PL185228B1

PL185228B1 - Stalowa blacha walcowana na gorąco i sposób jej wytwarzania

Info

Publication number: PL185228B1
Application number: PL97331212A
Authority: PL
Inventors: Manfred Espenhahn; Thomas Heller; Jürgen Esdohr
Original assignee: Thyssen Stahl Ag
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 2003-04-30
Also published as: WO1998002589A1; EP0910675B1; EP0910675A1; HUP9903306A2; CN1089811C; CA2260231A1; HUP9903306A3; US6284063B1; ES2230613T3; CZ6999A3; BR9710285A; TR199900053T2; PL331212A1; ATE278811T1; HU220900B1; CN1225141A

Abstract

1 . Blacha walcowana na goraco o grubosci ponizej 5 mm, zwlaszcza ponizej 2 mm, ze stali zawierajacej (w % wag.) 0,12-0,25% wegla, 1,20-2,0% manganu, jako reszte zelazo wraz z nieuniknionymi zanieczyszczeniami, w tym do 0,015% fosforu i do 0,003% siarki, znamien- na tym, ze stal zawiera (w % wag.) 0,02-0,05% glinu, ponizej 0,07% krzemu i ma strukture martenzytyczna z mniejszym niz 5% udzialem innych czastek strukturalnych lacznie. 6. Sposób wytwarzania blachy walcowanej na goraco o grubosci ponizej 5 mm, zwlaszcza ponizej 2 mm, ze stali o skladzie wedlug zastrz. 1 - 5 i o wytrzymalosci na rozciaganie powyzej 800 N/mm2 , znamienny tym, ze wlewek nagrzewa sie do 1000-1300°C, w temperaturze 950-1150°C walcuje sie wstepnie i w temperaturze walcowania koncowego powyzej Ar3 walcuje sie, przy czym tak wytworzona blache walcowana na goraco ochladza sie do temperatury zwijania wy- noszacej od 20°C do temperatury poczatku przemiany martenzytycznej oraz zwija sie, przy czym osiaga sie strukture martenzytyczna w ponad 95%. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest blacha walcowana na gorąco, o grubości co najwyżej 5 mm, ze stali o dużej wytrzymałości i sposóbjej wytwarzania. Pod określeniem „blacha walcowana na gorąco” należy rozumieć taśmę walcowanąna gorąco.

Zgodnie z aktualnym stanem techniki wytwarza się blachę walcowanąna gorąco mającą wytrzymałość wynoszącą około 800 N/mm2 W tym przypadku chodzi o stale mikrostopowe walcowane drogą obróbki cieplno-plastycznej. W przypadkach, w których wymaganajest szczególna duża wytrzymałość, stosuje się miękkąblachę walcowanąna gorąco i nadaje sięjej wymaganąwytrzymałość dla danego elementu konstrukcyjnego drogąobróbki cieplnej wykańczającej. Diabłach o grubości poniżej 2,0 mm zwyklejest wymagane dodatkowe walcowanie na zimno do uzyskania końcowej grubości. Wymaganawytrzymałośćjestw tym przypadku uzyskiwana metodąodpowiedniej obróbki cieplnej.

Z US 4 406 713 jest znana stal o dużej wytrzymałości i dużej ciągliwości i dobrych własnościach obróbczych, która zawiera 0,005 do 0,3% C, 0,3 do 2,5% Mn, do 1 ,:5% Si i co najmniej jeden składnik stopowy węgliko- i azotkotwórczy wybrany z grupy Nb, V, Ti i Zr w ilości odpowiednio do 0,1%, do 0,15%, do 0,3% i 0,3%. Stal takąpo austenityzacji poddaje się hartowaniu w ten sposób, że zawiera 5 do 65% ferrytu ijako resztę martenzyt. Nadaje się ona szczególnie do wytwarzania drutów i prętów.

Z GB 2 195 658 Al znane sąodkuwki ze stali o zawartości 0,01 - 0,20% C, do 1,0% Si, 0,5 - 2,25% Mn, do 1,5% Cr, do 0,05% Ti, do 0,10% Nb, 0,005 - 0,015% N i do 0,06% Al. Oziębianie stali ze strefy austenitu powinno być tak sterowane, aby osiągnąć całkowicie martenzytyczną strukturę. Ujawniono jednak tylko przykłady dla zawartości węgla poniżej 0,10% i krzemu powyżej 0,17%. Zawartość siarki wynosi powyżej 0,01% ijest stosunkowo duża.

