CZ402697A3

CZ402697A3 - Vícefázová ocel, způsob výroby válcovaných výrobků z vícefázové oceli a použití oceli

Info

Publication number: CZ402697A3
Application number: CZ974026A
Authority: CZ
Inventors: Bertram Ehrhardt; Thomas Heidelauf; Klaus Imlau
Original assignee: Thyssen Stahl Ag
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1996-06-01
Publication date: 1998-06-17
Also published as: HUP9801755A2; EP0748874A1; TR199701721T1; WO1997000331A1; HUP9801755A3; MX9710229A; CA2224813A1; PL324556A1; AR002502A1; BR9608969A; CN1190998A

Description

(57) Anotace:

Předložené řešení se týká vícefázové oceli s bezperlitickou strukturou, kterou tvoří až 70 % objemových měkkého polygonálního feritu, více než 4 % objemových uhlíkem obohaceného zbytkového austenitu, zbytek bainitický ferit a případně menší podíly uhlíkem obohaceného martenzitu a která obsahuje hliník v množství AI 7,6. Cekv. - 0,36 v % hmotnostních. Předložené řešení se dále týká způsobu výroby válcovaných výrobků z této oceli, Jakož i jejího použití.

• ·

Vícefázová ocel, způsob výroby válcovaných výrobků z vícefázové oceli a použití oceli

Oblast techniky

Vynález se týká vícefázové oceli, způsobu výroby válcovaných výrobků z této oceli s až do 70 % objemových polygonálně-feritickou strukturou, jakož i jejího použití. Ocel má mít vysokou pevnost a dobrou schopnost tváření za studená, jakož i zlepšenou kvalitu povrchu po posledním stupni tváření za tepla.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy dvoj fázové oceli se strukturou, která například až do 80 % objemových sestává z polygonálního relativně měkkého feritu a zbytek z martenzitu bohatého na uhlík. Na uhlík bohatá druhá fáze, vyskytující se v menším množství, je uložena v předeutektoidní feritické fázi ve formě ostrůvků. Taková ocel má dobré mechanické vlastnosti a dobrou tvárnost za studená.

Známé oceli s převážně polygonálním feritem v struktuře, jakož i s v ní uloženým martenzitem sestávají z (v % hmotnostních) 0,03 až 0,12 % C, až 0,8 % Si a 0,8 % až 1,7 % Mn (DE 29 24 34 0 C2) nebo 0,02 až 0,2 % C, 0,05 až 2,0 % Si, 0,5 až 2 % Mn, 0,3 až 1,5 % Cr, jakož i až 1 % Cu, Ni a Mo (EP 0 072 867 Bl) . Obě oceli jsou uklidněny hliníkem a obsahují rozpustné zbytkové obsahy méně než 0,1 % AI. Křemík v těchto ocelích podporuje feritickou proměnu. V kombinaci s manganem a popřípadě s chromém se potlačuje tvorba perlitu. Tím se zajišťuje dostatečné obohacení uhlíkem v druhé fázi a • · · ·

dosahuje tvorba polygonálniho feritu v převládajícím poměru k druhé fázi. Tato známá legování však mají tu nevýhodu, že se při válcování za tepla vytváří nehomogenní povrchová struktura, která se stává viditelnou prostřednictvím jazyků červených okují. Po moření zůstávají na povrchu nerovnosti. Pro mnoho případů použití je takový materiál neprodejný. Dosud se nepodařilo zlepšit kvalitu povrchu těchto za tepla válcovaných ocelí. Proto jsou tyto oceli nepoužitelné pro určité účely, jako za studená tvářené kotouče kol motorových vozidel nebo jiné produkty vyráběné tvářením za studená, jako za studená tvářené konstrukční profily apod. Kromě toho oceli tohoto typu s převládajícím podílem poměrně měkkého polygonálniho feritu ve struktuře dosahují mezí pevnosti v tahu jen do 700 N/mm². Proto je úspora hmotnosti lineárně spojená s pevností úzce omezena.

