PL204080B1

PL204080B1 - Blacha stalowa odporna na ścieranie oraz sposób wytwarzania blachy stalowej odpornej na ścieranie

Info

Publication number: PL204080B1
Application number: PL375544A
Authority: PL
Inventors: Jean Beguinot; Jean-Georges Brisson
Original assignee: Industeel Creusot
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2009-12-31
Also published as: US7459041B2; BR0315697A; CN100350061C; AU2003290188B2; US20080253920A1; PE20040487A1; PL375544A1; WO2004048620A1; US20060137780A1; UA80308C2; BR0315697B1; AU2003290188A1; RU2005119208A; ATE400667T1; DE60322092D1; US20080247903A1; EP1563104B1; FR2847270B1; ES2309377T3; SI1563104T1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest blacha stalowa odporna na ścieranie oraz sposób wytwarzania blachy stalowej odpornej na ścieranie.

Stale odporne na ścieranie są dobrze znane i, na ogół, są stalami o podwyższonej twardości (zawartej między 400 i 500 w skali Brinella) mającymi strukturę martenzytyczną, i zawierającymi od 0,12% do 0,3% węgla. Jest na ogół przyjęte, że aby zwiększyć odporność stali na zużycie wystarczy zwiększyć jej twardość, co jednak szkodzi innym własnościom stali, takim jak, na przykład, zdatność do spawania lub do kształtowania przez zaginanie. Dlatego aby otrzymać stale mające jednocześnie bardzo dobrą odporność na zużycie i dobrą przydatność do stosowania, szukano innych środków niż zwiększanie jej twardości.

W opisach patentowych EP 0527 276 i US 5,393,358 zaproponowano poprawianie odpornoś ci na ścieranie stali zawierającej od 0,05% do 0,45% węgla, aż do 1% krzemu, aż do 2% manganu, aż do 2% miedzi, aż do 10% niklu, aż do 3% chromu, aż do 3% molibdenu, boru, niobu i wanadu, dodając od 0,015% do 1,5% tytanu tak aby utworzyć grube węgliki tytanu. Ta stal jest hartowana i z tego powodu zawiera strukturę martenzytyczną, a zwiększona odporność na ścieranie otrzymana jest w rezultacie wystę powania grubych wę glików tytanu. Ale, zwł aszcza wtedy, gdy stal odlewana jest w postaci wlewków, ta poprawa jest ograniczona, ponieważ pod wpł ywem nacisku ciernego wę gliki zostają odsłonięte i nie spełniają już swojej roli. Ponadto, w tego rodzaju stalach obecność grubych węglików tytanu szkodzi ciągliwości stali. Wynika stąd, że blachy wytwarzane z takich stali są trudne do prostowania i do zaginania, co ogranicza możliwości ich stosowania.

Celem niniejszego wynalazku jest zaradzenie tym niedogodnościom, poprzez zaproponowanie blachy ze stali odpornej na ścieranie, mającej dobrą płaskość i która, poza wszystkimi takimi samymi cechami, ma lepszą odporność na ścieranie niż odporność na ścieranie znanych stali.

Zgodnie z wynalazkiem, blacha stalowa odporna na ścieranie, charakteryzuje się tym, że skład chemiczny stali, z której wykonana jest blacha, zawiera wagowo:

0,35% < C < 0,8%

0% < Si < 2%

0% < Al < 2%

0,35% < Si + Al < 2%

0% < Mn < 2,5%

0% < Ni < 5%

0% < Cr < 5%

0% < Mo < 0,50%

0% < W < 1,00%

0,1% < Mo + W/2 < 0,50%

0% < B < 0,02%

0% < Ti < 2%

0% < Zr < 4%

0,05% < Ti + Zr/2 < 2%

0% < S < 0,15%

N < 0,03%

- ewentualnie od 0% do 1,5% miedzi,

- ewentualnie co najmniej jeden pierwiastek wybrany spoś ród Nb, Ta i V o zawartoś ciach takich, że Nb/2 + Ta/4 + V < 0,5%,

- ewentualnie co najmniej jeden pierwiastek wybrany spośród Se, Te, Ca, Bi i Pb o zawartościach mniejszych lub równych 0,1%, przy czym resztę stanowi żelazo i zanieczyszczenia wynikające z wytapiania, a ponadto skład chemiczny spełnia następujące zależności:

