PL79353B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest stal o io strukturze bainitycznej, posiadajaca duza plastycz¬ nosc, wysoka granice plastycznosci i wysoka wy¬ trzymalosc na rozciaganie, w której nie wystepu¬ ja powyzsze niedogodnosci.Stal wedlug niniejszego wynalazku zawiera 0,05— 15 _o,ll°/o C, 0,05—0,06% Si, 0,10—0,60% Mn, 3,3—8,0% Ni, 0,15—l,30°/o Cr, 0,15—0,89% Mo, jeden lub wie¬ cej niz dwa sposród skladników: 0,01—0,09% Al, 0,001—0,15% Ti i 0,001—0,05% Zr. Zawartosc Ni— —(Cr+Mo) jest ograniczona do 3,0—7,7%. Pozostala 20 zawartosc stanowi Fe oraz niektóre trudne do wyeliminowania zanieczyszczenia. Po podgrzaniu stali o powyzszym skladzie powyzej punktu przemiany A3 chlodza sie w .zakresie temperatu¬ ry od 800°C do 400°C w ciagu 2 do 100 sekund, 25 po czym ochladza sie ja w zakresie temperatur od 400°C do 200°C w czasie dluzszym od 50 sekund.Dzieki tej obróbce cieplnej uzyskuje sie drobno- krystaliczna strukture bainityczna, charakteryzujaca sie wysoka plastycznoscia, wysoka granica plasty- 30 cznosci i wysoka wytrzymaloscia na rozciaganie. 7935379353 Tablica 1 € A B o fi Gra¬ nica pla¬ stycz¬ nosci kg/ /mmf 56 63 70 90-105 C 0,16 0,15 0,17 0,111 Si 0,20 0,26 0,20 0,30 Mn 0,26 0,35 0,25 0,82 Ni 2,30 2,51 3,09 4,97 Cr 1,00 1,18 1,81 0,58 Mo 0,21 0,40 0,42 0,52 V — — — 0,055 1/ Ceq 0,52 0,62 0,76 0,66 osci Granica plastyczn kg/mm2 59,8 66,1 80,1 99,2 2 i red Sb Wytrzym; na rozc&a kg/mim2 70,3 75,9 89,3 106 .2 Wydluzer% 25 24,4 22 19,3 1 Ubytek powierzcl% 70 71,2 70 65,4 Absorbowana energia uderze¬ nia przy próbie Charpy^o C —84 —84 —84 —18 Kg-m Powyzej 6,9 Powyzej 6,9 Powyzej 6,9 11,2 111111 1) Ceq = C+ Si + — Mn +— Ni + — Cr + — Mo + V 24 40 14 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na za¬ laczonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykres zaleznosci energii absorbowanej przy pró¬ bie udarnosciowej Charpy'ego od zawartosci Ni— —(Cr+Mo), fig. 2 przedstawia zaleznosc zawartosci V, B i Nb do Ni—(Cr+Mo) w stali z fig. 1 na jej plastycznosc, fig. 3 przedstawia przemiane stali podczas jej ciaglego ochladzania w czasie obróbki cieplnej, fig. 4 przedstawia zaleznosc czasu ochla¬ dzania stali od jej skladu chemicznego, fig. 5a przed¬ stawia fotografie struktury stali doswiadczalnej poddanej innej obróbce cieplnej, rózniacej sie warunkami chlodzenia okreslonymi niniejszym wy¬ nalazkiem, fig. 5b przedstawia fotografie mikro¬ struktury stali wedlug niniejszego wynalazku, fig. 6 do 7 przedstawiaja wykresy, umozliwiajace po¬ równanie wlasnosci stali wedlug niniejszego wy¬ nalazku, i stali konwencjonalnej, a fig. 6 przed¬ stawia zaleznosc granicy plastycznosci od równo¬ waznika weglowego stali, fig. 7 przedstawia fun¬ kcje szybkosci pekania granic spodny w stali wedlug niniejszego wynalazku i temperatury wstepnego podgrzewania, fig. 8 przedstawia zaleznosc miedzy energia uderzenia, która stal wytrzymuje a tempe¬ ratura podgrzewania stali podczas spawania, a fig. 9 przedstawia zaleznosc energii uderzenia, która stal wytrzymuje, od czasu ochladzania.Stal wedlug niniejszego wynalazku o wysokiej plastycznosci, wysokiej granicy plastycznosci i du¬ zej wytrzymalosci na rozciaganie zawiera: 0,05— —0,11% C, 0,05—0,60% Si, 0,10—0,60% Mn, 3,3—8,0% Ni, 0,15—1,30% Cr, 0,15—0,80% Mo i 0,01—0,09% Al. Jezeli okazuje sie to niezbedne, powinna ona zawierac najwyzej 0,03% V, najwyzej 0,004% B i najwyzej 0,04% Nb.Jak wiadomo, glównym czynnikiem wplywajacym na wytrzymalosc stali jest C. Zbyt wysoka zawar¬ tosc C obniza jednak plastycznosc stali