Z toho vyplývá úloha vyvinout ocel, která při nejmenším ve stejné míře vykazuje vynikající spektrum mechanických vlastností známých ocelí, dosahuje vyšších mezí pevnosti než známé dvoj fázové oceli a je právě tak tvárná za studená jako tyto, avšak po výrobě tvářením za tepla vykazuje lepší povrchovou strukturu než tyto oceli.

Podstata vynálezu

K řešení této úlohy se navrhujevícefázová ocel s (v % hmotnostních)

0,12 až 0,3 % uhlíku,

1,2 až 3,5 % manganu, až 2,2

1,1 až 2,2 % hliníku, méně než 0,2 % křemíku, • ·

zbytkem železa včetně nevyhnutelných nečistot, jako fosforu a síry, s bezperlitovou strukturou skládající se z méně než 70 % objemových měkkého polygonálního feritu a zbytku bainitického feritu a více než 4 % objemových, přednostně až 20 % objemových, uhlíkem obohaceného zbytkového austenitu, jakož i popřípadě doplňkově menších množství uhlíkem obohaceného martenzitu, která obsahuje hliník v množství v % hmotnostních

AI ·£ 7, 6 · Cekv. - 0,36 s uhlíkovým ekvivalentem (Cekv.)

0,2έ C_ekv. = % C + 1/20 % Mn + 1/2 0 % Cr + 1/15 % Mo£ 0, 325.

Taková ocel překonává součin Rm · A5 známých křemíkem legovaných dvoj fázových ocelí a vykazuje po ukončení tváření za tepla zlepšenou kvalitu povrchu, jaká se požaduje například pro kotouče kol motorových vozidel, které se vyrábějí tvářením za studená oceli válcované za tepla.

Dodatečně se může ocel legovat následujícími dalšími prvky až do uvedených množství (v % hmotnostních):

....... až 0,05 % titanu, ' ’ ---------až 0,8 % chrómu, až 0,5 % molybdenu, až 0,8 % mědi, až 0,5 % niklu.

• ·

Taková ocel legovaná hliníkem místo křemíku dosahuje součinu R_m · A₅ > 18 000 N/mm²· %, tj . poměrného prodloužení při přetržení A₅ > 18 000/Rm v % při hodnotě meze pevnosti v tahu R_m do 900 N/mm²·.

Charakteristickým znakem oceli podle vynálezu je značně zvýšený obsah hliníku ve srovnání se známými ocelemi na 1,1 - 2,2 %. Zato se omezil podle vynálezu obsah křemíku na méně než 0,2 %.

Známé oceli tohoto typu potřebují naproti tomu obsahy křemíku nad 0,5 %. Ocel podle vynálezu legovaná hliníkem vykazuje zmíněnou vícefázovou skladbu struktury se zbytkovým austenitem a má vynikající mechanické vlastnosti. Především je podstatně lepší kvalita povrchu za tepla tvářených výrobků, než doposud byla známa u ocelí legovaných křemíkem. Tvorba perlitu se ve srovnání se známými ocelemi zřetelně zpomaluje a může se jí při dodržování požadovaných technologických parametrů spolehlivě zabránit.

Obsah uhlíku se s rozsahem od 0,12 ,dío 0,3 % nachází v obvyklém rámci pro druhové oceli.

Mangan se přidává v množství od 1,2 do 3,5 % za účelem zabránění tvorby perlitu. Mangan působí tak, že zpevňuje směsné krystaly a zvyšuje úroveň pevnosti. Obsahy uhlíku a manganu jsou z aspektů vyhnutí se perlitu a působeni na tvorbu feritu v rámci stanoveném pomocí uhlíkového ekvivalentu vyměnitelné.

Uhlíkový ekvivalent se vypočítá z:

ϋ • · · · • · • ·

Průsečík hodnoty uhlíkového ekvivalentu a k ní vhodné hodnoty hliníku má podle vynálezu ležet ve šrafované oblasti na obr. 1, aby se obdržel za velkokapacitních technologických výrobních podmínek podíl feritu pod 70 % objemových a obsahy zbytkového austenitu nad 4 % objemových.

Přísada titanu do 0,05 % zajišťuje vázání dusíku a zabraňuje vytváření natažených sulfidů manganu.