0,1% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,55% i

Ti + Zr/2 - 7xN/2 > 0,05% oraz

1,05xMn + 0,54xNi + 0,50xCr + 0,3x(Mo + W/2)^1/2 + K > 1,8 gdzie K = 0,5 jeśli B > 0,0005% i K = 0 jeśli B < 0,0005%,

PL 204 080 B1 której płaskość scharakteryzowana jest przez strzałkę ugięcia mniejszą od 12 mm/m, (a korzystnie mniejszą od 5 mm/m), przy czym stal ma strukturę martenzytyczną lub martenzytyczno-bainityczną, i struktura ta zawiera ponadto od 5% do 20% austenitu szczątkowego oraz węgliki.

Skład chemiczny stali, z której wykonana jest blacha korzystnie spełnia następujące zależności, niezależnie od siebie, a mianowicie:

1,05xMn + 0,54xNi +0,50xCr + 0,3x(Mo + W/2)^1/2 + K > 2,

C > 0,45%,

Si + Al > 0,5%,

Ti + Zr/2 > 0,10%,

Ti + Zr/2 > 0,30%,

C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 > 0,22%.

Korzystnie, blacha ma grubość w zakresie od 2 mm do 150 mm.

Wówczas, gdy zawartość węgla jest taka, że

0,1% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,2%, twardość korzystnie zawarta jest między 280 HB i 450 HB.

Wówczas, gdy zawartość węgla jest taka, że

0,2% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,3%, twardość korzystnie zawarta jest między 380 HB i 550 HB.

Wówczas, gdy zawartość węgiel jest taka, że

0,3% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,5%, twardość korzystnie zawarta jest między 450 HB i 650 HB.

Natomiast sposób wytwarzania blachy stalowej odpornej na ścieranie, charakteryzuje się tym, że skład chemiczny stali, z której wykonana jest blacha zawiera wagowo:

0,35% < C < 0,8%

0% < Si < 2%

0% < Al < 2%

0,35% < Si + Al < 2%

0% < Mn < 2,5%

0% < Ni < 5%

0% < Cr < 5%

0% < Mo < 0,50%

0% < W < 1,00%

0,1% < Mo + W/2 < 0,50%

0% < B < 0,02%

0% < Ti < 2%

0% < Zr < 4%

0,05% < Ti + Zr/2 < 2%

0% < S < 0,15%

N < 0,03%

- ewentualnie od 0% do 1,5% miedzi,

- ewentualnie co najmniej jeden pierwiastek wybrany spośród Nb, Ta i V o zawartościach takich, że Nb/2 + Ta/4 + V < 0,5%,

- ewentualnie co najmniej jeden pierwiastek wybrany spośród Se, Te, Ca, Bi i Pb o zawartościach mniejszych lub równych 0,1%, a resztę stanowi żelazo i zanieczyszczenia wynikające z wytapiania, przy czym ponadto ten skład chemiczny spełnia następujące zależności:

0,10% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,55% i

Ti + Zr/2 - 7xN/2 > 0,05% oraz

PL 204 080 B1 zgodnie z którym to sposobem, poddaje się blachę obróbce cieplnej hartowania, przeprowadzanej z kształtowaniem na gorąco, na przykład przez walcowanie, lub po austenityzacji przez podgrzewanie w piecu, przy czym aby przeprowadzić hartowanie:

- chłodzi się blachę ze średnią prę dkoś cią chłodzenia wyższą od 0,5°C/s między temperaturą wyższą od AC3 i temperaturą zawartą między T = 800 - 270xC* - 90xMn - 37xNi - 70xCr - 83x(Mo + W/2), dla C* = C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8, i T - 50°C, po czym

- chł odzi się blachę z prędkoś cią chł odzenia rdzenia Vr < 1150xep^-1,7 i wyż szą niż 0,1°C/s mię dzy temperaturą T i 100°C, przy czym ep jest grubością blachy wyrażoną w mm, a następnie

- chł odzi się blachę , aż do temperatury otoczenia i ewentualnie przeprowadza si ę prostowanie.