Ponadto stale znane z EP 0 072 867 A1 majązawartość węgla poniżej 0,10% i krzemu powyżej 0,15%. Blacha walcowana na gorąco po przerwanym oziębianiu ma strukturę dwufazową z poligonalnego ferrytu i mieszaniny perlitu i bainitu.

Ponadto znaną z DE 30 07 560 Al blachę walcowianąna gorąco oziębia się po walcowaniu z szybkością 1 K/s lub szybciej, dla uzyskania struktury dwufazowej z ferrytu i martenzytu. Ze względu na zadowalające własności odnośnie ciągliwości i spawalnicze zaleca się, aby zawartość węgla była w zakresie 0,02 - 0,09%. Korzystnie zawartość krzemu wynosi 1,0% ijest stosunkowo duża.

185 228

Celem wynalazku jest wytworzenie blachy stalowej o wytrzymałości na rozciąganie powyżej 800 N/mm² i jednocześnie dobrych własnościach dla przeróbki plastycznej na zimno przy grubości w zakresie co najwyżej 5 mm. Chodzi tu o poszerzenie możliwości zastosowania blach walcowanych na gorąco do obróbki plastycznej na zimno,jaktłoczenie na zimno, co prowadzi do istotnych korzyści ekonomicznych, które przejawiają się w wyeliminowaniu walcowania na zimno i obróbki cieplnej.

Dla rozwiązania tego zadania zaproponowano zgodnie z wynalazkiem blachę walcowaną na gorąco o grubości poniżej 5 mm, zwłaszcza poniżej 2 mm, i o wytrzymałości na rozciąganie 800-1400 N/mm2, ze stali o następującym składzie (w % wagowych):

0,08 - 0,25% węgla,

1,20 - 2,0 % manganu,

1,02 - 0,05% glinu, poniżej 0,07% krzemu, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, w tym do 0,015% fosforu i do 0,003% siarki, o strukturze martenzytycznej z mniejszym niż 5% udziałem innych cząstek strukturalnych łącznie.

Stal może zawierać dodatkowo do wyboru co najmniej jeden z następujących pierwiastków w % wagowych:

do 1,0% chromu, do 0,1% miedzi, do 0,5 % molibdenu, do 0,1% niklu, do 0,009% azotu.

Korzystnie zawartości powinny być następujące: węgla 0,08 -0,15%, manganu 1,75 -1,9%, chromu 0,5 - 0,6 i azotu 0,005 - 0,009%.

Można dodać tytanu w ilości niezbędnej do stechiometrycznego związania (Ti = 3,3% N) zawartego w stali azotu, aby ochronić dodany w ilości do 0,0025% bor przed związaniem z azotem, dla zwiększenia wytrzymałości i hartowności skrośnej.

Ograniczenie zawartości krzemu poniżej 0,04% wpływa na poprawieniejakości powierzchni.

Sposób wytwarzania blachy walcowanej na gorąco o grubości poniżej 5 mm, zwłaszcza poniżej 2 mm, ze stali o żądanym składzie i wytrzymałości na rozciąganie powyżej 800 N/mm2 obejmuje następujące czynności: wlewek nagrzewa się do 1000 -1300°C, w temperaturze 950 -1150°C walcuje się wstępnie i w temperaturze walcowania końcowego powyżej Ar3 walcuje się, przy czym tak wytworzoną blachę walcowaną na gorąco ochładza się do temperatury zwijania w zakresie od 20°C do temperatury początku przemiany martenzytycznej celem przemiany w strukturę martenzytyczną o całkowitej zawartości innych składników strukturalnych poniżej 5%, oraz zwija się.

Korzystnie ochładzanie od temperatury walcowania końcowego do temperatury zwijania prowadzi się w czasie t 8/5 wynoszącym poniżej 10 s.

(t 8/5 = czas chłodzenia od 800°C do 500°C)

Temperaturę Ar3 można wyznaczyć z następującego równania:

Ar3= 910-310x(%C)-80x(%Mn)-20x(%Cu)-15x(%Cr)- 5x(%Ni)- 80x(%Mo)

Temperaturę początku przemiany martenzytycznej Ms można wyznaczyć z następuj ącego równania:

Ms= 500-300x(%C)-33x(%Mn)-22x(%Cr)-17x(%Ni)- 11x(%Si)- 11x(%Mo)

Korzystnie wytrzymałość na rozciąganie blachy walcowanej na gorąco ustala się w granicach 800 -1400 N/mm² dzięki odpowiedniemu dobraniu temperatury zwij ania w zakresie wyżej podanych wartości.