dopóty, do¬ póki zawartosc wegla nie sprowadza stali do stru¬ ktury martenzytycznej. Przy spawaniu tego rodza- 30 35 40 50 60 65 ju stali zbyt wysoka zawartosc wegla powoduje podwyzszanie hartownosci spawanej czesci, pod¬ danej podgrzewaniu podczas spawania dopóty, do¬ póki w stali nie zaczna powstawac pekniecia spo¬ iny. Obniza sie wtedy plastycznosc i wytrzymalosc tej czesci, która poddano nagrzewaniu. Aby zapo¬ biec tworzeniu sie struktury martenzytycznej a po¬ lepszyc spawalnosc stali zawartosc wegla w niej powinna byc nizsza od 0,11% lecz powinna byc wyzsza niz 0,05%, a to celem zapewnienia wysokiej granicy plastycznosci stali.Wyzsza od 0,05% zawartosc Si jest naturalna konsekwencja procesu wytwarzania stali lecz za¬ wartosc wyzsza od 0,60% pogarsza spawalnosc sta¬ li i jej odpornosc na uderzenia. Wzrost zawartosci Mn powyzej 0,60% podwyzsza tendencje do harto¬ wania sie stali to jest powstawania struktury mar¬ tenzytycznej, co powoduje, ze czesc spawanej stali poddana nagrzewaniu staje sie twarda, wzrasta po¬ datnosc na wystepowanie pekniec a maleje jej pla¬ stycznosc. Przyczyna tego wlasnie zjawiska jest ni¬ ska zawartosc Mn. Nalezy dodac przy tym, ze za¬ wartosc manganu wyzsza od 0,10% jest niezbedna w procesie wytwarzania stali.Najwieksze znaczenie dla wytwarzania struktury bainitycznej stali maja Ni, Cr i Mo. One wlas¬ nie okreslaja plastycznosc i wytrzymalosc stali. Dla zapewnienia wysokiej granicy plastycznosci stali o strukturze bainitycznej wymagana jest minimalna zawartosc 0,15% Cr i 0,15% Mo. Najwazniej¬ szym elementem zapewniajacym wytrzymalosc stali jest Ni; w powiazaniu z Cr i Mo umozliwia on uzyskanie wysokiej plastycznosci i wytrzymalosci.W przedstawionej na fig. 1 zaleznosci energii ab¬ sorbowanej przy próbie Charpy^o w temperatu¬ rze —70°C, dla stali o granicy plastycznosci po¬ wyzej 80 kG/cm2. Sklad grupy niezbednych do¬ datków Ni, Cr i Mo, to znaczy parametr Ni — — (Mo + Cr)% wplywa na udarnosc stali o drott* nokrystalicznej strukturze bainitycznej. Dla otrzy-& 79353 6 mania udaniosci wyzszej od 7,0 kGm w niskich temperaturach zawartosci Ni — (Cr + Mo) musi byc w granicach 3,0—7,7§/t. Jezeli zawartosc Ni — (Cr + + Mo) jest nizsza od 3,0*/«, to zawartosc Ni w stali jest za niska a zawartosc Cr i Mo — zbyt wysoka.Rezultatem tego Jest spadek udarnosci w niskich temperaturach. Gdy zawartosc Ni jest wyzsza od 8,0*/i a wiec jest za wysoka, uzyskanie wysokiej udarnosci jest niemozliwe. Pozostawiajac minimal¬ ne wymagania 0,30*/t zawartosci Cr + Mo i u- wzgledniajac wspomniana wyzej zaleznosc, uzys¬ kuje sie wymaganie zawartosci Ni w granicach 3,3—8, Zawartosc kazdego ze skladników Cr i Mo po¬ winna wynosic powyzej 0,15*/t, co umozliwia otrzy¬ manie stali o drobnokrystalicznej strukturze bai- nitycznej o wysokiej granicy plastycznosci. Gdy zawartosc Cr przekracza l,3*/t, nie wykazuje juz wplywu na dalszy wzrost udarnosci stali i odpor¬ nosci jej na uderzenia poniewaz zawartosc zarów¬ no C jak i Mn jest wtedy zbyt niska, wobec wy¬ magan stawianych przez obróbke cieplna wedlug niniejszego wynalazku. Pogarsza sie ponadto spa- walnosc stali. Jest to powodem dla którego za¬ wartosc Cr wyznacza sie w granicach 0,15—l,30*/t.Przy zawartosci Mo wyzszej od 0,80% granica plastycznosci stali przesuwa sie zbyt wysoko, co polaczone jest z obnizeniem udarnosci i wzrostem podatnosci spoin na pekniecia. To jest przyczyna, dla której zawartosc Mo powinna lezec w granicach 0,15—0,8Vt.Al jest niezbedne do odtlenienia, i tworzenia drobnokrystalicznej struktury