CZ308041B6 - Způsob zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí - Google Patents
Způsob zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308041B6 CZ308041B6 CZ2018-230A CZ2018230A CZ308041B6 CZ 308041 B6 CZ308041 B6 CZ 308041B6 CZ 2018230 A CZ2018230 A CZ 2018230A CZ 308041 B6 CZ308041 B6 CZ 308041B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- steel
- tempering
- mpa
- boron
- steels
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N [B].[C] Chemical compound [B].[C] PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title description 9
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000712 Boron steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- 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
- C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
-
- 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
- C21D2211/005—Ferrite
-
- 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
- C21D2211/008—Martensite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Způsob zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí s obsahem uhlíku C 0,26 až 0,3 % hmotn. a bóru B 0,006 až 0,01 % hmotn, při kterém je ocel ohřáta na teploty mezi Aa Apodle diagramu Fe-FeC a následně prudce zakalena z oblasti jednofázového austenitu se vznikem martenziticko-feritické struktury s obsahem martenzitu ve struktuře nad 50 % a s mezí pevnosti nad 900 MPa. Feriticko-martenzitická struktura se dále s výhodou upravuje popouštěním v rozmezí teplot 220 až 260 °C.
Description
Způsob zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí
Oblast techniky
Vynález se týká technologického postupu zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí typu CMn-B, zejména pro výrobu výrobků o vysokých pevnostech, které mají mít dostatečnou plasticitu pro další tváření a lisování.
Dosavadní stav techniky
V současné době se pro tvarované ocelové výrobky s vysokou mezí pevnosti používají nízkouhlíkové bórové oceli, kde se obsah uhlíku pohybuje od 0,10 do 0,35 % hmotn., manganu od 1 do 2 % hmotn. a bóru 0,001 až 0,009 % hmotn. Oceli bývají ve tvaru pásů, drátů, tyčí či plných nebo dutých profilů. Oceli jsou kalené z teplot stabilního austenitu, tedy z teplot nad A3, s následným popouštěním na teploty, které se odvíjejí od požadovaných mezí pevnosti. Příkladem jsou trubky, které jsou následně po tepelném zpracování tvářeny do příslušných tvarů. Kalením z uvedených teplot se dociluje martenzitických struktur o mezích pevnosti 1600 až 2000 MPa. Tyto hodnoty se následným popouštěním snižují podle požadavků lisoven na hodnoty příznivé pro následné tváření a lisování různých otvorů a výseků při hodnotách mezí pevnosti vyšších než 900 MPa. To vyžaduje popouštění o teplotách 300 až 470 °C, což je oblast nízkoteplotní popouštěcí křehkosti projevující se sníženou plasticitou oceli. Takovéto získání požadovaných vlastností ocele je velice energeticky náročné.
Pro docílení potřebné meze pevnosti nad 1100 MPa se ocel kalí z teploty 940 °C a popouští na teplotu 440 °C po dobu 30 minut. Tímto technologickým postupem se dosáhne v průměru Rpo,2 = 1250 MPa, Rm = 1710 MPa a A50 mm = 6,0 %. Po popuštění na 440 °C a době výdrže 30 minut bylo lze dosáhnout průměru Rpo,2 = 1100 MPa, Rm = 1110 MPa a A50 mm = 6,8 %. Plasticita oceli v důsledku malého rozdílu meze pevnosti a meze kluzu je ale velmi nízká, a to v důsledku popouštění v oblasti nízkoteplotní popouštěcí křehkosti. Tuto teplotu je ale nutné zachovat za účelem snížení meze pevnosti potřebné pro snazší následné tváření a lisování zastudena.
