PL79948B1 - - Google Patents

Description

Sposób otrzymywania stali o wysokiej wytrzymalosci na rozciaganie Przedmiotem Wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia Stali o wysokiej wytrzymalosci na Rozciaganie (przeznaczonej na konstrukcje spawane.Jak to widac z tabeli 1 zalaczonej do opisU, zna¬ ne stale o wysokiej wytrzymalosci na rozciaganie przeznaczone na konstrukcje spawane Otrzymuje sie przy zastosowaniu obróbki cieplnej polegajacej na hartowaniu i odpuszczaniu w celu zwiekszenia wytrzymalosci na rozciaganie i odpornosci na dzia¬ lanie karbu. Stale te maja po takiej obróbce struk¬ ture martenzytyczna odpuszczania.Dlatego tez stal o wysokiej wytrzymalosci pod¬ dana takiej obróbce cieplnej znanymi sposobami wykazuje wysoki stosunek granicy plastycznosci do wytrzymalosci na rozciaganie ale pózniej, po obcia¬ zeniu, jej odksztalcenie i energia zuzyta na zerwa¬ nie sa raczej niewielkie co powoduje mala odpor¬ nosc na spietrzenia naprezen w konstrukcji.Ponadto wspólczynnik bezpieczenstwa takich kon¬ strukcji musi ulegac zmianie odpowiednio do sto¬ sunku granicy plastycznosci do wytrzymalosci na "rozciaganie i jest koniecznym zapewnianie wyso¬ kiego wspólczynnika bezpieczenstwa odpowiednio do wzrostu wspomnianego stosunku.Stad lez gdy stosunek ten wzrasta, naprezenia dopuszczalne dla stali musza byc niskie a z dru¬ giej strony grubosc blach konstrukcji spawanej wzrasta. Ponadto taka stal o wysokiej wytrzyma- lesci na rozciaganie przy hartowaniu i odpuszcza¬ nia musi byc odpuszczana w wysokiej tempera- 2 turzej na ptzyklad ponad Gtft)0^ w celu zwieksze¬ nia jej odpornosci na dzialanie karbu* Ze wzgledu na takie zachowanie sie stali zawar¬ tosc skladników stopowych musi byc wysoka w ce- 5 lu uzyskania odpowiedniej wytrzymalosci. Tak wieG gdy wytrzymalosc stali sie zwieksza, równowaznik wejglowy (Qq = C + 1/24 Si + l/g Mn + 1/40 Ni 4- 1/5 Cr 4- 1/4 Mo 4- 1/14 V) wzrasta równiez.Dlatego tez, poniewaz w stalach tych wystepuje io znaczna sklonnosc strefy przejsciowej spawania do utwardzania, wrazliwosc tych stali na powstawanie pekniec w spoinie wzrasta i w zwiazku z tym tem¬ peratura wyzarzania w celu zapobiegniecia powsta¬ waniu tych pekniec musi byc wysoka, tak jak to 15 widac w tabeli 1.Ze wzgledu na wyzej wspomniane wady znanych stali celem wynalazku jest otrzymanie stali o wy¬ sokiej wytrzymalosci na rozciaganie odznaczajacej sie wysoka odpornoscia na dzialanie karbu i do- 20 bra spawamoscia oraz posiadajacej strukture baini- tyczna.Cel ten osiagnieto przez dobranie odpowiedniego skladu chemicznego stali oraz wlasciwego sposobu obróbki cieplnej. 25 Zostalo stwierdzone, ze stal taka powinna miec nastepujacy podstawowy sklad: 0,05—0,15°/o C, 0,05—0,6% Si, 0,1—1,4% Mn, 0,5^,5% Ni, 0,1— —1,4% Cr i 0,1—0,8% Mo, a ponadto powinna za¬ wierac Al i/lub Ti w ilosciach odpowiednio 0,01— so —0,09% i 0,001—0,15%, przy czym sumaryczna za- 79 948?9d4s wartosc Mn, Ni, Cr i Mo zostala okreslona w gra¬ nicach 1,6—4,2%, a reszte stanowi Fe i pewne trudne do usuniecia zanieczyszczenia.Stal o powyzszym skladzie, zgodnie ze sposo¬ bem wedlug wynalazku poddaje sie obróbce ciepl¬ nej polegajacej na podgrzaniu powyzej tempera¬ tury przemiany A3 a nastepnie, w przypadku gdy sumaryczna zawartosc Mn, Ni, Cr i Mo wynosi od 1,6 do 