W sposobie wytwarzania blachy według wynalazku korzystnie stosuje się stal, której skład chemiczny spełnia następujące zależności, niezależnie od siebie, a mianowicie:

1,05xMn + 0,54xNi + 0,50xCr + 0,3x(Mo + W/2)^1/2 + K > 2,

C > 0,45%,

Si + Al > 0,5%,

Ti + Zr/2 > 0,10%,

Ti + Zr/2 > 0,30%,

C* > 0,22%.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku ponadto przeprowadza się odpuszczanie w temperaturze niższej lub równej 350°C, a korzystniej niżej od 250°C.

Korzystnie, dla dodania tytanu do stali doprowadza się ciekłą stal do styczności z żużlem zawierającym tytan, i powoduje się powolną dyfuzję tytanu z żużla do ciekłej stali.

Poniżej wynalazek opisany zostanie w sposób bardziej dokładny, ale nieograniczający, i zostanie zilustrowany przykładami.

Aby wytworzyć blachę według wynalazku, wykonuje się stal, której skład chemiczny zawiera, w % wagowych:

- od 0,35% do 0,8% węgla, a korzystnie ponad 0,45%, a nawet ponad 0,5%, i od 0% do 2% tytanu, od 0% do 4% cyrkonu, gdzie zawartości te muszą być takie, że: 0,05% < Ti + Zr/2 < 2%, przy czym węgiel przeznaczony jest z jednej strony do otrzymania struktury martenzytycznej wystarczająco twardej, a z drugiej strony do utworzenia węglików tytanu i/lub cyrkonu, suma Ti + Zr/2 musi być wyższa od 0,05%, korzystnie wyższa od 0,10%, a jeszcze korzystniej wyższa od 0,3% lub nawet wyższa od 0,5%, aby znajdowało się tam minimum uformowanych węglików, ale musi pozostawać niższa od 2%, a korzystnie niższa lub równa 0,9%, gdyż powyżej tej wartości, lepkość i zdatność do stosowania ulegają pogorszeniu,

- od 0% (lub ilości śladowe) do 2% krzemu i od 0% (lub ilości śladowe) do 2% glinu, przy czym suma Si + Al zawarta jest między 0,35% i 2%, a korzystnie wyższa od 0,5%, a jeszcze korzystniej wyższa od 0,7%, przy czym te pierwiastki, które są odtleniaczami, dają ponadto skutek ułatwienia otrzymania metastabilnego austenitu szczątkowego, zawierającego dużo węgla, którego przemianie w martenzyt towarzyszy pęcznienie znacznie ułatwiające zakotwiczenie węglików tytanu,

- od 0% (lub ilości śladowe) do 2% lub nawet do 2,5% manganu, od 0% (lub ilości śladowe) do 4% lub nawet do 5% niklu i od 0% (lub ilości śladowe) do 4% lub nawet do 5% chromu, aby otrzymać wystarczającą hartowność i dostosować różne cechy mechaniczne lub użytkowe, przy czym nikiel w szczególności korzystnie wpływa na ciągliwość, ale pierwiastek ten jest drogi, a chrom tworzy również drobne węgliki w martenzycie lub bainicie,

- od 0% (lub ilości śladowe) do 0,50% molibdenu, pierwiastek ten zwiększa hartowność i tworzy w martenzycie lub w bainicie drobne węgliki utwardzające, zwłaszcza przez wytrącanie przy samoodpuszczaniu podczas chłodzenia, przy czym nie ma potrzeby przekraczania zawartości 0,50%, aby otrzymać pożądany skutek, w szczególności, jeśli chodzi o wytrącanie węglików utwardzających, zaś molibden może być zastąpiony, całkowicie lub częściowo, przez podwójną ilość wolframu, niemniej jednak, to zastąpienie nie jest stosowane w praktyce, ponieważ nie daje ono żadnych korzyści w stosunku do molibdenu, i jest bardziej kosztowne,

- ewentualnie od 0% do 1,5% miedzi, pierwiastek ten może powodować utwardzenie uzupełniające nie szkodzące spawalności, przy czym powyżej 1,5%, pierwiastek ten nie daje znaczącego efektu, a tylko powoduje trudności przy walcowaniu na gorąco i podnosi bezużytecznie koszty,

PL 204 080 B1

- od 0% do 0,02% boru, pierwiastek ten moż e być dodany w sposób opcjonalny, aby zwię kszyć hartowność, przy czym, aby uzyskać ten skutek, zawartość boru powinna korzystnie być wyższa od 0,0005% lub korzystniej od 0,001%, i nie potrzeby znacznego przekraczania 0,01%,