V diplomové práci Bc. Evy Ptáčkové, České vysoké učení technické v Praze, „Tepelné zpracování dutých tyčí z bórové oceli 22MnB5 na rámy automobilových sedaček“, 2017, je popsán způsob zpracování oceli o obsahu uhlíku mezi 0,19 až 0,25 % hmotn. a obsahu bóru mezi 0,002 až 0,005 % hmotn. Tento způsob je založen na ohřevu oceli na teplotu v rozmezí Ai a A3 a jejím následném prudkém ochlazení, při kterém vzniká dvoufázová struktura složená z martenzitu a feritu. Nevýhodou tohoto řešení je relativně nízká pevnost výsledného materiálu, která neumožňuje kvalitní zpracování tvářením zastudena, případně i lisováním.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem technologického zušlechťování konstrukčních nízkouhlíkových bórových ocelí s obsahem uhlíku 0,26 až 0,3 % hmotn. a bóru 0,006 až 0,01 % hmotn., používaných pro tváření zastudena zušlechtěných ocelí, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je ohřev oceli na teploty mezi Ai až A3 podle binárního diagramu FeFesC, tedy přibližně mezi 723 až 912 °C za účelem získání mezí pevnosti nad 900 MPa a současně příznivějších plastických vlastností v porovnání s kalením z jedno fázové austenitické oblasti nad A3 vytvořením dvoufázové martenziticko-feritické struktury s obsahem martenzitu ve struktuře nad 50 %. Uvedená feriticko-martenzitická struktura se může, ale nemusí, dále upravovat ohřevem, popouštěním na požadované pevnostní parametry za účelem zvýšení plasticity, případně snížení vnitřního pnutí po kalení, což má za následek zpravidla zvýšení plasticity oproti popouštění čistě martenzitické struktury.
- 1 CZ 308041 B6
Výše uvedené snížení plasticity a zajištění požadovaných pevnostních hodnot lze zvýšit vytvořením místo čistě martenzitické struktury, vzniklé prudkým ochlazením z oblasti jedno fázového austenitu, strukturou dvoufázovou, složenou ze směsi martenzitu a feritu. Martenzit zajišťuje potřebnou pevnost, a tím i tvrdost, ferit pak zajišťuje potřebnou plasticitu, a to již po kalení. Konečné vlastnosti ocele lze dále upravovat následným popouštěním, které není nutné provádět v oblasti popouštěcí křehkosti. Takovou strukturu lze vytvořit prudkým ochlazením ocelí z teplot vyskytujících se mezi teplotami Ai přibližně 723 °C a As přibližně 912 °C příslušné ocele. Výše teploty ohřevu před tímto parciálním kalením pak určuje výsledný poměr austenitu a feritu ve struktuře, který se určí pomocí pákového pravidla. Ve výsledné struktuře je vždy množství austenitu větší než feritu. Tím se tato struktura liší od obdobné martenziticko-feritické struktury uhlíkových hlubokotažných ocelí, u nichž obsah martenzitu nepřesahuje 20 %. Prudkým ochlazením se pak vytvořené množství austenitu přemění na stejné množství martenzitu, kdežto menší obsah měkkého a tvárného feritu zůstává nezměněn. Případným následným ohřevem, který může být i mimo oblast popouštěcí křehkosti, lze snižovat pevnost a zvyšovat plasticitu dané ocele. Způsob navrženého technologického postupu lze využívat pro výrobu výrobků z nízkouhlíkových ocelí, zejména bórových, o obsazích bóru 0,26 až 0,01 % hmotn. a o pevnostech vyšších než 900 MPa, které jsou po tomto tepelném zpracování dále zpracovávány tvářením zastudena, případně i lisováním, a mají velmi dobrou svařitelnost. Z těchto ocelí jsou v současnosti vyráběny především vysokopevnostní součástky pro automobilový průmysl, ale jejich použití se stále více rozšiřuje i do jiných průmyslových oborů pro možnost dosahování vysokých pevností při dostatečné plasticitě a současně i velmi dobré svaritelnosti v důsledku nízkých obsahů uhlíku.
Objasnění výkresů
Vynález je blíže popsán na připojeném výkresu, kde na obr. 1 je znázorněna tabulka výsledků výzkumu a ověřování uvedené technologie, které bylo prováděno na oceli 22MnB5. Obr. 2 znázorňuje tahový diagram po kalení z teploty 800 °C a obr. 3 tahový diagram po kalení z teploty 800 °C a po popouštění 10 minut při teplotě 240 °C. Obr. 4 znázorňuje strukturu po kalení z teploty 800 °C a obr. 5 znázorňuje strukturu po kalení z teploty 800 °C a po popouštění 10 minut při teplotě 240 °C.