3,2%, chlodzeniu od temperatury 800°C do 500°C w ciagu 2^1 do 54 sekund i dalej od 500°C do 200°C w czasie dluzszym niz 15 sekund, w przyipad- ku sumarycznej zawartosci Mn, Ni, Cr i Mo od 3,2— —3,8% chlodzeniu od 800°C do 500°C przez 2,3 do 70 sekund i dalej od 50O°C do 2O0°C w czasie dluz¬ szym niz 20 sekund i wreszcie w przypadku suma¬ rycznej zawartosci Mn, Ni, Cr i Mo od 3,8 do 4,2% chlodzenia od 800°C do 500°C przez 2,4 do 80 se¬ kund i dalej od 50O°C do 200°C w czasie dluzszym niz 24 seikundy otrzymujac w ten sposób stal o wy¬ sokiej wytrzymalosci na rozciaganie nadajaca sie na konstrukcje spawane i posiadajaca strukture bainityczna.Dobór skladu chemicznego stali oraz obróbka cieplna stali sposobem wedlug wynalazku zostana objasnione bardziej szczególowo ponizej w powola¬ niu sie na zalaczony rysunek, na którym fig. 1 przedstawia wykres ilustrujacy zaleznosc pomie¬ dzy zawartoscia Ni a udarnoscia stali okreslona metoda Charpy'ego na próbce z karbem trójkat¬ nym i wyrazona w ilosci energii zuzytej na zla¬ manie próbki, fig. 2 — wykres ilustrujacy zalez¬ nosc pomiedzy zawartoscia sumaryczna Mn, Ni, Cr i Mo a granica plastycznosci i wytrzymaloscia na rozciaganie stali otrzymanej sposobem wedlug wy¬ nalazku, fig. 3 — wykres ilustrujacy zawartosc V w stali otrzymanej sposobem wedlug wynalazku a granica plastycznosci i wytrzymaloscia na roz¬ ciaganie tej stali, fig. 4 — wykres ilustrujacy za¬ leznosc pomiedzy zawartoscia V w stali a jej udar¬ noscia okreslona metoda Charpy'ego na próbce z karbem trójkatnym i wyrazona iloscia energii zu¬ zytej na zlamanie próbki, fig. 5 — wykres prze¬ mian izotermicznych przy obróbce cieplnej stali sposobem wedlug wynalazku, fig. 6 — wykres ilu¬ strujacy zaleznosc pomiedzy sumaryczna zawarto¬ scia Mn, Ni, Cr i Mo w stali i czasem chlodzenia, fig. 7 — wykres przedstawiajacy zaleznosc pomie¬ dzy wartoscia równowaznika weglowego a wlasno¬ sciami mechanicznymi, fig. 8 i 9 fotografie mikro¬ struktur stali otrzymanej sposobem wedlug wyna¬ lazku.Przede wszystkim wazny jest sklad stali podda¬ wanej obróbce cieplnej wedlug wynalazku. Stal ta zawiera przede wszystkim 0,05—0,15% C, 0,05—0,6% Si, 0,1—1,4% Mn, 0,5^,5% Ni, 0,1—1,4% Cr i 0,1— —0,8% Mo jak równiez Al i/lub Ti w ilosci odpo¬ wiednio 0,01—0,09% Al i 0,001—0,15% Ti oraz, jesli potrzeba, dodatek jednego lub dwóch sposród na¬ stepujacych pierwiastków w wymienionych ilo¬ sciach: V ponizej 0,12%, Nb ponizej 0,04% i B po¬ nizej 0,005%.Gdy zawartosc C jest wieksza niz 0,15% strefa pozostajaca pod wplywem ciepla spawania moze ulec w znacznym stopniu utwardzeniu, moga po-r wstawac pekniecia w spoinie i po obróbce cieplnej 30 powstaje struktura marterizytyczna. Z tych tez wzgledów zawartosc wegla okreslono ponizej 0,15%.Natomiast ze wzgledu na zapewnienie wysokiej wytrzymalosci na rozciaganie zawartosc C wynosic 5 winna powyzej 0,05%. Gdy zawartosc Si siega po¬ wyzej 0,6% pogarsza sie spawalnosc stali podczas gdy zawartosc ponad 0,05% musi wystepowac ze wzgledu na sam proces wytwarzania stali. Z tych tez wzgledów przyjeto zawartosc Si w granicach 10 0,05—0,6%.Mn podobnie jak C stanowi skuteczny dodatek stopowy zwiekszajacy wytrzymalosc stali na roz¬ ciaganie jednakze gdy zawartosc tego pierwiastka wzrasta to podobnie jak w przypadku wegla po- 15 garsza sie