Chrom v množství do 0,8 % se může přidávat k zlepšení odolnosti proti popouštění martenzitu a k zabránění tvorby perlitu.

Molybden zvětšuje v množství do 0,5 % rozpětí úspěšných rychlosti ochlazováni.

Měď a nikl v množství do právě 0,5 % mohou přispět ke snížení teploty skupenské proměny a k vyhnutí se perlitu.

K ovlivnění zaformování sulfidů je účelné zpracování kovové lázně vápníkem a křemíkem.

za tepla ET by měla být v

Ar3 - 50 °C < ET <

Ar3 + 100 °C.

Teplota Ar3, která má být v rozsahu od 750 do 950 °C, se vypočítá z • · · ·

750 °C < Ar3 = 900 + 100 % AI - 60 % Μη - 300 % C 5 950 °C.

Ochlazeni z konečné teploty válcování za tepla na teplotu navíjení ležící mezi 200 °C a 500 °C nastává zrychleně s ryčhlostí ochlazování 15 až 70 K/s.'

Při ochlazování z konečné teploty válcování za tepla se může při způsobu podle vynálezu v rozsahu od Ar3 do Ar3 - 200 °C pomocí vložení přestávky v ochlazování od 2 do 30 s, ve které rychlost ochlazování je menší než 15 K/s, dále podporovat tvorba polygonálního feritu.

Obr. 2 ukazuje schematické znázornění výroby pásu válcovaného za tepla spojeně s průběhem ochlazování oceli podle vynálezu za a po válcování za tepla.

Z toho je patrné, že nežádoucímu vstupu do perlitické oblasti se může spolehlivě zabránit, když se dodržují uvedené podmínky pro konečnou teplotu válcování za tepla, rychlost ochlazování a teplotu navíjení.

Příklady provedení vynálezu

Ocel A podle vynálezu se složením podle tabulky 1 se za tepla válcovala na konečnou tlošťku pásu 3,7 mm při konečné teplotě válcování zatepla 855 °C. .

Ochlazení z této teploty se provádělo při 30 K/s na teplotu navíjení (HT) 415 °C. Vlastnosti této oceli A podle vynálezu se zjistily podle DIN EN 10002 na plochých vzorcích v tahu.

• ·

Hodnoty pro mez průtažnosti, mez pevnosti v tahu, poměrné prodloužení a poměr mezí průtažnosti pro polohy podélně a příčně ke směru válcování jsou uvedeny v tabulce 2.

Pro porovnání se do tabulky 2 zapsaly také příslušné mechanické vlastnosti oceli B známé z EP 0 586 704 AI se složením podle tabulky 1.

Průmyslová využitelnost

Na základě svého spektra vlastností je ocel podle vynálezu vhodná zvláště pro výrobu za studená tvářených konstrukčních prvků motorových vozidel, jako prvky podlahového vyztužení, příčná ojnice nebo pro kotouče kol.

• · · ··· ·

X)

•\· £	0,0024	0,006
•V»	0,001	, 004
cn	V	O
•\·	o r4 O	0,005
CL	O	V
•V»	ΓΜ in	02
	v
o	o	o
•\·	Γη	01
•rí
Z	o	o
•\·	57	,01
		o
u	o	v
•v	06	CD
•H
cn	o	rH
... ·ν ._	m .. co,..	για o
r—1	·>	*
<	r4	o
·>	CO n	50
c		·.
Σ	»—i	H
•v	V) r4 n	r4 n
o	o	O
	<	♦ CQ