- aż do 0,15% siarki, pierwiastek ten jest resztkowy i na ogół ograniczony do 0,005% lub mniej, ale jego zawartość może być dowolnie zwiększona, aby poprawić obrabialność, przy czym należy zauważyć, że przy występowaniu siarki, aby uniknąć trudności przemiany na gorąco, zawartość manganu musi być 7 razy wyższa od zawartości siarki,

- ewentualnie, co najmniej jeden pierwiastek wybrany spośród niobu, tantalu i wanadu, o zawartościach takich, że Nb/2 + Ta/4 + V jest niższe od 0,5%, aby utworzyć węgliki stosunkowo grube, które poprawiają odporności na ścieranie, jednak węgliki utworzone przez te pierwiastki są mniej skuteczne od węglików utworzonych przez tytan lub cyrkon, i stąd też występują opcjonalne i dodawane są w ograniczonej iloś ci,

- ewentualnie, jeden lub wiele pierwiastków wybranych spoś ród selenu, telluru, wapnia, bizmutu i oł owiu, o zawartoś ciach mniejszych od 0,1% dla każ dego z nich, przy czym pierwiastki te przeznaczone są do poprawienia obrabialności, jednak należy zauważyć, że wówczas gdy stal zawiera Se i/lub Te, to zawartość manganu musi być wystarczająca z uwzględnieniem zawartości siarki, aby mogły tworzyć się selenki lub tellurki manganu,

- resztę stanowi ż elazo i zanieczyszczenia wynikające z wytapiania, wśród zanieczyszczeń jest w szczególności azot, którego zawartość zależy od sposobu wytapiania, ale na ogół nie przekracza ona 0,03%, przy czym pierwiastek ten może reagować z tytanem lub cyrkonem tworząc azotki, które nie powinny być zbyt grube aby nie szkodzić ciągliwości, ale aby uniknąć tworzenia się grubych azotków, tytan i cyrkon mogą być dodawane do stali ciekłej stopniowo, na przykład przez doprowadzenie ciekłej stali utlenionej do styczności z fazę utlenioną, taką jak żużel zawierający tlenki tytanu lub cyrkonu, a następnie przez odtlenianie ciekłej stali, tak aby tytan lub cyrkon powoli dyfundował z fazy utlenionej do ciekłej stali.

Ponadto, aby otrzymać zadowalające własności stali, zawartości węgla, tytanu, cyrkonu i azotu muszą być takie, że

0,1% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,55%.

Wyrażenie C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 = C* przedstawia zawartość węgla wolnego po wytrąceniu węglików tytanu i cyrkonu uwzględniając tworzenie się azotków tytanu i cyrkonu. Zawartość węgla wolnego C* musi być wyższa od 0,1%, a korzystnie wyższa lub równa 0,22%, aby otrzymać martenzyt mający minimalną twardość, jednak powyżej 0,55% ciągliwość i zdatność do stosowania ulegają zbytniemu pogorszeniu.

Ponadto, skład chemiczny stali musi być tak wybrany, aby jej hartowność była wystarczająca uwzględniając grubość blachy, która ma być wytworzona. Dlatego skład chemiczny stali musi spełniać zależność:

hartowność = 1,05xMn + 0,54xNi + 0,50xCr + 0,3x(Mo + W/2)^1/2 + K > 1,8 lub korzystniej większa od 2 z K = 0,5 jeśli B > lub równe 0,0005% i K = 0 jeśli B < 0,0005%.

Należy zauważyć, że w szczególności wówczas gdy hartowność zawarta jest między 1,8 a 2 jest korzystne, aby zawartość krzemu była wyższa od 0,5%, aby ułatwić tworzenie się austenitu szczątkowego.

Ponadto, zawartości Ti, Zr i N muszą korzystnie być takie, że: Ti + Zr/2 - 7xN/2 > 0,05%, a korzystniej wyższe od 0,1%, a jeszcze korzystniej wyższe od 0,3%, aby wystarczająca była zawartość węglików.