spawalnosc stali. Tak wiec zawartosc Mn przyjeto powyzej 0,1% ze wzgledu na wytrzy¬ malosc na rozciaganie i jednoczesnie ponizej 1,4% ze wzgledu na spawalnosc i koniecznosc zapobie¬ gniecia powstawaniu struktury martenzytycznej po 20 obróbce cieplnej.Poniewaz Ni jest znany jako dodatek wplywajacy na poprawe odpornosci na dzialanie karbu okre¬ slono skuteczna zawartosc równiez i tego pierwia¬ stka. 25 Mianowicie na fig. 1 pokazano wykres ilustruja¬ cy wplyw zawartosci Ni na odpornosc stali na dzialanie karbu.Na wykresie tym odcieta wskazuje zawartosc Ni w %, a rzedna ilosc energii w kGm zuzytej na zla¬ manie próbki z karbem o ksztalcie litery „V" przy próbie udarnosci na mlocie Charpy'ego. Jak wy¬ nika z tej zaleznosci dodatek Ni powyzej 0,5% dziala skutecznie na polepszenie odpornosci na dzialanie karbu ale przy zawartosci tego pierwia- 3 stka powyzej 4,5% to korzystne dzialanie ustaje.Dlatego tez zawartosc Ni okreslono w granicach 0,5—4,5%.Dla uzyskania struktury bainityicznej oraz zwiek¬ szenia wytrzymalosci na rozciaganie wymagana jest zawartosc Cr powyzej 0,1% ale zawartosc te¬ go pierwiastka w ilosci powyzej 1,4% moze spo¬ wodowac pogorszenie sie spawalnosci stali i jed¬ noczesne mozna sie spodziewac, ze przy obróbce cieplnej sposobem wedlug wynalazku stali o takiej zawartosci Cr równiez nie nastapi wzrost wytrzy¬ malosci na rozciaganie. Dlatego tez zawartosc Cr okreslono w granicach 0,1—1,4%.Podobnie zawartosc Mo powinna wynosic ponad 50 0,10% w celu wytworzenia struktury bainitycznej i podwyzszenia wytrzymalosci stali na rozciaga¬ nie ale ponad 0,8% tego pierwiastka moze spo¬ wodowac utwardzenie strefy objetej dzialaniem ciepla spawania i pogorszenie spawalnosci a jedno- 55 czesnie, podobnie jak w przypadku Cr, nie nalezy sie spodziewac wzrostu wytrzymalosci stosujac obróbke cieplna sposobem wedlug wynalazku. Za¬ tem zawartosc Mo zostala ustalona w granicach 0,1—0,8%. 60 Odnosnie fig. 2 ilustrujacej wplyw skladu che¬ micznego typowej stali otrzymanej sposobem we¬ dlug wynalazku na wytrzymalosc tej stali to przed¬ stawia ona wykres, na którym os odcietych wska¬ zuje procentowa zawartosc sumaryczna Mn, Ni, Cr 65 i Mo jako wskaznik skladu chemicznego a os rzed- 40 4579948 6 nych granice plastycznosci oraz wytrzymalosc na rozciaganie.Jak to wynika z tej zaleznosci dla uzyskania stali o wytrzymalosciach ponad 70 kG/mm2 ponad 80 kG/mm2, ponad 90 kG/mm2 i ponad 100 kG/mm2 sumaryczna zawartosc Mn, Ni, Cr i Mo winna wynosic odpowiednio ponad 1,6%, ponad 2%, po¬ nad 3,8% oraz ponad 4,2%.Wymagana'zawartosc Al ze wzgledu na odtleiiie- nie i otrzymanie drobnoziarnistej struktury przy wytwarzaniu stali powinna wynosic 0,01—0,09% przy czym zawartosc Al powyzej 0,09% po¬ woduje obnizenie odpornosci na dzialanie karbu w przeciwienstwie do jego pierwotnego przeznacze¬ nia a natomiast zawartosc tego pierwiastka po¬ nizej 0,0,1% jest za mala dla spelnienia przez ten dodatek jego podstawowego zadania.Równiez mozliwe jest uzyskanie wystarczajace¬ go odtlenienia i struktury drobnoziarnistej przez zastosowanie Ti dzialajacego prawie tak samo jak Al. W tym przypadku zawartosc Ti utrzymuje sie najkorzystniej w granicach 0,001—0,15%. Mozna takze dopuscic laczne uzycie obu pierwiastków Al i Ti.Chociaz V jest skutecznym dodatkiem podwyz¬ szajacym wytrzymalosc na rozciaganie to jednak zbyt wysoka jego zawartosc moze spowodowac ob¬ nizenie odpornosci stali na dzialanie karbu.Na wykresie przedstawionym na fig. 3 os od¬ cietych wskazuje zawartosc V w % a os rzednych granice plastycznosci i wytrzymalosc na rozciaga¬ nie, przy czym jak widac z wykresu granica pla¬ stycznosci i wytrzymalosc na rozciaganie wzrasta¬ ja wraz ze zwiekszeniem dodatku V.Na fig. 4 przedstawiono zaleznosc pomiedzy za¬ wartoscia V i odpornoscia na dzialanie karbu, przy czym na osi odcietych wykresu odlozono zawar¬ tosc V w % a na osi rzednych energie w kGm zu¬ zyta na zlamanie próbki z karbem w ksztalcie li¬ tery „V" przy próbie udarnosci na mlocie Char- py'ego. Z zaleznosci tej wynika, ze zawartosc V ponizej 0,12% nie powoduje obnizenia odpornosci na dzialanie karbu. Z tej tez przyczyny zawar¬ tosc V w ilosci 0,12% uznano jako wystarczajaca do wyzej wspomnianego celu.Podobnie pierwiastki Nb i B dzialaja skutecz¬ nie na wzrost wytrzymalosci na rozciaganie ale zbyt duza ich zawartosc moze prowadzic do ob¬ nizenia odpornosci na dzialanie karbu i dlatego zawartosc Nb ponizej 0,4% a B ponizej 0,005% okreslono jako odpowiednie granice zabezpiecza¬ jace przed znaczniejszym obnizeniem odpornosci na dzialanie karbu. Ponadto oczywistym jest, ze w skladzie chemicznym stali stosowanej w sposobie' wedlug wynalazku wystepuja równiez pewne nie dajace sie uniknac zanieczyszczenia.Ponizej sa opisane szczególowo warunki obrób¬ ki cieplnej wystepujace w sposobie wedlug wyna¬ lazku.Na fig. 5 przedstawiono wykres przemian pod¬ czas ciaglego chlodzenia od 900°C stali o skladzie C — 0,11%, Si — 0,20%, Mn — 0,28%, Ni — 2,51%, Cr — 1,12%, Mo — 0,28% i Al — 0,025%. Na wy¬ kresie przedstawionym na fig. 5 os odcietych wskazuje czas chlodzenia w sekundach, w podzial- ce logarytmicznej, od temperatury 800°C, a os rzed¬ nych temperature w °C, w podzialce równomier¬ nej. Odnosnie zakresów przemiany stali to przez A oznaczono zakres austenitu, F zakres poczatko- 5 wego ferrytu, B zakres przemiany bainitycznej i przez M zakres przemiany martenzytycznej, zas linia a — b — c oznaczono poczatek przemiany martenzytu, linia d — e punkt zblizony do konca przemiany martenzytycznej, a linia e — f punkty 10 zblizone do konca przemiany bainitycznej.Krzywa chlodzenia 1 jest krytyczna krzywa chlodzenia dla przemiany poczatkowego ferrytu, krzywa 2 ]est krytyczna krzywa chlodzenia dla przemiany bainitycznej, a krzywa 3 krzywa kry- 15 tyczna chlodzenia dla przemiany martenzytycz- nej. .Z tego wykresu przemian widac wyraznie, ze poczatkowy ferryt powstaje przy chlodzeniu wol¬ niejszym niz to wskazuje krzywa 1, i wtedy wy- 20 trzymalosc na rozciaganie i odpornosc na dziala¬ nie karbu obnizaja sie, wszelkie struktury ulega¬ ja przemianie na martenzyt przy chlodzeniu szyb¬ szym niz to wskazuje krzywa chlodzenia 3, a wte¬ dy uzyskuje sie wysoka wytrzymalosc na rozcia- 25 ganie ale znacznie obniza sie odpornosc na dzia¬ lanie karbu. Struktura mieszana bainityczno-mar- tenzytyczna powstaje przy szybkosci chlodzenia za¬ wartej miedzy krzywymi 2 i 3 ale ze wzgledu na domieszke martenzytu nie wystepuje wzrost od- 20 pornosci na dzialanie karbu.Tak wiec, w celu uzyskania jednoczesnie zada¬ walajacej wytrzymalosci na rozciaganie i odpornosc na