stali, zwlaszcza gdy jego zawartosc wynosi 0,01—0,09^/t. Zawartosc Al powyzej 0,l9/« obniza odpornosc stali na uderze¬ nia. Prawie ten sam wplyw maja Ti i Zr, dla¬ tego tez one maja byc uzyte do odtleniania i uzys¬ kiwania struktury drobnokrystalicznej. Wystarcza¬ jaca do tego celu jest zawartosc Ti rzedu 0,001— O/lWt i Zr rzedu od 0,001*/t do 0,05*/«.V, B i Nb maja wazne znaczenie dla uzyskania wysokiej granicy plastycznosci. Do okreslonej stali mozna dodac jeden lub wiecej niz dwa sposród tych skladników, pod warunkiem, ze zawartosc kazdego z nich lezy w granicach nie powoduja¬ cych jeszcze zauwazalnego spadku plastycznosci.Na fig. 2 przedstawiono zaleznosc energii zaabsor¬ bowanej podczas próby udarnosciowej Charpy'ego od zawartosci Ni — (Cr + Mo) w stali przy tempe¬ raturze —70°C, co oznacza w praktyce zaleznosc plastycznosci stali od zawartosci tych dodatków.Jak to w sposób oczywisty z fig. 2 wynika, dla stali, wedlug niniejszego wynalazku, o duzej udar¬ nosci, wysokiej granicy plastycznosci i wysokiej wytrzymalosci na rozciaganie, dodatek V nie wplywa dodatnio na udarnosc. Zaleca sie wiec zasadniczo nie dodawac tego skladnika; jezeli do¬ datek V jest niezbedny dla podwyzszenia granicy plastycznosci, jego zawartosc nie powinna prze¬ kraczac 0,03*/t. Analogicznie, zawartosc B powinna byc nizsza od 0,004#/#, a zawartosc Nb — nizsza od 0,04#/« tak, aby nie bylo zauwazalnego spadku udarriosci stali. Wprowadzanie tych dodatków do stali mozliwe jest, o ile jest to niezbedne. W sklad stali moga tez wchodzic pewne, niemozliwe do usuniecia zanieczyszczenia.Dane, dotyczace obróbki cieplnej stali o wyso¬ kiej odpornosci na udary, wysokiej granicy pla- 5 stycznosci d wysokiej wytrzymalosci na rozcia¬ ganie wedlug niniejszego wynalazku sa podane nizej. Fig. 3 przedstawia wykres przemiany, wy¬ stepujacej przy ciaglym chlodzeniu od tempera¬ tury nagrzewania, wynoszacej wedlug niniejszego io wynalazku 850°C dla stali zawierajacej:'0,10*/# C, 0,25f/t Si, 0,35V« Mn, 4,8lV# Ni, 0,68Vt Cr, 0,3tf/t Mo i 0,025Vt Al. Os rzednych wyskalowana jest w jednostkach temperatury (°C), a os odcietych przedstawia w skali logarytmicznej czas (w se- 15 kundach), poczynajac od chwili, w której stal po¬ siada temperature 800°C. Zakresy przemiany sa oznaczone literami: A — zakres struktury auste¬ nitycznej, Fm — zakres struktury ferrytycznej, B — zakres struktury bainitycznej i M — zakres 20 struktury martenzytycznej.Unia przechodzaca przez punkty a, b, e okresla punkt rozpoczecia przemiany martenzytycznej (punkt Ms), linia przechodzaca przez punkt fig okresla punkt zakonczenia przemiany martenzy- 25 tycznej (punkt Mf), a linia przechodzaca przez punkty g i h jest linia zakonczenia przemiany bainitycznej. Krzywa chlodzenia 1 jest krzywa chlodzenia krytycznego, przy którym tworzy sie stal o strukturze martenzytycznej, krzywa 2 jest 30 krzywa chlodzenia krytycznego nie przechodzaca przez punkt Mf, a krzywa 3 jest krzywa chlodze¬ nia krytycznego, przy którym tworzy sie struk¬ tura ferrytyczna.Rozwazajac warunki chlodzenia stali do tempe- 35 ratury 400CC, to jest w przyblizeniu temperatury odpowiadajacej punktowi Ms, ferryt staje sie osno¬ wa stopu podczas chlodzenia z predkoscia mniej¬ sza od predkosci okreslonej krzywa 3 do odpo¬ wiedniego obnizenia odpornosci na udary i gra- 40 nicy plastycznosci. Struktura martenzytyczna two¬ rzy sie przy wolniejszym ochladzaniu, niz okres¬ lone krzywa 1, kiedy to otrzymuje sie wysoka wytrzymalosc stali lecz przy znacznie obnizonej udarnosci. Tak wiec, aby