r4 o ΓUD CO tn o

PU

M

Φ r—I Ό

O cx +

• ·

OJ

	O	•ρ
			Γ1	•rH
				r~1
		•p		β
		♦H		φ
		c
		Φ		\ «τΗ
		•P o	-Ρ β
		CO	•Η Φ
		3		β +?
ro		CO		φ ω
ti				<ρ 3
3		p		ω
-t->		Ή ·Η		Ή '·
Λί		β β		β^
3		r-4 *Η		rH _κ
β		XD C0		XDM?
-t->		β χ>		β'χ
ω		Ο\ο	Ο -Ρ
		αο-ρ	ιη	¢10 ·Η
				f>J β
		rH β		γ—\| τΗ
		Ο Φ		ο ω
		ββ		οχ>
	.v*
ιη		ιη		Ο
<		«.		·.
		04	04
•	n	10	€Ά	η
	E	ιη	CO	ο
E	ε	η	σ\	ο
Cť	— z	04	Η	04
		ιη		ο
in		χ	* .	«,
<	·	04	θ'	0*
		m	οι	04
	r»
	E	ιη	10	04
E	E	04	04	V
Pí	\ Z		θ'
04
o
cu c±	E c	ο	ιη	Ο ο*
	<.	10	ο	ιη
	Z
0
Pí
	X
3	β
β	XD
XD
0	; O	ρ	ο	ρ
CO	— Q			- — - ·
	r-
Φ	xd
	>
		ιη		ο
E-	CJ	»Η		ιη
	c	V		η
		ιη		ο
ř-	o	ιη		10
ω	0	C3		C0
rH
Φ O		<		♦ 03
O

χυ β

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vícefázová ocel s (v % hmotnostních)

0, 12 až 0,3 % uhlíku, 1,2 až 3,5 % manganu, 1,1 až 2,2 % hliníku, méně než 0, 2 % křemíku

zbytkem železa a nevyhnutelných nečistot, včetně fosforu a siry, s bezperlitovou strukturou, která se skládá až do 70 % objemových z měkkého polygonálního feritu a jako zbytku bainitického feritu a více než 4 % objemových uhlíkem obohaceného zbytkového austenitu, jakož i popřípadě menších podílů uhlíkem obohaceného martenzitu, která obsahuje hliník v množství v % hmotnostních

AI * 7,6· C_ekv. - 0,36 s uhlíkovým ekvivalentem (C_ekv.)

0,2 < Cekv. = % C + 1/20 % Mn + 1/20 % Cr + 1/15 % Mo < 0,325.
2. Víčefázová ocel podle nároku 1, vyznačující se obsahem zbytkového austenitu do 20 % objemových.
3. Způsob výroby válcovaných produktů z vícefázové oceli se složením podle nároku 1 nebo 2 s vysokou pevností, dobrou houževnatostí, dobrou kvalitou povrchu ve válcovaném stavu za tepla ·, a dobrou schopností tváření za studená, kte-

99 ···· ·· 999999 99

9 9 9 9 9 9 9 9 99

-- · 9 999 9 9 9 99 99

1 1 9 9 9 9 9 9 9 9 999 99

9 9 9 9 9 9 9 9 99

99 999 9· 9999 99 rá má bezperlitovou strukturu, která se skládá až ze 70 % objemových z polygonálniho feritu a jako zbytku bainitického feritu a více než 4 % objemových uhlíkem obohaceného zbytkového austenitu, jakož i popřípadě dodatečně menších podílů uhlíkem obohaceného martenzitu, odléváním v pásu, válcováním za tepla s počáteční teplotou nad 1000 °C a s konečnou teplotou (ET) v rozsahu

Ar3 - 50 °C < ET < Ar3 + 100 °C, následným ochlazením z konečné teploty válcování za tepla (ET) rychlostí 15 až 70 K/s na teplotu v rozsahu 200 až 500 °C a navíjením.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že ocel se může dodatečně legovat s (v % hmotnostních)

až 0, 05 0. Ό titanu, až 0, 8 O. Ό chrómu, až 0, 5 O_ Ό molybdenu až 0, 5 O. Ό mědi, až 0, 8 O. O niklu,

a to jednotlivě nebo s několika.
5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že v teplotním rozsahu mezi Ar3 a Ar3 - 200 °C se vloží přestávka v ochlazování v trvání 2 až 30 s, ve které je rychlost ochlazování menší než 15 K/s.

·· ···· ·· ···· ···· »·· ♦ · · · ·· · • ···· · · · · ·· · • · · · · · · · ···· · • · · · · · ···· ·· ··· ·· ·· ··»w
6. Použití oceli o složení podle nároku 1, 2 nebo 4 jako materiálu pro za studená tvářené konstrukční prvky motorových vozidel, jako prvky podlahového vyztužení, příčná ojnice, nebo pro kotouče kol.