dzialanie karbu, najwazniejszym jest utworze¬ nie struktury bainitycznej i w tym celu stal po- 35 winna byc chlodzona w zakresie krzywych chlo¬ dzenia 1 i 3 do temeratury 500°C zblizonej do tem¬ peratury poczatku przemiany martenzytycznej.Mianowicie pozadane jest aby czas chlodzenia od 800°C do 500°C wynosil od S3 do Si sekund 40 jak to pokazano na wykresie. Warunki chlodzenia w zakresie ponizej 500°C sa jak wiadomo najwaz¬ niejsze w odniesieniu do przemiany martenzytycz- nej. Zostalo stwierdzone, ze poczynajac od krzy¬ wej chlodzenia 2, gdzie nastepuje przemiana in- 43 nych struktur na bainit, czas chlodzenia od 500°C do 200°C powinien wynosic S2 sekund, a wiec przy chlodzeniu w tym zakresie temperatur przez czas dluzszy niz S2 sekund w ogóle nie powsta¬ nie struktura martenzytyczna. 50 Ze wzgledu na wyzej wspomniane warunki czas chlodzenia od 800°C do 500°C powinien sie mie¬ scic w granicach pomiedzy S3 i Si sekund, a na¬ stepnie czas chlodzenia od 500°C do 200°C powi¬ nien byc dluzszy niz S2 sekund aby nastapilo cal- 55 kowite przeksztalcenie struktury na bainit.Dane odnosnie krytycznego czasu chlodzenia sa zwiazane ze skladem chemicznym stali i z tego wzgledu w tabeli 2 podano czasy Si, S2 i S3 i skla¬ dy chemiczne dla róznych stali stosowanych w 60 sposobie wedlug wynalazku tak jak to wynika z wykresu przemian przy ciaglym chlodzeniu. Na fig. 6 przedstawiono zaleznosc pomiedzy skladem chemicznym stali a czasami Si, S2 i S3 jej chlo¬ dzenia przy czym na osi odcietych odlozono su- 65 maryczna zawartosc Mn, Ni, Cr*i Mo jako wskaz-7 79948 * nik skladu chemicznego, a na osi rzednych w po- dzialce logarytmicznej czasy chlodzenia Si, S2 i S3.Z wykresu zaleznosci pomiedzy procentowa za¬ wartoscia sumaryczna Mn, Ni, Cr i Mo a wytrzy¬ maloscia stali na rozciaganie, pokazanego na fig. 2, mozna okreslic warunki chlodzenia dla poszcze¬ gólnych zakresów zawartosci Mn + Ni + Cr + Mo konieczne dla uzyskania struktury bainityeznej.Mianowicie w przypadku sumarycznej zawarto¬ sci Mn, Ni, Cr i Mo w granicach od 1,6 do 3,2*/o czas chlodzenia od 800°C do 500°C bedzie wynosil 2,1 do 54 sekundy a czas dalszego chlodzenia od 50G°C do 200°C powyzej 15 sekund.W przypadku sumarycznej zawartosci Mn, Ni, Cr i Mo w granicach od 3,2 do 3,8% czas chlodze¬ nia od 800°C do 500°C bedzie wynosil 2,3 do 70 sekund a czas dalszego chlodzenia od 5G0°C do 200°C ponad 20 sekund.Wreszcie w przypadku gdy zawartosc sumarycz¬ na Mn, Ni, Cr i Mo bedzie wynosila 3,8—4,2*/o czasy chlodzenia beda wynosily odpowiednio przy chlodzeniu od 8009C do 500°C—2,4 do 80 sekund a od 500°C do 200°C ponad 24 sekundy." Tak wiec poprzez obróbke cieplna stali sposo¬ bem wedlug wynalazku mozliwe jest uzyskanie drobnoziarnistej struktury bainityeznej tej stali i zapewnienie jej przez to wystarczajacej wytrzy¬ malosci na rozciaganie i odpornosci na dzialanie kaFbu.Gdy konieczna jest wyzsza odpornosc na dziala¬ nie karbu to moze byc ona osiagnieta przez od* puszczenie stali w temperaturze ponizej tempera¬ tury przemiany Ai. Tak wiec w razie potrzeby mozna zastosowac operacje odpuszczania.Ponizej objasnione beda szczególowo niektóre przyklady zastosowania sposobu wedlug wynalaz¬ ku.Mianowicie w tabeli 3 przedstawiono sklady che^ mipzne, warunki obróbki cieplnej oraz wlasnosci mechaniczne