Příklady uskutečnění vynálezu
Za účelem zajištění stejných mechanických parametrů byl pro kalení oceli proveden ohřev jen na teplotu 800 °C. Následně byla do vody zakalená ocel popuštěna po dobu 10 minut, včetně doby náběhu na teplotu, na teplotu 240 °C a po vyjmutí z pece ochlazena na vzduchu na teplotu okolí. Po tomto kalení z teploty 800 °C bylo dosaženo Rpo,2 = 900 MPa, Rm = 1230 MPa a A50 mm = 5,6 %. Po popuštění na teplotu 240 °C po dobu 10 minut pak bylo dosaženo Rpo,2 = 880 MPa, Rm = 1210 MPa a A50 mm = 7,7 %.
Průmyslová využitelnost
Uvedený postup lze využít pro výrobu výrobků o vysokých pevnostech, které mají mít dostatečnou plasticitu pro další tváření, lisování a mají nízký obsah uhlíku, jsou tedy vhodné pro sváření.
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY5 1. Způsob zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí s obsahem uhlíku C 0,26 až 0,3 % hmota, a bóru B 0,006 až 0,01 % hmota., při kterém je ocel ohřátá na teploty mezi Ai a A3 podle diagramu Fe-FesC a následně zakalena, vyznačující se tím, že se prudce ochladí z oblasti jedno fázového austenitu se vznikem martenziticko-feritické struktury s obsahem martenzitu ve struktuře nad 50 % a s mezí pevnosti nad 900 MPa.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že feriticko-martenzitická struktura se dále upravuje popouštěním po dobu 8 až 10 minut v rozmezí teplot 220 až 260 °C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-230A CZ2018230A3 (cs) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | Způsob zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-230A CZ2018230A3 (cs) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | Způsob zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ308041B6 true CZ308041B6 (cs) | 2019-11-13 |
| CZ2018230A3 CZ2018230A3 (cs) | 2019-11-13 |
Family
ID=68465428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-230A CZ2018230A3 (cs) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | Způsob zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2018230A3 (cs) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CS238031B1 (cs) * | 1983-06-30 | 1985-11-13 | Josef Stonawski | Vysokopevnostni konstrukční ocel mikrolegovaná přísadou titanu a bóru a způsob jejího tepelného zpracováni |
| EP1314791A1 (en) * | 2000-08-31 | 2003-05-28 | Kawasaki Steel Corporation | Low carbon martensitic stainless steel and method for production thereof |
| EP1394279A1 (en) * | 2001-03-27 | 2004-03-03 | Japan Science and Technology Corporation | High strength and high ductility steel plate having hyperfine crystal grain structure produced by subjecting ordinary low carbon steel to low strain working and annealing, and method for production thereof |
| US20160312323A1 (en) * | 2015-04-22 | 2016-10-27 | Colorado School Of Mines | Ductile Ultra High Strength Medium Manganese Steel Produced Through Continuous Annealing and Hot Stamping |
| CN106435132A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-02-22 | 华北理工大学 | 一种低碳合金钢的处理方法 |
| WO2017108866A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Arcelormittal | Method for producing a high strength steel sheet having improved ductility and formability, and obtained steel sheet |
| US20180057903A1 (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-01 | Magna Powertrain Inc. | Splined power transmission components made using heat-assisted calibration process and method of forming such splined power transmission components |
-
2018
- 2018-05-18 CZ CZ2018-230A patent/CZ2018230A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CS238031B1 (cs) * | 1983-06-30 | 1985-11-13 | Josef Stonawski | Vysokopevnostni konstrukční ocel mikrolegovaná přísadou titanu a bóru a způsob jejího tepelného zpracováni |
