uhlík, dusík a/nebo bor, jež se používá jako materiál pro zpracování antikorozní strojní části. Takováto struktura se v podobě kovového prášku vstřikuje a tvaruje do vstřikovacího a tvarovacího zařízení. Na základě obsahu prášku dojde k uložení velmi tvrdých částic karbidu, nitridu a/nebo boridu, ke zjemnění zrn karbidů dochází následně tepelným zpracováním.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky doposud známých způsobů výroby odstraňuje způsob výroby charakteristický tím, že se ocelový polotovar z ledeburitické nástrojové oceli s obsahem 0,8 % hmotn. až 14 % hmotn. chrómu obsahující ostrohranné primární karbidy chrómu ohřeje do oblasti semisolid stavu na teplotu, při které dosahuje podíl likvidu 10 až 30 %. Přitom dojde k rozpuštění primárních karbidů chrómu, poté je provedeno ochlazení na teplotu v intervalu 1100 až 1200 °C a při této teplotě se polotovar deformuje, např. válcování, tím se při dostatečné intenzitě deformace rozdrobí jemné karbidicko-austenitické síťoví, které vzniklo v důsledku částečného natavení při předchozím zahřátí do semi-solid stavu. Karbidy chrómu ze síťoví se v důsledku deformace homogenně redistribuují v austenitické matrici.
Po dokončení tváření se provede řízené ochlazení na teplotu okolí, čímž v závislosti na rychlosti ochlazení vznikne buď feriticko-perlitická struktura s jemnými karbidy chrómu, nebo při vyšší rychlosti ochlazování zákalné struktury obsahující austenit, martenzit a jemnozrnné, dobře dispergované karbidy chrómu.
Je výhodné pokud je ocelový polotovar ohřát na teplotu ležící mezi solidem a likvidem a podíl likvidu přitom dosahuje 10 až 30 %.
- 1 CZ 306020 B6
Příklady uskutečnění vynálezu
Do kontejneru z nízkolegované ocelové trubky je s minimální vůlí vložena ocelová tyč z oceli X210Crl2 (tab. 1) kruhového průřezu, přičemž její konce jsou hermeticky uzavřeny svarem. Takto připravený polotovar se ohřeje v peci za dobu 20 minut na teplotu 1265 °C. Poté se ochladí na teplotu 1100 °C a při této teplotě se provede válcování mezi kosými válci s logaritmickým stupněm deformace φ=0,69 a více. Následuje ochlazení v peci rychlostí 120 °C za minutu.
Po dochlazení na teplotu okolí se kontejner odstraní buď soustružením, nebo loupáním. Tím vznikne tyč o požadované struktuře s velmi jemnou disperzí chromových karbidů, která je vhodná pro výrobu polotovarů pro nástroje.
| c | Cr | Mn | Si | Ni | P | S |
| 2,01 | 11,3 | 0,27 | 0,23 | 0,08 | 0,014 | <0,001 |
Tab. 1: Chemické složení oceli v % hmotn.
Výše uvedeným postupem byly pro validaci procesu zpracovány i materiály CPM S30V a CPM 15V, které mají obsah chrómu 14 % hmotn. eventuálně 5,25 % hmotn.
Tab. 2). U obou materiálů byla dosažena austeniticko - martenzitická struktura s homogenně dispergovanými jemnými karbidy chrómu.
| C | Cr | Mn | Mo | V | Si | |
| CPM S30V | 1,45 | 14 | - | 2 | 4 | - |
| CPM 15V | 3,4 | 5,25 | 0,5 | 1,3 | 14,5 | 0,9 |
Tab. 2 Chemické složení dalších zkoušených materiálů v % hmotn.
Průmyslová využitelnost
Vynález lze široce uplatnit v oblasti metalurgie pro výrobu nástrojových ocelí zejména pro strojírenský nebo chemický průmysl.
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob tváření vysokolegovaných ledeburitických ocelí s obsahem 0,8 až 14 % hmotn. chrómu, vyznačující se tím, že ocelový polotovar se ohřeje na teplotu ležící mezi solidem a likvidem, poté se provede ochlazení na teplotu v intervalu 1100 až 1200 °C, načež se polotovar podrobí tváření s minimálním logaritmickým stupněm deformace φ=0,69, a dále se řízené ochlazuje v rozmezí 120 až 10 °C/min na teplotu okolí.