róznych stali obrabianych cieplnie sposobem wedlug wynalazku. Przykladowe stale podane w tabeli 3 poddano obróbce cieplnej we¬ dlug wynalazku ale nie poddawano ich odpuszcza¬ niu w celu wyraznego wykazania, £e dzieki takiej obróbce mozna uzyskac zarówno wysoka wytrzy¬ malosc na rozciaganie jak tez i duza odpornosc na dzialanie karbu.Dla porównania w tabeli 4 podano kilka przy¬ kladów, w których stale chlodzono zgodnie z wa¬ runkami okreslonymi w sposobie wedlug wyna¬ lazku, a nastepnie poddano odpuszczaniu.Z przykladów tych wynika wyraznie, ze odpor¬ nosc na dzialanie karbu moze byc znacznie pod¬ wyzszona przez odpuszczanie, a ponadto mozliwe jest poprawienie samej odpornosci na dzialanie karbu bez obnizania wytrzymalosci na rozciaga¬ nie, zaleznie od dobranej temperatury odpuszcza?- nia.Na fig. 7 przedstawiono wykres ilustrujacy za¬ leznosc pomiedzy równowaznikiem weglowym Ceq' a granica plastycznosci, wytrzymaloscia na rozcia¬ ganie i stosunkiem granicy plastycznosci do wy¬ trzymalosci na rozciaganie przedstawiajac jedno¬ czesnie te trzy zaleznosci dla porównania ze stala o wysokiej wytrzymalosci na rozciaganie otrzy¬ mana znanym sposobem.Krzywa 1 na tym wykresie odnosi sie do grani¬ cy plastycznosci stali otrzymanej sposobem we- b dlug wynalazku, krzywa 2 do wytrzymalosci na rozciaganie tej samej stali, a krzywa 3 do stosun¬ ku granicy plastycznosci do wytrzymalosci na roz¬ ciaganie tejze samej stali, podczas gdy krzywa 1' dotyczy granicy plastycznosci stali otrzymanej kon¬ wencjonalnym sposobem, krzywa 2' wytrzymalo¬ sci tejze stali na rozciaganie, zas krzywa 3' sto¬ sunku granicy plastycznosci do wytrzymalosci na rozciaganie tej samej stali.Jak z tych zaleznosci jasno wynika, nawet przy jednakowym równowazniku weglowym Ceq, gra¬ nica plastycznosci i wytrzymalosci na rozciaganie stali otrzymanej sposobem wedlug wynalazku sa wyzsze, a stosunek granicy plastycznosci do wy¬ trzymalosci na rozciaganie tej stali jest nizszy w porównaniu do tych samych wlasciwosci stali otrzy- wanej konwencjonalnie.Stad tez latwo zauwazyc, ze równowaznik we¬ glowy Ceq stali otrzymanej sposobem wedlug wy¬ nalazku moze byc nizszy niz taki sam równowaz¬ nik stali otrzymanej konwencjonalnym sposobem dla takich samych wytrzymalosci na rozciaganie obu stali.Innymi slowy przy takiej samej wytrzymalosci na rozciaganie strefa wplywu ciepla spawania w stali otrzymanej sposobem wedlug wynalazku utwardzi sie w mniejszym stopniu a jej wrazli¬ wosc na tworzenie sie pekniec w spoinie bedzie równiez mniejsza niz w stali otrzymanej konwen¬ cjonalnie, wykazujac przez to lepsza spawalnosc niz ta ostatnia.Ponadto stosunek granicy plastycznosci do wy¬ trzymalosci na rozciaganie w stali otrzymanej spo¬ sobem wedlug wynalazku nizszy niz w stalach konwencjonalnych stwarza mosUwosc, ze stal ta jest bardziej bezpieczna odnosnie odpornosci na spietrzenia naprezen niz stale wytwarzane w spo¬ sób konwencjonalny, a zatem przy projektowaniu mozna stosowac mniejszy wspólczynnik bezpieczen¬ stwa i przyjmowac wyzsze naprezenia dopuszczal¬ ne.Na fig. 8 i 9 pokazano przykladowo mikrostruk¬ tury stali nr 8 i nr 18 z tabeli 3, w powieksze¬ niu X 500. Jak to wyraznie widac na tych mi¬ krostrukturach stal otrzymana sposobem wedlug wynalazku posiada drobnoziarnista strukture baini- tyczna.W tabeli 5 pokazano maksymalna twardosc stre¬ fy objetej dzialaniem ciepla spawania dla stali nr 18 z tabeli 3, majacej wytrzymalosc na rozciaga¬ nie rzedu 100 kG/mm2 oraz procentowa ilosc.pek¬ niec w grani spoiny wykazana w próbie sklon¬ nosci do pekania w próbce usztywnionej.