zapobiec tworzeniu 45 struktury martenzytycznej lub ferrytycznej krzywa chlodzenia od 800°C do 400°C musi przebiegac miedzy krzywymi 1 i 3. Czas chlodzenia od 800°C do 400°C powinien trwac od Ti do T*. Przy chlo¬ dzeniu od 400°C do 200°C, to znaczy do tempera- 50 tury odpowiadajacej w przyblizeniu temperaturze punktu Mf, osiaga sie ja w czasie T3.Tworzenie struktury martenzytycznej odbywa sie w strefie, polozonej miedzy punktami Ms i Mf.Aby wiec warunki chlodzenia nie ominely linii 55 f—g, czas chlodzenia od 400°C do 200°C moze za¬ konczyc sie w czasie dluzszym od T3 tak, ze krzywa chlodzenia nie przechodzi przez punkt Mf lecz przechodzi po linii g—h. Zakonczenie prze¬ miany struktury bainitycznej nastepuje w chwili, 60 gdy caly material uzyska drobnokrystaliczna struk¬ ture bainityczna. Jak wiec wynika z wyzej opi¬ sanego procesu, mozliwe jest uzyskanie drobno¬ krystalicznej struktury bainitycznej, bez tworzenia sie martenzytu, przez ochladzanie stali od 800°C w do 400°C w czasie od Tj do T$ sekund, a nastep-79353 nie przez ciagle jej ochladzanie od 400°C do 200°C w czasie dluzszym od T3 sekund do zakonczenia procesu przemiany. Okreslone praktycznie czasy wynosza Ti — 2 sek, T2 — 100 sek, T3 — 50 sek.Tablica 2 przedstawia wyniki uzyskane przy róznych czasach chlodzenia Ti, T2 i T3 dla prób¬ nych partii stali wedlug niniejszego wynalazku.Na fig.. 4 przedstawiono zaleznosc czasu ochla¬ dzania Ti, T2 i T3 od skladu chemicznego stali.Na osi rzednych odlozone sa w skali logarytmicz- 10 8 tyzacji wynoszacej 850°C i hartowanie w wodzie.Fig. 5 przedstawia mikrostrukture stali, otrzy¬ manej przez ochladzanie stali w zakresie tempera¬ tur od 800°C do 400°C w ciagu 32 sek, a na¬ stepnie przez powolne, ciagle jej chlodzenie w za¬ kresie temperatur od 400°C do 200°C w czasie 318 sek w warunkach, okreslonych wedlug niniejsze¬ go wynalazku.Porównujac obydwie mikrostruktury mozna za¬ uwazyc, ze otrzymana przez hartowanie w wodzie 0 — 1 2 4 5 " 6 7 9 C 0,067 0,069 0,069 0,070 0,10 0,07 0,070 Si 0,21 0,25 0,23 0,22 0,25 0,22 0,05 Mn 0,43 0,44 0,45 0,42 0,35 0,32 0,60 P 0,010 0,011 0,012 0,011 0,006 0,007 0,008 S 0,006 0,005 0,006 0,012 0,012 0,012 0,010 Ni 4,68 5,25 7,51 4,58 4,81 5,26 4,43 1 Cr 1,24 0,59 0,56 0,96 0,68 1,20 0,55 ablica 2 Mo 0,46 0,24 0,22 0,41 0,32 0,42 0,74 Al 0,021 0,028 0,031 0,012 0,025 Ti 0,005 0,025 Ti 0,014 0,019 Ti 0,014 V ~ — — — — — — B — — — _. — 0,0032 Nb ~\T — — —.— — — Ceqi) 0,63 0,46 0,51 0,56 0,51 0,61 0,57 Ti (sek) 2,0 1,6 1,9 1,7 2,0 1,8 1,6 T2 (sek) 105 110 2000 120 100 180 470 T3 (sek) 48 35 27 21 50 41--' 38 *) Ceq.: jak w tabl. 1 nej czasy Ti, T2 i T3, a na osi odcietych — suma zawartosci Ni, Cr i Mo (%) jako najwazniejszych dla tworzenia struktury bainitycznej elementów.Z fig. 4 wynika, ze ze wzrostem zawartosci Ni + + Cr + Mo w stali rosnie czas Ti, jednak nie przekracza 2 sekund. Czas T2 osiaga wartosc mi¬ nimalna 100 sek przy zawartosci Ni + Cr + Mo rzedu 6—7%, a czas T3 wartosc maksymalna — 50 sek przy zawartosci Ni + Cr + Mo rzedu 6,5— 7%.Z powyzszych danych widac, ze mozna otrzymac stal o drobnokrystalicznej strukturze bainistycz- nej, ochladzajac ja nieprzerwanie, w zakresie tem¬ peratur od 800°C do 400°C w czasie 2—100 sek., a nastepnie w zakresie temperatur od 400 do 200°C w czasie dluzszym od 50 sek. Z punktu widzenia przemiany z fig. 3, mozliwe jest uzyskanie stali o drobnokrystalicznej strukturze bainitycznej, ochladzajac ja od 800°C do 400°C w czasie 2— 100 sek, a nastepnie chlodzac ja od 400°C do 200°C w czasie