CZ307345B6 - Způsob výroby součástí lomeným kalením - Google Patents

Abstract

Způsob výroby součástí lomeným kalením v lázni spočívající zejména v ochlazení polotovaru zanořením do lázně. Po dosažení teploty nad počátkem procesu vzniku zákalné struktury polotovaru se provede zpomalené chlazení párou při teplotě alespoň 100 °C. V okamžiku, kdy dojde ke zchlazení celého polotovaru na teplotu páry, je kalení přerušeno a následuje stabilizace austenitu při teplotě přerušení kalení Q± 10 %, poté následuje vychlazení na teplotu okolí.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby součástí lomeným kalením, jejichž strukturní složkou je martenzit a austenit.

Dosavadní stav techniky

V závěru výroby ocelových součástí je zpravidla nutno modifikovat strukturu oceli tak, aby byly dosaženy vhodné mechanické vlastnosti pro danou technickou aplikaci. Často je k tomu používán proces kombinace kalení a popouštění, takzvané zušlechťování, a to v různých variantách a využití různých parametrů podle použitého materiálu a podle požadovaných vlastností výsledné struktury. Výslednou strukturou po kalení je zpravidla martenzit, který vykazuje sice vysokou pevnost, ale díky vnitřním pnutím má velmi nízkou tažnost. To představuje problém při namáhání součástí, které by se při provozním namáhání snadno poškodily lomem. Proto je při zušlechťování martenzitická struktura po kalení následně popouštěna. Tím vzniká specifická struktura bainitu, nazývaná rovněž jako sorbit. Ten se skládá zpravidla z jemných karbidů a z bainitického feritu. Tímto postupem zpracování se sice poněkud snižuje pevnost materiálu, ale zároveň se zvyšuje tažnost, která je důležitá pro dosažení požadované provozní bezpečnosti součástí.

V nedávné minulosti byly vyvinuty procesy, které umožňují dosáhnout tažností kolem 10 % i u vícefázových martenzitických struktur, avšak jejich aplikace je doposud komplikovaná, neboť kalení musí být přerušeno při definovaných teplotách, zpravidla kolem 150 až 300 °C. Poté musí být provedeno temperování při teplotách v rozmezí 150 až 380 °C. Pro takový postup je nutno používat speciální postupy a média, jako je kupříkladu kalení do solných lázní. Ze stavu techniky je znám obdobný postup takového zpracování, spočívajícím ve dvoufázovém ochlazování polotovaru:

L. Kučerová, H. Jirková: Continuous cooling of CMnSi TRIP Steel: Intemational Conference on Martensitic Transformations, ICOMAT 2014, Volume 2, Supplement 3.

Tyto postupy vyžadují speciální, velmi často komplikovaná řízení, energetické náklady a představují i značnou ekologickou zátěž spojenou s využíváním solných kalicích médií. Navíc je nutno provádět čištění povrchu výrobků od zbytků kalicích médií, nebo zavádět opatření, aby použitá média na produktech neulpívala.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky používaných způsobů výroby odstraňuje způsob výroby součástí charakteristický tím, že je polotovar z teploty austenitu zachlazen na teplotu těsně nad M_s, martenzit start, a to buď v lázni tvořené vařící vodou, nebo v předehřátém vodním roztoku kalicího polymeru. V momentě, kdy povrchová vrstva polotovaru dosáhne této teploty, je díl z lázně vyjmut a přesunut do kalicí komory, kde je na jeho povrch pod tlakem přiváděna pára o požadované kalicí teplotě Q_T. Teplotou Q_T se rozumí požadovaná minimální teplota zakalení. Poté, co se teplota celého dílu sníží na teplotu Q_T, nebo těsně nad ní, se díl z kalicí komory přesune do stabilizační pece, kde je při několikaminutové prodlevě stabilizován austenit. Po stabilizaci se výrobek z pece vyjme a nechá se vychladnout na teplotu okolí.

- 1 CZ 307345 B6

Příklad uskutečnění vynálezu

Polotovar z oceli o složení viz tab. 1 je při teplotě přibližně 900 °C ponořen do chladicí lázně. Tato lázeň může být buď voda o teplotě přibližně 100 °C, nebo alternativně vodní roztok kalicího polymeru o teplotě přibližně 50 °C. Po dosažení teploty povrchu polotovaru přibližně 320 °C je polotovar z lázně vyjmut a přesunut do kalicí komory, opatřené směrovými tryskami, kterými na polotovar proudí pára o teplotě přibližně 200 °C a tlaku přibližně 0,4 MPa. Po zchlazení na teplotu přibližně 200 °C je polotovar přemístěn do pece s teplotou přibližně 260 °C, ve které setrvá podle velikosti a tvaru přibližně v rozmezí přibližně 5 až 60 minut. Poté je z pece vyjmut a vychlazen na teplotu okolí.

c	Si	Mn	Al	Cr
0,45	2,1	0,8	0,2	1,2

Tab. 1: Chemické složení materiálu v procentech

Průmyslová využitelnost

Vynález lze široce uplatnit v oblasti tepelného a termomechanického zpracování výrobků z vysokopevných ocelí, zejména při výrobě ocelových dílů, především pro strojírenský průmysl.

Claims (1)

1. Způsob výroby součástí lomeným kalením v lázni, vyznačující se tím, že se polotovar ohřátý na teplotu austenitu ochladí na teplotu vyšší než teplotu M_s zanořením do lázně a po dosažení teploty počátku vzniku zákalné struktury na povrchu polotovaru se provede chlazení párou o teplotě Qt alespoň 100 °C, přičemž v okamžiku, kdy dojde ke zchlazení celého polotovaru na teplotu páry, je kalení přerušeno a následuje stabilizace austenitu při teplotě odpovídající teplotě přerušení kalení Q_T ± 10% a poté následuje vychlazení na teplotu okolí.