* Jak to wyraznie wynika z powyzszej tabeli, sklonnosci do utwardzania strefy znajdujacej sie pod wplywem ciepla spawania dla stali o tak wy¬ sokiej wytrzymalosci na rozciaganie rzedu 100 kG/mm2 sa raczej niewielkie i stwierdzono, ze jest mozliwosc calkowitego zapobiegniecia peknie¬ ciom w spoinie wynikajacym z operacji spawania 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6079948 10 przez podgrzanie do temperatury 75°C przy zwy¬ klej metodzie spawania lukiem krytym.Tak wiec jak wynika z porównania ze stala otrzymana sposobem konwencjonalnym majaca wytrzymalosc na rozciaganie rzedu 100 kG/mm2 (tabela 1), stal o takiej samej wytrzymalosci otrzy¬ mana sposobem wedlug wynalazku wykazuje zna¬ cznie lepsza spawalnosc.Krótko mówiac, przez obalenie powszechnego przekonania, ze trudnym jest otrzymac stal o wy¬ sokiej wytrzymalosci na rozciaganie w szerokim zakresie wytrzymalosci ze wzgledu na domniema¬ na niska odpornosc struktury bainitycznej na dzialanie karbu, nalezy uznac niniejszy wynala¬ zek za bardzo pozyteczny, poniewaz dzieki niemu mozna uzyskac stal o strukturze bainitycznej i wy¬ sokiej wytrzymalosci na rozciaganie odznaczajaca sie duza odpornoscia na dzialanie karbu i mala wrazliwoscia na tworzenie sie pekniec w spoinie.Ponadto nie trzeba dodawac, ze stal o wyso¬ kiej wytrzymalosci na rozciaganie otrzymana* spo¬ sobem wedlug wynalazku moze byc zastosowana przy wytwarzaniu plyt stalowych oraz wyrobów kutych, odlewów staliwnych, profili stalowych, rur, stali pretowej i drutu. PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania stali o wysokiej wytrzy¬ malosci na rozciaganie przeznaczonej na konstruk¬ cje spawane, znamienny tym, ze stal zawierajaca 0,05—0,15% G, 0,05—0,6% Si, 0,1—1,4% Mn, 0,5— —4,5% Ni, 0,1—1,4% Cr i 0,1—0,8% Mo, a ponad- 5 to Al i/lub Ti w ilosci Al 0,01—0,09% i Ti 0,001— —Óyl5%, przy czym sumaryczna zawartosc Mn, Ni, Cr i Mo wynosi 1,6—4,2% a reszte stanowi Fe i pewne trudne dó usuniecia zanieczyszczenia, po podgrzaniu do temperatury powyzej przemiany A3 10 chlodzi sie, w przypadku gdy sumaryczna zawar¬ tosc Mn, Cr, Ni i Mo wynosi 1,6—3,2%, od tem¬ peratury 800°C do 500<°C w czasie 2,1—54 sekund a nastepnie dalej od 500°C do 200°C w czasie dluz¬ szym niz 15 sekund, gdy zawartosc tych pierwiast- 15 ków wynosi od 3,2—3,8% od 800°C do 500°C w cza¬ sie 2,3—70 sekund, a nastepnie od 500°C do 200°C w czasie dluzszym niz 20 sekund, zas gdy zawar¬ tosc tych pierwiastków wynosi 3,8—4,2% od 800°C do 500°C w czasie 2,4—80 sekund, a nastepnie od 20 500°C do 200°C w czasie ponad 24 sekundy, otrzy¬ mujac w ten sposób drobnoziarnista strukture bai- nityczna.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie stal zawierajaca ponadto jeden lub 25 wiecej niz ^wa sposród nastepujacych dodatków V, Nb i B w ilosciach V ponizej 0,12%, Nb poni¬ zej 0,04% i B ponizej 0,0005%.