185 228

Blachę walcowanąna gorąco można poddać cynkowaniu ogniowemu dla uzyskania odporności na korozję. Blachy ocynkowane o dużej wytrzymałości i dobrych własnościach dlaprzeróbki plastycznej na zimno stosuje się korzystnie na poddawane dużym obciążeniom mechanicznym części konstrukcyjne w budowie samochodów, np. wsporniki bocznych wzmocnień przeciwuderzeniowych i amortyzatory.

W stali według wynalazku uzyskuje się dużąwytrzymałość bez użycia drogich składników stopowych i stosowania wyżarzania, jak to miało miejsce w przypadku znanych stali.

Wynalazek zostanie wyjaśniony za pomocą następujących przykładów.

Przykład 1

Wykonano wlewek ze stali zawierającej (w % wag.) 0,15% C, 0,01% Si, 1,77% Mn, 0,014% P, 0,003% S, 0,028% Al, 0,0043% N, 0,526% Cr, 0,017% Cu, 0,003% Mo, 0,027% Ni, jako resztę Fe. Wlewek nagrzano do temperatury około 1250°C, w temperaturze około 1120°C wstępnie przewalcowano i w temperaturze 840°C jako temperaturze walcowania końcowego poddano walcowaniu do grubości końcowej wynoszącej 2 mm, następnie ochłodzono i w temperaturze 50°C zwinięto. Otrzymano przy tym w ponad 95% strukturę martenzytyczną.

Uzyskano granicę plastyczności wynoszącą 1120 N/mm² i wytrzymałość na rozciąganie 1350 N/mm2 przy wartościach wydłużenia A₈₀do 11,1 %.

Przykład 2

Stal o takim samym składzie jak w przykładzie 1 przerobiono na blachę walcowaną na gorąco o grubości 3,5 mm. Dane podano w tabeli 1. Wytrzymałośćjej była znacząco wyższa, gdy zwinięto ją w temperaturze 95°C zamiast powyżej 400°C.

Tabela 1

Próba	Temp.walcowania, °C	Temp. zwijania, °C	Rp0,2 N/mm⁵	Rm, N/mm²
1	845	95	940	1243
2	845	95	997	1305
3	845	95	983	1199
4*	850	420	742	803
5*	850	420	691	793
6*	850	420	641	741
7	845	95	916	1089
8	845	95	1037	1293
9	845	95	1073	1328
10*	835	455	672	768
11*	835	455	643	760
12*	835	455	676	778

* Przykłady porównawcze

Blacha walcowana na gorąco przed przeróbkąna zimno do postaci końcowej może być poddana cynkowaniu ogniowemu. Podczas obróbki cieplnej przy cynkowaniu martenzyt podlega odpuszczaniu. Wychodząc z blachy o wytrzymałości na rozciąganie 1200 -1400 N/mm², po obróbce cieplnej cynkowania otrzymano wytrzymałość na rozciąganie 800 - 1100 N/mm2.

Pr zykład 3

Blachę walcowaną na gorąco o grubości 2,0 i 1,6 mm poddano cynkowaniu. W poniższej tabeli 2 podano własności w stanie po walcowaniu i stanie po cynkowaniu.

185 228

Tabela 2

Grubość	Stan po walcowaniu	Stan po cynkowaniu
Re	Rm	A80	Re	Rm	A80
mm	N/mm²	%	N/W	%
1,6	1052	1393	5,7	1065	1095	7
1,6	1048	1387	7,6	1040	1082	5,5
2,0	1098	1361	6,6	1058	1082	5,9

Pr zykład 4

Wytworzono blachę walcowaną na gorąco o grubości 1,6 i 1,8 mm sposobem podanym w przykładzie 1. Parametry wytwarzania i otrzymane własności wytrzymałościowe podano w tabeli 3, która zawiera ponadto skład chemiczny badanych materiałów.

Pr zykadd5

W tabeli 4 podano odpowiednie dane dla blachy walcowanej na gorąco o grubości 1,4 mm.