Wreszcie, aby otrzymać dobrą odporność na ścieranie, struktura mikroskopowa stali utworzona jest z martenzytu lub bainitu lub z mieszaniny tych dwóch struktur, i z od 5% do 20% austenitu szczątkowego. Struktura ta zawiera ponadto grube węgliki tytanu lub cyrkonu, a nawet węgliki niobu, tantalu lub wanadu, utworzone w wysokiej temperaturze. Wynalazcy stwierdzili, że skuteczność grubych węglików dla polepszenia odporności na ścieranie mogłaby być pogorszona przez przedwczesne ich odsłanianie, i że można uniknąć tego odsłaniania przez obecność austenitu metastabilnego, który przemienia się w chłodnym martenzycie pod wpływem zjawiska ścierania. Przemiana austenitu metastabilnego w chłodnym martenzycie dokonuje się przez pęcznienie, przy czym ta przemiana, w podwarstwie ścieranej, zwiększa odporność na odsłanianie węglików, a zatem poprawia odporność na ścieranie.

PL 204 080 B1

Z drugiej strony wyższa twardość stali i obecność kruchych węglików tytanu powodują ograniczenie, o ile to tylko możliwe, operacji prostowania. Z tego punktu widzenia wynalazcy stwierdzili, że spowalniając w sposób wystarczający chłodzenie w zakresie przemiany bainityczno-martenzytycznej zmniejsza się odkształcenia szczątkowe wyrobów, co umożliwia ograniczenie operacji prostowania. Wynalazcy stwierdzili też, że chłodząc blachę z prędkością chłodzenia Vr < 1150xep^-1,7 (w tym wzorze ep jest grubością blachy wyrażoną w mm, a prędkość chłodzenia jest wyrażona w °C/s) poniżej temperatury T = 800 -270xC* - 90xMn - 37xNi - 70xCr - 83(Mo + W/2) (wyrażonej w °C), z jednej strony ułatwia się otrzymanie znacznej ilości austenitu szczątkowego, a z drugiej strony zmniejsza się naprężenia szczątkowe wywołane przez zmiany fazy.

Aby wytworzyć blachę mającą dobrą odporność na ścieranie i o dobrej łaskości, wytapia się stal i odlewa się ją w postaci pł askiego kę siska lub wlewka. Walcuje się na gorą co kęsisko płaskie lub wlewek, aby otrzymać blachę, którą poddaje się obróbce cieplnej umożliwiającej jednoczesne otrzymanie żądanej struktury i dobrej płaskości bez późniejszego prostowania lub tylko z prostowaniem ograniczonym. Obróbka cieplna może być przeprowadzona bezpośrednio przez walcowanie na gorąco, lub może być przeprowadzona później, ewentualnie po prostowaniu na zimno lub na półgorąco.

Aby przeprowadzić obróbkę cieplną:

- podgrzewa się stal do temperatury powyż ej punktu AC3, tak aby nadać jej strukturę cał kowicie austenityczną,

- a następnie chłodzi się ją ze średnią prędkością chłodzenia wyż szą od prędkości krytycznej przemiany bainitycznej aż do temperatury równej lub nieco niższej (o około 50°C) od temperatury T = 800 - 270xC* - 90xMn - 37xNi - 70xCr - 83(Mo + W/2) (wyraż onej w °C),

- następnie między temperaturą tak określoną (to jest zawartą między T i około T - 50°C) i około 100°C chłodzi się blachę ze średnią prędkością chłodzenia w rdzeniu Vr zawartą między 0,1°C/s, aby otrzymać wystarczającą twardość, i 1150xep^-1,7, dla otrzymania żądanej struktury,

- i chł odzi się blachę aż do temperatury otoczenia, korzystnie ale nie obowią zkowo, z małą prędkością.

Ponadto, można przeprowadzić wyżarzanie odprężające w temperaturze niższej lub równej 350°C, a korzystnie niższej lub równej 250°C.

Otrzymuje się zatem blachę, której grubość może wynosić od 2 do 150 mm, mającą bardzo dobrą płaskość scharakteryzowaną strzałką ugięcia mniejszą od 12 mm na metr, bez prostowania lub z prostowaniem umiarkowanym. Blacha ma twardość zawartą między 280 HB i 650 HB. Ta twardość zależy głównie od zawartości węgla wolnego C* = C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8.