| EP1314791A1 (en) * | 2000-08-31 | 2003-05-28 | Kawasaki Steel Corporation | Low carbon martensitic stainless steel and method for production thereof |
| EP1394279A1 (en) * | 2001-03-27 | 2004-03-03 | Japan Science and Technology Corporation | High strength and high ductility steel plate having hyperfine crystal grain structure produced by subjecting ordinary low carbon steel to low strain working and annealing, and method for production thereof |
| US20160312323A1 (en) * | 2015-04-22 | 2016-10-27 | Colorado School Of Mines | Ductile Ultra High Strength Medium Manganese Steel Produced Through Continuous Annealing and Hot Stamping |
| WO2017108866A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Arcelormittal | Method for producing a high strength steel sheet having improved ductility and formability, and obtained steel sheet |
| US20180057903A1 (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-01 | Magna Powertrain Inc. | Splined power transmission components made using heat-assisted calibration process and method of forming such splined power transmission components |
| CN106435132A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-02-22 | 华北理工大学 | 一种低碳合金钢的处理方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| (Study of martensitic-ferritic dual phase steels produced by hot stamping; E. Erisir, O. G. Bilir; 4th International Conference Recent Trends in Structural Materials (20170301) Vol. 179, No. 1, arn: 012022, ISSN: 1757-8981 E-ISSN: 1757-899X http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/179/1/012022/pdf) 10.04.2017 * |
| (Tepelné zpracování dutých tyčí z bórové oceli 22MnB5 na rámy automobilových sedaček; Eva Ptáčková; diplomová práce; https://dspace.cvut.cz/handle/10467/73352) 2017 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2018230A3 (cs) | 2019-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20130186527A1 (en) | Heat treatment for producing steel sheet with high strength and ductility | |
| JP4063865B2 (ja) | 高強度鋼構造部材の製造方法 | |
| KR20120110962A (ko) | 이종 강도 영역을 갖는 열간 성형품 및 그 제조방법 | |
| CN114921638B (zh) | 低碳低合金高强薄钢板的精确热处理方法 | |
| JP2014534334A (ja) | レーザー熱処理を用いた異種強度を有する鋼製品の製造方法及びこれに用いられる熱処理硬化鋼 | |
| CN112280957B (zh) | 一种析出强化型非调质低温厚板钢及其轧制方法 | |
| CN104164548B (zh) | 一种厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺 | |
| AU2017418679B2 (en) | Low yield strength ratio, high strength and ductility thick gauge steel plate and manufacturing method therefor | |
| CN102181613B (zh) | 大型Cr12MoV工件热处理方法 | |
| CN104561822A (zh) | 一种高强韧性特厚低合金调质钢及其制备方法 | |
| CN108531690B (zh) | 一种改善残奥形貌提高trip钢力学性能的热处理方法 | |
| FI3887556T3 (fi) | Kylmävalssattu karkaistu teräslevy jossa on suuri aukon laajentumissuhde ja sen valmistusmenetelmä | |
| CZ303949B6 (cs) | Zpusob dosazení TRIP struktury ocelí s vyuzitím deformacního tepla | |
| CN109536686A (zh) | 一种铌微合金化中锰trip钢的制备方法 | |
| CZ308041B6 (cs) | Způsob zušlechťování nízkouhlíkových bórových ocelí | |
| CN108220777A (zh) | 一种实现零件高强塑积双相组织的热成形工艺 | |
| US11814693B2 (en) | High strength steel tube and method of manufacturing a high strength steel tube | |
| CZ2014405A3 (cs) | Způsob tepelného zpracování ložiskové oceli | |
| JPH04143225A (ja) | 長さ方向に強度の異なる長尺鋼材の製造方法 | |
| RU2816975C1 (ru) | Способ термической обработки изделия из стали с содержанием углерода 0,4-1,5% | |
| RU2405840C1 (ru) | Способ упрочнения аустенитной немагнитной стали | |
| JPS5913568B2 (ja) | 冷間成形コイルばねの製造方法 | |
| CZ302676B6 (cs) | Zpusob žíhání ocelového polotovaru | |
| EP4575007A9 (en) | Method of producing medium manganese ferritic-austenitic steel with a lath-type structure, especially for forgings | |
| CZ301718B6 (cs) | Zpusob zpracování ocelového polotovaru nad teplotou Ac1 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20240518 |