- 2. Způsob tváření vysokolegovaných ledeburitických ocelí podle nároku 1, vyznačující se tím, že ocelový polotovar se ohřeje na teplotu ležící mezi solidem a likvidem, přičemž podíl likvidu dosahuje 10 až 30 %.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-170A CZ306020B6 (cs) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Způsob výroby ledeburitických vysokolegovaných ocelí tepelným zpracováním |
| DE102015117370.0A DE102015117370A1 (de) | 2015-03-10 | 2015-10-13 | Ledeburitisches Verfahren zur Herstellung von hochlegierten Stählen durch thermische Behandlung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-170A CZ306020B6 (cs) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Způsob výroby ledeburitických vysokolegovaných ocelí tepelným zpracováním |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2015170A3 CZ2015170A3 (cs) | 2016-06-22 |
| CZ306020B6 true CZ306020B6 (cs) | 2016-06-22 |
Family
ID=56120852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-170A CZ306020B6 (cs) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Způsob výroby ledeburitických vysokolegovaných ocelí tepelným zpracováním |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ306020B6 (cs) |
| DE (1) | DE102015117370A1 (cs) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB821784A (en) * | 1956-09-03 | 1959-10-14 | Boehler & Co Ag Geb | Process for the manufacture of flat steel bars from chromium-alloyed ledeburitic tool steels, the change in dimensions when being hardened being practically the same in all directions |
| CZ2010850A3 (cs) * | 2010-11-19 | 2012-05-30 | Západoceská Univerzita V Plzni | Zpusob tixotropního tvárení malých soucástí a zarízení k provádení tohoto zpusobu |
| CN103898415A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-02 | 北京科技大学 | 一种改进型Cr8钢轧辊及其制备方法 |
| CZ305540B6 (cs) * | 2014-05-21 | 2015-11-25 | Západočeská Univerzita V Plzni | Způsob tepelného zpracování vysokolegované oceli |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4445154A1 (de) | 1994-12-17 | 1996-06-20 | Fischer Artur Werke Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines aus korrosionsbeständigem Stahl bestehenden Spreizankers |
| US8017070B2 (en) | 2007-05-17 | 2011-09-13 | The Boeing Company | Direct to metal sintering of 17-4PH steel |
| US20140037986A1 (en) | 2012-08-02 | 2014-02-06 | Michael Weinstein | Nickel-based brazing metal powder for brazing base metal parts with reduced erosion |
-
2015
- 2015-03-10 CZ CZ2015-170A patent/CZ306020B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2015-10-13 DE DE102015117370.0A patent/DE102015117370A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB821784A (en) * | 1956-09-03 | 1959-10-14 | Boehler & Co Ag Geb | Process for the manufacture of flat steel bars from chromium-alloyed ledeburitic tool steels, the change in dimensions when being hardened being practically the same in all directions |
| CZ2010850A3 (cs) * | 2010-11-19 | 2012-05-30 | Západoceská Univerzita V Plzni | Zpusob tixotropního tvárení malých soucástí a zarízení k provádení tohoto zpusobu |
| CN103898415A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-02 | 北京科技大学 | 一种改进型Cr8钢轧辊及其制备方法 |
| CZ305540B6 (cs) * | 2014-05-21 | 2015-11-25 | Západočeská Univerzita V Plzni | Způsob tepelného zpracování vysokolegované oceli |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2015170A3 (cs) | 2016-06-22 |
| DE102015117370A1 (de) | 2016-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI760395B (zh) | 用於製造雙相經燒結不銹鋼之不銹鋼粉末 | |
| JP7045315B2 (ja) | 熱間工具鋼 | |
| US10633726B2 (en) | Methods, compositions and structures for advanced design low alloy nitrogen steels | |
| JP7165128B2 (ja) | 鋼組成物 | |
| EP1511873B1 (en) | Cold work steel and cold work tool | |
| SE539763C2 (en) | Steel suitable for plastic molding tools | |
| US20190055633A1 (en) | Methods and compositions for improved low alloy high nitrogen steels | |
| Li et al. | Effect of microstructure evolution on strength and impact toughness of G18CrMo2-6 heat-resistant steel during tempering | |
| KR20130004591A (ko) | 압출 공구용 강 | |
| KR102417003B1 (ko) | 냉간 가공 공구 강 | |
| JP2016003395A (ja) | 優れた特性を有している表面処理機械部品用鋼、並びにその鋼の部品及びその製造方法 | |
| CN111183241A (zh) | 适用于热加工工具的钢 | |
| JP2017526823A5 (cs) | ||
| TW201814067A (zh) | 熱加工工具鋼 | |
| AU2009238307B2 (en) | Hot-forming steel alloy | |
| CN109763077B (zh) | 高硬度高耐磨性高速钢及其制备方法 | |
| JP2019501300A (ja) | 三相ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| Inthidech et al. | Effect of sub-critical heat treat parameters on hardness and retained austenite in mo-containing high chromium cast irons | |
| Tian et al. | Bainite transformation affected by predeformation and stress in G55SiMoV steel | |
| CZ306020B6 (cs) | Způsob výroby ledeburitických vysokolegovaných ocelí tepelným zpracováním | |
| TWI658154B (zh) | 冷加工工具鋼 | |
| Ahmed et al. | Influence of partial replacement of nickel by nitrogen on microstructure and mechanical properties of austenitic stainless steel | |
| Tosangthum et al. | Promoting of bainitic transformation in pre-alloyed Fe-Cr-Mo steels with different compositions by nickel additions | |
| Hasan et al. | Influence of nitrogen as grain refiner in low carbon and microalloyed steels | |
| Sisev et al. | Development of a Commercial Technology for Plasma Arc Remelting of a Nitrogen-Bearing 05Kh21AG15N8MF Steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20240310 |