W funkcji zawartoś ci swobodnego wę gla C* moż na definiować wiele zakresów odpowiadają cych rosnącemu poziomowi twardości, a w szczególności:

a) 0,1% < C* < 0,2%, twardość zawarta jest między 280 HB i około 450 HB,

b) 0,2% < C* < 0,3%, twardość zawarta jest między 380 HB i około 550 HB,

c) 0,3% < C* < 0,5%, twardość zawarta jest między 450 HB i około 650 HB.

Twardość jest funkcją zawartości węgla wolnego C*, przy czym ta sama twardość może być otrzymana z bardzo różnych zawartości tytanu lub cyrkonu. Przy równych twardościach wytrzymałość na ścieranie jest tym większa im większa jest zawartość tytanu lub cyrkonu. Podobnie, przy równej zawartości tytanu lub cyrkonu wytrzymałość na ścieranie jest tym lepsza im większa jest twardość. Ponadto, stosowanie stali jest tym łatwiejsze im zawartość węgla wolnego jest mniejsza, ale przy równych zawartościach węgla wolnego ciągliwość stali jest tym lepsza im mniejsza jest zawartość tytanu. Po rozważeniu całości tych spostrzeżeń można wybrać takie zawartości węgla i tytanu lub cyrkonu, które prowadzą do zespołu własności najlepiej przystosowanych do każdej dziedziny zastosowania.

Zależnie od poziomu twardości stale stosowane są, na przykład, na:

- czerpaki, skrzynie ładunkowe ciężarówek i wywrotek, osłony cyklonów, kosze, formy dla sięgaczy - twardość od 280 HB do 450 HB,

- osłony młynów udarowych, lemiesze spychaczy, lemiesze czerpaków, siatki sit - twardość od 380 HB do 550 HB,

- płyty osłony kruszarki walcowej, wzmocnienia czerpaków, wzmocnienia pod lemieszem, tarcza lemiesza ostrogi, krawędzie natarcia - twardość od 450 HB do 650 HB.

Tytułem przykładu rozważa się blachy ze stali według wynalazku oznaczonych jako A do G, i ze stali znanych ze stanu techniki oznaczonych jako H do J. Składy chemiczne stali wyrażone w 10^-3 % wagowych, jak również twardość, zawartość austenitu szczątkowego struktury i wskaźnik odporności na zużycie Rus podane są w tablicy 1.

PL 204 080 B1

T a b l i c a 1

	C	Si	Al	Mn	Ni	Cr	Mo	W	Ti	B	N	HB	% a ust.	Rus
A	360	850	50	1300	500	700	100	500	400	2	6	460	10	1,42
B	640	850	50	400	1500	700	110	450	620	3	7	555	14	2,72
C	590	520	570	550	320	1850	470	-	540	-	7	570	12	2,24
D	705	460	630	1090	280	2450	430	100	825	-	7	580	13	3,14
E	690	370	25	740	310	2100	460	-	795	-	6	605	10	2,83
F	350	810	30	1200	270	1350	380		160	2	6	510	8	1,32
G	390	790	35	1210	250	1340	390		405	3	6	495	11	1,77
H	340	380	30	1260	470	820	370	-	410	3	6	475	1	0,86
I	315	330	25	1230	180	1360	395		165	2	6	515	2	0,7
J	367	315	30	1215	210	1375	405		430	2	5	500	2	1,01

Wskaźnik odporności na zużycie Rus zmienia się jak odwrotny logarytm straty ciężaru próbki pryzmatycznej obracającej się w zbiorniku zawierającym kalibrowany granulat kwarcytu.

Wszystkie blachy mają grubość 30 mm, a blachy odpowiadające stalom A do G zostały hartowane zgodnie z wynalazkiem, po austenityzacji w temperaturze 900°C.

Po austenityzacji warunki chłodzenia są następujące:

- dla blach ze stali B i D: chłodzenie ze średnią prędkością 0,7°C/s powyżej temperatury T, określonej wyżej, i ze średnią prędkością 0,13°C/s poniżej tej temperatury, zgodnie z wynalazkiem,

- dla blach ze stali A, C, E, F, G: chłodzenie ze średnią prędkością 6°C/s powyżej temperatury T, określonej wyżej, i ze średnią prędkością 1,4°C/s poniżej tej temperatury, zgodnie z wynalazkiem,

- dla blach ze stali H, I, J, podanych tytułem porównania: austenityzacja w temperaturze 900°C, po której następuje chłodzenie ze średnią prędkością 20°C/s powyżej temperatury T, określonej wyżej, i ze średnią prędkością 12°C/s poniżej tej temperatury.