185 228 η

Λ

C3

H

Skład chemiczny (% wag.)	Z	0,027
Mo	0,003
Cu	0,017
o	0,526
z	0,0042
<	0,028
CO	0,003
0,	0,014
Mn	1,77
K	0,01
Q	0,15

	Próba rozciągania: w poprzek	A80 x Rm	6844	10870	5877	9943
00^ <4	Tt ei	9,7	νγ	o\ re
A80 (%)	«zi	17,2	OD Tt	r-
Rp02/ Rm	0,77	0,73	0,76	SO e- o
d ε\| z	1342	632	1306	1399 ! _1
sfs *z	1033	459	995	1063
Próba rozciągania: wzdłuż	o S oo pi	8944	10064	7940	8352 ^!
Ag¹ (%)		8,5	ei	3,4
A80 (%)	6,5	15,9		1 6,0 !
Rp02/ Rm	0,77	0,77	0,76	0,74
d ei Pi -5 Z	1376	633	1393	1392
o* P z	1054	485	1052	1024 ¹
Warunki walcowania	fc ta X °	200	-500	O	-200
f- U W °	845	850	845	840
— α tu O	006	1035	900	1020
CN U > °	1125	O	1130	O
Grubość	ε ε	OO	1,8*	kO	\O

o £

O

o.

O es

185 228

SkUć chemiczny (% wag.)	Z	0,027
O s	0,003
a	-1 0,017
μ- o	-, 0,526 1
z	0,0042
	0,028
cn	-, 0,003
P-	-, 0,014 j
Mn I . .	1,77
ζΛ	O o
o	0,15

Próba rozciągama: w poprzek	o 5 00 oi < X	5712	cn vn cn r-	7453
z—\ — χθ < b	en	ι/Ί V?	en
O 00 χΡ <	O <T	t*- Os	ko wT
CM _cO £ CL#	σ\ 00 o	•<r 00 O	cn oo O
n p ε I -§ z	CM o	00 Γ-	cn
sfg *Z	o V) 00	TT cn ko	r- o
r— ---------- - —'· ¹ —......... -....... —------- I Próba rozciągania: wzdłuż	O S 00 κ < X	o 00	s vs oo	«Α cn 00
<	o cm	\o	en
o 00 ż < ~	c?		KO
— cm e O £ O· ¢2	OS o*	*r> 00 o	CM 00 o
sl & -5 Z	CM KO OS	SC rf Γ-	3 m
S^£ *z	r- Γ- ΟΟ	KO cn KO	00 KO o
Warunki walcowania	z o w °	o vs cn i	O o vs i	o ko (
H U W °	m cn oo	vs CM 00	r- CM 00
CM o > °	/) CM	o CM	o CM
Grubość	ε ε

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Stalowa blacha walcowana na gorąco i sposób jej wytwarzania