dluzszym od 50 sek obchodzac warunki chlodzenia okreslone krzywa f—g lecz zachowujac te warunki gdy nastapilo juz zakonczenie prze¬ miany wedlug krzywej g—h.Potwierdza powyzszy wywód fig. 5a, na której przedstawiono mikrostruktury stali, zawierajacej 0,10% C, 0,25% Si, 0,35% Mn, 4,81% Ni, 0,68% Cr, 0,32% Mo i 0,025% Al. Strukture tej stali otrzy¬ mano przez ogrzewanie do temperatury austeni- 45 50 55 struktura stali jest struktura martenzytyczna.Struktura otrzymana przez ochladzanie w wa¬ runkach wedlug niniejszego wynalazku a pokazana na fig. 5b jest drobnokrystaliczna struktura bai- nityczna bez sladów struktury martenzytycznej.Z fig. 5b widac wyraznie, ze stal ochladzana spo¬ sobem wedlug wynalazku posiada strukture za¬ pewniajaca duza odpornosc na udary i wysoka granice plastycznosci i to jeszcze przed odpusz¬ czaniem, jakiemu musi byc poddana konwencjo¬ nalna stal o duzej odpornosci na udary, wysokiej granicy plastycznosci i wysokiej wytrzymalosci na rozciaganie. Jeszcze wyzsza odpornosc stali na uderzenia i bardzo wysoka plastycznosc stali u- zyskuje sie przez jej odpuszczenie ponizej punktu przemiany Ai.Kilka odmian stali wedlug niniejszego wynalaz¬ ku podano w tablicy 3, na której podane sa skla¬ dy chemiczne, warunki obróbki cieplnej oraz wlasnosci mechaniczne stali o duzej udarnosci, wy¬ sokiej granicy plastycznosci i wysokiej wytrzyma¬ losci na rozciaganie. Jak wyraznie widac, udar- nosc stali jest bardzo wysoka i bez stosowania odpuszczania. Po odpuszczaniu mozna otrzymac jeszcze wieksza plastycznosc. Oznaczenia 6—10 na fig. 3 wskazuja, ze przy czasie chlodzenia w za¬ kresie temperatur od 400°C do 200°C mniejszym od 50 sek nie nastepuje przecinanie linii t—g, jak widac na fig. 7.79353 9 io co CO i-H cu VE-70 (Kg-m) 1 (•/•) TuipzjarMOd 5ta^qn Wydlu¬ zenie °/o (sUiui/B^) aiuB^fepzai bu OSOfBUljCzjaiCAk (guiui/3x) TOSOUZOityS -B|d BDTUBJf) (0) BiuBzozsndpo Bjn;Bjaduiax H 3 a- 2 rH CU Eh ^S 1 ^ o1 CU U PQ r-< < o § § CO Ph G 8 55 o ^ » O^ t^ [; CO^ CC; Ir-; i* ^" i* co" i" cT rH t-H ^ to^ CC; CC; ^ CO^ co" ocT cnT csf co" oo" co co co co m io ***** O^ lO^ O^ io O O co" co" o" ocT co" iT rH rH CM rH rH rH « M °„ ^ ° N o" cT cxT "^" aT i-T O Oi Q C5 CO W rH rH "^ tH^ CC; 00^ to^ C^ cm io" oo co" o-" có" O! 00 CO CO 00 O O O O O O | 00 00 00 CO 00 IO IO IO IO IO ' co ^ cm co Tt< cm CO IO 00 CO IO O IO rH CO Tjl Oi CO tJH C5 C- ^f CM t tJ< CO CO CO IO rH CO rH co ^ io^ ir^ io^ io^ cT cT cT ©* o* cT 1 i 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 H 00 W H N W CM CM rH CO rH CM .^h o^ o^ o^ ©^ c; © c^ o" ©" ©" ©" ó" cT © 3J ^J N H W tJ^ CM^ CS^ CM ^ CO o" o" o o" o* o* ""l1 Oi IO CO CO ~- cm io^ co^ io^ © g rn" o" o" o" o" cj- 0O IO £"- rH 00 rH to w co io m co Th io* t" t" ^r ^ «Q io o co cmi cq O O rH O rH rH °l *. ° ° *-£. ° o o cT o" o ©" O H W N H © rH rH rH rH rH O o^ ©^ © c; © ©^ cT cT o' cT o" cT 00 ^t W IO N IO T^ Tj< IO ^ Tf 00 ©" cT ©" ©" ©" ©" rH IO Oi CO CM IO W N CN N (N CN o" ©" o" o" ©" o" l ffl H O) O CO CO Oi CO C- O ©^ © ©^ © © rH ©" ©" ©" ©" ©" ©~ H N (O ^ IO H co OO^ Ci^ 0C; 00^ £"- CO "^ rH CO cT ©" r-T oo" uo" ccT oo" o* r^ r-^CO^OO^CO f- ^O O IO c^io^cNriCorr-re^rcio" COCOCOCOCOt*-D-|t ifl H CJ C) W O ifl IO W co"E^oo"orr-r HHHHMNMpqN HCO^000000O)O00 co" oo" rH* ,-T oo" oo" cT c-^ oo" HHNOocoaooco r-i i-i rH t-{ CO^C^CO^^i-H.CO^CO.CO.O-l cNic^co"có"Ti^co"cb"cicNr OOOOiOiOOOOOOOO rH rH rH ¦ i O O O O O O O O O LO CO 00 00 CO 1 ' 00 IO IO IO IO IO IO OlOC^OOOOClCNCO COffi^OOlfllflHN 00 N M N CO 00 rH rH Ol00^N^O^G IO o ©^ ©" nin-nn CO CO CO CO CO CO CO CO 1 cm i 00" CO rH y* o o cn" oo" 6* CO ©. lO^ co" t" CM y-t CO rH I-i lO^ O cq" tjT 00 O 1-^ ° 1 00 IO ' CM IO rH CO 00 (M y-t to o" 1 1 1 IO CM .