Blachy według wynalazku mają strukturę martenzytyczno-bainityczną zawierającą od 5% do 20% austenitu szczątkowego, podczas gdy blachy podane tytułem porównania mają strukturę całkowicie martenzytyczną, to jest martenzytyczną i nie zawierającą więcej niż 2% lub 3% austenitu szczątkowego. Wszystkie blachy zawierają węgliki.

Porównanie odporności na zużycie pokazuje, że gdy twardości i zawartości tytanu są zbliżone, blachy według wynalazku mają współczynnik Rus średnio wyższy o 0,5 od takiego współczynnika dla blach według stanu techniki. W szczególności, porównanie przykładów A i H, które różnią się głównie strukturą (zawartość austenitu szczątkowego 10% dla A, struktura całkowicie martenzytyczną dla H) wskazuje wskaźnik obecności austenitu szczątkowego w strukturze. Należy zauważyć, że różnica zawartości austenitu szczątkowego wynika jednocześnie z różnicy między obróbkami cieplnymi, i z różnicy między zawartościami krzemu.

Można ponadto zaobserwować, że gdy wszystkie inne cechy są takie same, wkład odporności na zużycie dający się przypisać węglikom tytanu jest znacznie wyższy, gdy ich obecność jest zestawiona z obecnością austenitu szczątkowego, zgodnie z wynalazkiem, gdyż wówczas węgliki te są wytrącone wewnątrz osnowy pozbawionej austenitu szczątkowego. Zatem dla podobnych zakresów zawartości tytanu (a więc i TiC, gdy węgiel jest zawsze w nadmiarze) para stali F, G (według wynalazku) odróżnia się wyraźnie od pary stali I, J w zakresie zwiększenia wytrzymałości spowodowanej przez tytan. Dla pary F, G zwiększenie odporności Rus spowodowanej przez 0,245% Ti wynosi 0,46, podczas gdy jest tylko 0,31 dla zakresu 0,265% Ti w przypadku pary I, J.

To spostrzeżenie jest przypisane efektowi zwiększonego obciskania węglików tytanu przez otaczającą osnowę, gdy osnowa ta zawiera austenit szczątkowy podatny na przemianę w martenzyt trwały z pęcznieniem pod wpływem nacisku ściernego.

Ponadto, odkształcenie po chłodzeniu, bez prostowania, dla blach ze stali według wynalazku jest niższe od 10 mm/m, a dla blachy ze stali H wynosi około 15 mm/m.

Z praktyki wynika albo możliwość dostarczenia wyrobów bez prostowania, albo też przeprowadzenie prostowania dla spełnienia surowszego wymogu płaskości (na przykład 5 mm/m), ale

PL 204 080 B1 realizowane łatwiej i wprowadzające mniej naprężeń wywoływanych wskutek mniejszych odkształceń pierwotnych wyrobów według wynalazku.

Claims

1. Blacha stalowa odporna na ścieranie, znamienna tym, że skład chemiczny stali, z której wykonana jest blacha, zawiera wagowo:

0,35% < C < 0,8%

0% < Si < 2%

0% < Al < 2%

0,35% < Si + Al < 2%

0% < Mn < 2,5%

0% < Ni < 5%

0% < Cr < 5%

0% < Mo < 0,50%

0% < W < 1,00%

0,1% < Mo + W/2 < 0,50%

0% < B < 0,02%

0% < Ti < 2%

0% < Zr < 4%

0,05% < Ti + Zr/2 < 2%

0% < S < 0,15%

N < 0,03%

- ewentualnie od 0% do 1,5% miedzi,

0,1% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,55% i

Ti + Zr/2 - 7xN/2 > 0,05% oraz

1,05xMn + 0,54xNi + 0,50xCr + 0,3x(Mo + W/2)^1/2 + K > 1,8 gdzie K = 0,5 jeśli B > 0,0005% i K = 0 jeśli B < 0,0005%, której płaskość scharakteryzowana jest przez strzałkę ugięcia mniejszą od 12 mm/m, przy czym stal ma strukturę martenzytyczną lub martenzytyczno-bainityczną, i struktura ta zawiera ponadto od 5% do 20% austenitu szczątkowego oraz węgliki.