1. Blacha walcowana na gorąco o grubości poniżej 5 mm, zwłaszcza poniżej 2 mm, ze stali zawierającej (w % wag.) 0,12-0,25% węgla, 1,:20-2,0% manganu, jako resztę żelazo wraz z nieuniknionymi zanieczyszczeniami, w tym do 0,015% fosforu i do 0,003% siarki, znamienna tym, że stal zawiera (w % wag.) 0,02-0,05% glinu, poniżej 0,07% krzemu i ma strukturę martenzytyczną z mniejszym niż 5% udziałem innych cząstek strukturalnych łącznie.
2. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 1, znamienna tym, że stal zawiera dodatkowo do wyboru co najmniej jeden z następujących pierwiastków (w % wag.): do 1,0% chromu, do 0,1% miedzi, do 0,5% molibdenu, do 0,1% niklu, do 0,009% azotu.
3. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 2, znamienna zawartością chromu 0,5 0,6 i azotu 0,005 - 0,009%.
4. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera tytan w ilości niezbędnej do stechiometrycznego związania (Ti = 3,4% N) zawartego w stali azotu, oraz do 0,0025% B.
5. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość krzemu jest ograniczona do poniżej 0,04% krzemu.
6. Sposób wytwarzania blachy walcowanej na gorąco o grubości poniżej 5 mm, zwłaszcza poniżej 2 mm, ze stali o składzie według zastrz. 1- 5 i o wytrzymałości na rozciąganie powyżej 800 N/mm², znamienny tym, że wlewek nagrzewa się do 1000 - 1300°C, w temperaturze 950 1150°C walcuje się wstępnie i w temperaturze walcowania końcowego powyżej Ar3 walcuje się, przy czym tak wytworzoną blachę walcowaną na gorąco ochładza się do temperatury zwijania wynoszącej od 20°C do temperatury początku przemiany martenzytycznej oraz zwija się, przy czym osiąga się strukturę martenzytyczną w ponad 95%.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że ochładzanie od temperatury walcowania końcowego do temperatury zwijania prowadzi się w czasie t8/5 wynoszącym poniżej 10 s.
8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że drogąodpowiedniego doboru temperatury zwijania w zakresie od 20°C do temperatury początku przemiany martenzytycznej ustala się wytrzymałość na rozciąganie blachy walcowanej na gorąco w granicach 800-1400 N/mm2.
9. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 1albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienna tym, że jest cynkowana ogniowo.
10. Zastosowanie ocynkowanej ogniowo blachy walcowanej na gorąco ze stali według zastrz. 1- 5 i wytworzonej sposobem według zastrz. 6-8 na poddawane dużym obciążeniom mechanicznym części konstrukcyjne w budowie samochodów, np. wsporniki bocznych wzmocnień przeciwuderzeniowych i amortyzatory.
11. Blacha walcowana na gorąco o grubości poniżej 5 mm, zwłaszcza poniżej 2 mm, ze stali zawierającej (w % wag.) 0,08-0,12% węgla, 1,20-2,0% manganu, jako resztę żelazo wraz z nieuniknionymi zanieczyszczeniami, w tym do 0,015% fosforu i do 0,003% siarki, znamienna tym, że stal zawiera (w % wag.) 0,02-0,05% glinu, poniżej 0,07% krzemu i ma strukturę martenzytyczną z mniejszym niż 5% udziałem innych cząstek strukturalnych łącznie.
12. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 11, znamienna tym, ze stal zawiera dodatkowo co najmniej jeden z następujących pierwiastków (w % wag.): do 1,0% chromu, do 0,1% miedzi, do 0,5% molibdenu, do 0,1% niklu, do 0,009% azotu.
13. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 12, znamienna zawartością chromu 0,5 0,6 i azotu 0,005 - 0,009%.
14. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 12, znamienna tym, że zawiera tytan w ilości niezbędnej do stechiometrycznego związania (T^ = 3,4% N) zawartego w stali azotu, oraz do 0,0025% B.
15. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 11, znamienna tym, że zawartość krzemu jest ograniczona do poniżej 0,04% krzemu.

185 228
16. Sposób wytwarzania blachy walcowanej na gorąco o grubości poniżej 5 mm, zwłaszcza poniżej 2 mm, ze stali o składzie według zastrz. 11 -15 i o wytrzymałości na rozciąganie powyżej 800 N/mm², znamienny tym, że wlewek nagrzewa się do 1000- 1300°C, w temperaturze 95θ - 1150°C walcuje się wstępnie i w temperaturze walcowania końcowego powyżej Ar3 walcuj e się, przy czym tak wytworzonąblachę walcowanąna gorąco ochładza się do temperatury zwijania wynoszącej od 20°C do temperatury początku przemiany maitenzytycznej oraz zwija się, przy czym osiąga się strukturę martenzytyczną w ponad 95%.
17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że ochładzanie od temperatury walcowania końcowego do temperatury zwijania prowadzi się w czasie 18/5 wynoszącym poniżej 10 s.
18. Sposób według zastrz. 16 albo 17, znamienny tym, że drogą odpowiedniego doboru temperatury zwijania w zakresie od 20°C do temperatury początku przemiany martenzytycznej ustala się wytrzymałość na rozciąganie blachy walcowanej na gorąco w granicach 800-1400 N/mm2.
19. Blacha walcowana na gorąco według zastrz. 11 albo 12, albo 13, albo 14, albo 15, znamienna tym, że jest cynkowana ogniowo.
20. Zastosowanie ocynkowanej ogniowo blachy walcowanej na gorąco ze stali według zastrz. 11-15 i wytworzonej sposobem według zastrz. 16 -18 na poddawane dużym obciążeniom mechanicznym części konstrukcyjne w budowie samochodów, np. wsporniki bocznych wzmocnień przeciwuderzeniowych i amortyzatory.