^ ^ H o o r-T co CM io" CM rH o" o o" 00 o" CM CM o* o" rH rH lii co CO^ 00^ Oi^ r-^ T}^ r-^ CM^ cm cnT tjT ^£ co" io" i* rH rH rH rH rH rH io^ co^ ir^ r-^ io^ co^ Tt^ qf rH p oo" co" oi" co" ub CO CD CO CO- CO ($ O^ C^ C^ lO^ O^ lO^ O^ t^ I^ rH r-Tj r-f « to" rH rH CM CM (M CM rH oo, cn^ oc^ io^ q± c^ co" io" r-T co" co" crT cT H m S S 3 Qj- S CM CO. 00^ rH^ CC; ^ CO^ cT o cT -^ io' cT io O Oi Ci Oi Oi Q? oi 1 | O O O O O CN rH rH CM CO CO CM t» N C* D- IO 00 CO rH 00 rH CO t^- 00 i-\ rH Oi 00 r-i CO OS t- to.CM 0O W Ol N ^ CO Oi o 1 t ca ^ o rH CM IrH C5 O; gn o o CM <3? 00 cT 00 L-; 1-t rH o Q Oi o Q^ o" to IO o' rH o" o o T*H cT CN CO Tl< IO CO tj» 00 t* t* t c» t* t* o oo" IO. r-T to * to, rH oo rH IO cd^ Q5 rH CM to 3 1 CN 8- o 1 00 Oi rH rH ._, o o IO o* co o y-t o cT s cT o to^ cT o g o" o o Q ^1 rH* rH CC; cm" to * L-" es Oi o * CM s to co Oi cT rH wH. o o" o o 1 3 2.. o o s co¬ co CM o cT o cT co lO^ o 5. cT o 00 o o o l-1 co" <7l co" to * a co" Oi o io" Oi o Q0 rH CM- to rH o" cT CM CM o ^L o o CO- cp" CO rH 00 rH CM .rH 23 o o o s- Oi 00^ o' CM rH cT 8 CO^ cT co lO^ cT co I o^ 1 co" o cT r"« s O a 5 Jh -O CU 'O o tH 3 s CU J2 g "8 rH ¦8 CA a u 3 ¦a CU O11 79353 12 Ponizej podano porównanie wlasnosci stali we¬ dlug niniejszego wynalazku ze stosowana dotych¬ czas stala, która poddano hartowaniu i odpusz¬ czaniu. Fig. 6 przedstawia zaleznosc granicy pla¬ stycznosci stali próbnej od jej równowaznika weg¬ lowego (Ceq = C + 1/24 Si + 1/6 Mn + 1/40 Ni + + 1,5 Cr + 1/4 Mo + 1/14 V). Krzywa 1 na fig. 6 przedstawia wlasnosci hartowanej i odpuszczanej stali typu stosowanego uprzednio. Krzywe 2, 3 i 4 przedstawiaja wlasnosci róznych stali po obróbce cieplnej, a mianowicie: krzywa 2 przedstawia wlas¬ nosci stali nieodpuszczanej, krzywa 3 — wlasnos¬ ci stali odpuszczanej w temperaturze 580°C, a krzy¬ wa 4 — wlasnosci stali odpuszczanej w tempera¬ turze 580°C zawierajacej dodatki V, B i Nb. Z po¬ wyzszego widac wyraznie, ze stal wedlug niniej¬ szego wynalazku posiada wysoka granice plastycz¬ nosci przy nizszym równowazniku weglowym, niz stale typu konwencjonalnego. Przy takiej samej granicy plastycznosci stal wedlug niniejszego wy¬ nalazku zawiera niniejszy równowaznik weglowy, niz stale typu konwencjonalnego, co zapewnia jej lepsza spawalnosc.Fig. 7 porównuje stal wedlug niniejszego wyna¬ lazku ze stala typu konwencjonalnego z punktu widzenia podatnosci na powstawanie pekniec spoin przy spawaniu. Na osi rzednych odlozono procent pekniec w strefie przejsciowej zlacza spawanego laczacego dwa elementy zukosowane, wykonanego w okreslonych temperaturach.Krzywa 1 dotyczy konwencjonalnej stali harto¬ wanej i odpuszczanej typu uprzednio stosowanego, o granicy plastycznosci rzedu 63 kG/mm2, krzywa 2 dotyczy stali wedlug niniejszego wynalazku, cha¬ rakteryzujaca sie wysoka odpornoscia na udary i wysoka granica plastycznosci rzedu 80—90 kG/mm2. Z porównania tych krzywych wynika, ze w stali wedlug niniejszego wynalazku pekniecia spoin przy niskich temperaturach podgrzewania wstepnego nie wystepuja. Innymi slowy, nie jest podatna na powstawanie pekniec spawanych, i po¬ siada wystarczajaco dobra spawalnosc.Na fig. 8 przedstawiono porównanie miedzy róz¬ nymi stopniami zniszczenia próba wytrzymaloscio¬ wa na udarnosc próbki stali poddanych podgrze¬ waniu wstepnemu przed spawaniem. Na osi rzed¬ nych