2. Blacha według zastrz. 1, znamienna tym, że

1,05xMn + 0,54xNi +0,50xCr + 0,3x(Mo + W/2)^1/2 + K > 2.

3. Blacha według zastrz. 1, znamienna tym, że

C > 0,45%.

4. Blacha według zastrz. 1, znamienna tym, że

Si + Al > 0,5%.

5. Blacha według zastrz. 1, znamienna tym, że

Ti + Zr/2 > 0,10%.

6. Blacha według zastrz. 5, znamienna tym, że

Ti + Zr/2 > 0,30%.

7. Blacha według zastrz. 1, znamienna tym, że

C - Ti/4 -Zr/8 + 7xN/8 > 0,22%.

PL 204 080 B1

8. Blacha wedł ug zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienna tym, ż e jej grubość wynosi od 2 mm do 150 mm.

9. Blacha według zastrz. 8, znamienna tym, że jej twardość zawarta jest między 280 HB i 450 HB i

0,1% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,2%.

10. Blacha według zastrz. 8, znamienna tym, że jej twardość zawarta jest między 380 HB i 550 HB i

0,2% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,3%.

11. Blacha według zastrz. 8, znamienna tym, że jej twardość zawarta jest między 450 HB i 650 HB i

0,3% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,5%.

12. Sposób wytwarzania blachy stalowej odpornej na ścieranie, znamienny tym, że skład chemiczny stali, z której wykonana jest blacha zawiera wagowo:

0,35% < C < 0,8%

0% < Si < 2%

0% < Al < 2%

0,35% < Si + Al < 2%

0% < Mn < 2,5%

0% < Ni < 5%

0% < Cr < 5%

0% < Mo < 0,50%

0% < W< 1,00%

0,1% < Mo + W/2 < 0,50%

0% < B < 0,02%

0% < Ti < 2%

0% < Zr < 4%

0,05% < Ti + Zr/2 < 2%

0% < S < 0,15%

N < 0,03%

- ewentualnie od 0% do 1,5% miedzi,

- ewentualnie co najmniej jeden pierwiastek wybrany spośród Nb, Ta i V o zawartościach takich, że Nb/2 + Ta/4 +V < 0,5%,

0,10% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,55% i

Ti + Zr/2 - 7xN/2 > 0,05% oraz

1,05xMn + 0,54xNi + 0,50xCr + 0,3x(Mo + W/2)^1/2 + K > 1,8 gdzie K = 0,5 jeśli B > 0,0005% i K = 0 jeśli B < 0,0005%, zgodnie z którym to sposobem, poddaje się blachę obróbce cieplnej hartowania, przeprowadzanej z kształtowaniem na gorąco, na przykład przez walcowanie, lub po austenityzacji przez podgrzewanie w piecu, przy czym aby przeprowadzić hartowanie:

- chłodzi się blachę ze średnią prędkością chłodzenia wyższą od 0,5°C/s między temperaturą wyższą od AC3 i temperaturą zawartą między T = 800 - 270xC* - 90xMn - 37xNi - 70xCr - 83x(Mo + W/2), dla C* = C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8, i T - 50°C, po czym

- chłodzi się blachę z prędkością chłodzenia rdzenia Vr < 1150xep^-1,7 i wyższą niż 0,1°C/s między temperaturą T i 100°C, przy czym ep jest grubością blachy wyrażoną w mm, a następnie

- chłodzi się blachę aż do temperatury otoczenia i ewentualnie przeprowadza się prostowanie.

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że

1,05xMn + 0,54xNi +0,50xCr + 0,3x(Mo + W/2)^1/2 + K > 2.

PL 204 080 B1

14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że

C > 0,45%.

15. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że

Si + Al > 0,5%.

16. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że

Ti + Zr/2 > 0,10%.

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że

Ti + Zr/2 > 0,30%.

18. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że

C* > 0,22%.

19. Sposób według zastrz. 12, albo 13, albo 14, albo 15, albo 16, albo 17, albo 18, znamienny tym, że ponadto, przeprowadza się odpuszczanie w temperaturze niższej lub równej 350°C.

20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że dla dodania tytanu do stali doprowadza się ciekłą stal do styczności z żużlem zawierającym tytan, i powoduje się powolną dyfuzję tytanu z żużla do ciekłej stali.