odlozono wartosc energii uderzenia próbki na¬ grzanej do okreslonej temperatury, a na osi odcie¬ tych — temperatury nagrzewania przy spawaniu.Krzywa 1 przedstawia zachowanie sie konwencjo¬ nalnej stali poddanej hartowaniu i odpuszczaniu, posiadajacej granice plastycznosci rzedu 100 kG/mm2, a krzywa 3 — zachowanie sie stali we¬ dlug niniejszego wynalazku. Wynika z nich, ze polaczone próbki ze stali wedlug niniejszego wy¬ nalazku sa mniej zniszczone, niz analogiczne prób¬ ki uzywanych dotychczas stali konwencjonalnych.Na fig. 9 przedstawiono przykladowo zaleznosc wytrzymalosci pokruszonej strefy polaczonych próbek udarnosciowych od czasu chlodzenia stali w zakresie temperatur 800°C do 500°C.Krzywa 1 dotyczy konwencjonalnej stali har¬ towanej i odpuszczanej, posiadajacej granice pla¬ stycznosci rzedu 63 kG/cm2, krzywa 2 dotyczy har¬ towanej i odpuszczanej stali o granicy plastycz¬ nosci rzedu 100 kG/mm2, a krzywa 3 dotyczy stali wedlug niniejszego wynalazku. Widoczne jest wy¬ raznie, ze udarnosc stali wedlug niniejszego wy- 5 nalazku obniza sie nieznacznie przy powolnym chlodzeniu. Jest wiec oczywiste, ze stal wedlug niniejszego wynalazku ma wlasnosci lepsze, niz stale typu konwencjonalnego.Reasumujac, stal wedlug niniejszego wynalazku 10 jest stala nowego typu, o strukturze bainitycz- nej, o wysokiej odpornosci na udary, wysokiej granicy plastycznosci i wysokiej wytrzymalosci na rozciaganie. Zaprzecza to powszechnemu mniema¬ niu, ze stal o strukturze bainitycznej charakte- is ryzuje sie niska granica plastycznosci i mala udarnoscia. Nie bylo wiec mozliwe dotychczas otrzymanie stali o strukturze bainitycznej po¬ siadajacej duza odpornosc na udary, wysoka gra¬ nice plastycznosci i wysoka wytrzymalosc na roz- 20 ciaganie.Zatem niniejszy wynalazek ma wielka wartosc uzyteczna, umozliwiajac uzyskanie stali o struk¬ turze bainitycznej o wysokiej granicy plastycz¬ nosci i niskiej podatnosci do powstawania pekniec 25 w zlaczach spawalnych, które to pekniecia obni¬ zaja jej udarnosc. Stal wedlug niniejszego wyna¬ lazku charakteryzujaca sie wysoka odpornoscia na udary, wysoka granica plastycznosci i wysoka wytrzymaloscia na rozciaganie moze byc zatem 30 przeznaczona do wytwarzania wszelkich wyrobów stalowych jak plyty, rury, prety i drut jak rów¬ niez wyroby kute i odlewane. PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania stali o wysokiej udarnos- ci, wysokiej granicy plastycznosci i wysokiej wy- ^ trzymalosci na rozciaganie posiadajacej drobno^ krystaliczna strukture bainityczna, znamienny tym, ze stal o skladzie 0,05—0,11% C, 0,05—0,60% 2. Si, 0,10—0,60% Mn, 3,3—8,0% Ni, 0,15—1,30% Cr i 0,15—0,80 Mo, a ponadto zawierajaca jeden lub 45 wiecej niz dwa sposród nastepujacych dodatków stopowych: 0,01—0,09% Al, 0,001—0,15% Ti i 0,001— 0,05% Zr oraz Fe i pewne zanieczyszczenia trudne do usuniecia, przy czym zawartosc Ni — (Cr + Mo) jest równa 3,0—7,7%; po podgrzaniu powyzej 50 punktu przemiany A3 chlodzi sie w zakresie tem¬ peratur od 800°C do 400°C w czasie 2—100 se¬ kund, a nastepnie w zakresie temperatur od 400°C do 200°C chlodzi sie w czasie dluzszym od 50 sekund. 55

2. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1, znamien¬ na tym, ze stal zawierajaca ponadto jeden lub wiecej dodatków stopowych w postaci ponizej 0,03% V, ponizej 0,004% B i ponizej 0,04% Nb; po podgrzaniu powyzej punktu przemiany A3 60 chlodzi sie od 800°C do 400°C w czasie 2—100 se¬ kund, a nastepnie chlodzi sie w zakresie tempe¬ ratur od 400°C do 200°C w czasie dluzszym od 50 sekund.

3. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1, znamien- 65 na tym, ze stal która po podgrzaniu powyzej13 79353 14 punktu przemiany A3 chlodzi sie w zakresie tem¬ peratur od 800°C do 400°C w czasie 2—100 se¬ kund, ochladza sie do temperatury 400°C nie przekraczajac temperatury punktu Mf do tempe¬ ratury otoczenia.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze stosuje sie stal zawierajaca ponadto jeden, lub wiecej niz dwa sposród dodatków stopowych w postacj: ponizej 0,03% V, ponizej 0,004% B i ponizej 0,04% Nb.

5. Sposób wytwarzania stali wedlug zastrz. 1, 10 znamienny tym, ze stal odpuszcza sie w tempe¬ raturze, nizszej od temperatury przemiany Aj.

6. Sposób wytwarzania stali wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stal odpuszcza sie w tempe¬ raturze, nizszej od temperatury przemiany Ai.

7. Sposób wytwarzania stali wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze stal odpuszcza sie w tempe¬ raturze nizszej od temperatury przemiany Aj.

8. Sposób wytwarzania stali wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze stal odpuszcza sie w tempe¬ raturze nizszej od temperatury przemiany Aj. 20 18 3 2^ "T o a ** Xl * *0 N 1- L. Q- Q_ ^ o. o o ¦* § * Si* -O O o r. o o N o 'o* i_ o c LU 16 U 12 10 8 6 4 2 L . 7.0 kGm( ¦o / / / / O 20 ,^ o * 18 o «_ *»,. = h 16 £ ** 15 »,, -O N U C »- o. o. ^* **"** 4 O N £ 12 0^10 i ™ 6 g» 8 ¦e | 1 S 6 a i: a u o '5 i 2 c UJ L . / \ /0.0IINb \ / 0.0020B \ 1 o \ / 0.030V \ / 0.04Nb \ / 0.0022B '7.0kGmJ0(S)hBo.Q3N / 0.0667 o o 0.I06V i i i i i ^^T i i 2 3 4 Zawartosc Ni-(Cr+Mo)w [%] Zawartosc Ni-(Cr+Mo) w [%] Fig.1 Fig.279353 Czas chlodzenia od 800°C Fig.3 OT i/i ^ ^ c a» N TJ O •V* ¦C o (A o N O 2000 1000 600 600 400 200 100 80 60 40 20 10 6 6 4 2 1 T--100 T3-50S *_.AJ£L_ Tf2S 3 4 5 6 7 8 9 Zawartosc Ni*Cr+Mowr%] Fig.A7MS8T ftOl -100f E 'Oh 601 sol *0h 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.6 Równowaznik weglowy w (%] Fig.6 O 50 ' 100 110 200 250 Temporututawttefjntgo podgrzewania w tC*J Fig.7 FI6.5 a. b79353 u k ,. E E r u ¦£ 12 o LO 10 W X m E o s -o o e a 3 2h ^o Przy zachowaniu czasu chlodzenia od 800°C do 500°C- 25 sek. 0 200 400 600 800 1000 1200 U00 Temperatura podgrzewania przy spawaniu w I°C] Fig.8 O o O . -O* 12 O in 10 in x in CM E 6 u O 2 "O 3 0 20 40 60 80 100 120 Czas chlodzenia od 800°C do 500°C w [sek] Fig.9 PN-l z. 44M/75 Cena 10 zl PL PL