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze stal poddaje sie odpuszczaniu.11 79948 12 Temper, wyza¬ rzania dla zabez¬ piecze¬ nia przed pekaniem spoiny Energia zuzyta przy próbie Char- py'ego (kGm) Prze- we- ze¬ nie Wy¬ dlu¬ ze - nie (°/o) \ l i. ' o * ' i .2 ?? *T Gra¬ nica plas¬ tycz¬ nosci (kG/ mm2) CU o 3 o S W & s s u Obrób¬ ka ciepl¬ na Ro¬ dzaj | stali 100 O O Tf ° ^ 1—1 co" co CM co" i—i Lo" co co^ co" LA o" co cv o" lO co o cT o 1—1 o" o cT co o" LO 1—1 .o" i- ° co o LO O O 05 co" cp LO 8 ccT o co" CD o" co o" co co^ czT co o" co o" o 1—1 o" o o" co^ o" co l—i cT ° I- o LO o o o T LO^ co" co LO co" co 8 co" L 1—1 LO^ o" LO ó" o o" 1—1 LO^ o" i-T co o o" LO cT 00^ o" <* co^ o" co o" i o co H 250 o o ^ 1 *** CO 1 LO" co LO^ o" CNI co^ o y-i co" Oi o" LO cT LO °- o" co 1 LO^ cT o" CM i-T o 1—1 °- o" LO T—1 o" co cT o" co 1—1 o" 1 ° o I-i13 79948 14 ¦—i co 3? TH M Ul V — w Mn + Ni + Cr + Mo S »—• < PQ ^ * o § U £ w & s o Nr ! stali 00 CD CSI 00 CS] O o" co o o co^ o" 00 o" o" CD CSI O- o" co °°~ o" 00 o" CSI o" ^ lo^ csi^ co" CS| CD lO CS]^ CS] 00 CS] o o" lO o o co o" 1—I co^ o" o" o" csi co p" CD o" CS] ©" lO co CD 05 csf LO o" CD ©^ o" o" LO co^ ©" CS] co^ o" CD ©" 00 T—1 o" csj 1—1 °~ ©" CD CD o" CS] T—( o" CD °V CD" CO CD 00 CS]^ 1 Csf LO CS] l—i ©^ o" ©^ o* co co^ ©" co^ o" o" 00 ©^ o" CS] l—i °- o" o" Oi l—i ©" co ©" °°- 00 co" ¦^ o co | csT CD °~ ©" ©" <*< CS] o ©^ o" CN o" co~ o" LO co^ ©" LO o" co ©^ ©" CS] CS] o" csj^ ©" 1—1 lO l-H T—1 CD l—( [ lO co" co °- o" a o LO o" CD^ co 1 1—1 o" o" co o" o" ° co csf CS] o 1—1 1—1 co" 00 ° o" CD co ©^ o" LO lO^ o" Th" LO csj °« ©" ©^ o" CD o" o" CD o" l—1 »—1 co^ LO" 00 CS] 05 LO CSJ °- o" 00 o" csj l—i LO^ csf CD ©^ o" CS] °~ o" 00 o" © CSI^ o" o" co 1—115 79948 16 Energia 1 zuzyta przy próbie Char- py'ego (kGm) | Prze- we- ze- nie £ 3 N '3 - Wytrzy¬ malosc na roz¬ ciaga¬ nie (kG/ mm2) Grani¬ ca plas¬ tycz¬ nosci (kG/ mm2) ^2' (U •i-H i-H « o s *H O s w Ph a 55 O Znak stali 11,8 68,0 32,3 73,4 i—i co 21,6 1 31,5 73,2 62,3 15,2 1 31,5 77,9 58,3 9,3 65,2 18,0 i—i eo" 62,7 00 O ' Cl Cl Cl 1 CO CO ; lO CO i ^ . CO i-H CO Cl o o o o Oi Oi i 0,46 0,015 0,34 0,41 0,77 0,018 0,012 0,91 0,37 i-H i—1 cT i-H 0,45 0,028 0,17 0,20 0,52 0,002 0,017 1,30 82*0 0,13 Cl i-H 006 0,47 0,048 0,19 0,24 0,53 0,018 0,012 1,27 92*0 0,14 co i-H Cl 900 0,43 0,028 0,018 0,37 0,28 i-H 00^ cT 0,016 0,012 0,83 0,18 Cl i—i cT Tjl 9,6 9*2.9 19,5 71,0 59,9 257 lO Cl 900 0,44 820*0 0,015 0,31 0,31 0,70 0,017 0,012 0,93 0,16 0,12 lO 9,6 65,2 18,0 78,6 68,3 128 00 l-H 900 0,44 0,015 0,018 0,11 0,35 0,32 0,66 8X0*0 0,012 0,86 0,16 0,12 CO 15,0 69,7 15,5 78,2 67,3 Cl Oi lO co 900 0,40 0,018 0,44 0,44 2,32 0,011 0,010 0,39 0,21 0,07 fr- 14,7 70,8 i" i-H 77,3 63,9 i—i co i-H Cl 900 i-H cT 0,029 0,48 0,49 1,59 0,012 0,011 0,42 0,26 0,07 00 t" 73,9 17,0 74,4 61,9 257 00 900 0,40 6X0*0 0,51 0,54 1,08 0,011 0,010 0,42 0,26 0,06 o 14,1 69,7 15,5 79,4 67,0 282 00 Cl 900 0,44 0,035 0,46 0,65 1,61 0,013 0,011 0,43 0,27 0,07 o .12,1 | 63,9 14,0 93,4 i-H 00 880 Cl co 900 09*0 0,015 0,55 1,34 1,45 0,012 600*0 0,56 0,14 0,06 i-H 14,7 69,7 14,0 92,9 8*08 780 CD Cl 900 0,58 0,024 0,44 1,33 0,009 0,008 99*0 0,18 0,06 Cl 13,6 66,4 15,0 94,5 81,1 o i-H Oi Cl co 900 2.9*0 0,023 0,44 i-H 2,00 0,006 0,008 0,45 0,31 2.0*0 co 12,4 68,6 15,0 72,9 65,6 460 Oi 900 13,6 68,6 17,0 79,0 69,6 481 lO 006 0,46 0,64 0,025 0,011 0,04 0,33 0,37 0,71 0,018 0,012 2.8*0 Oi i-H cT 0,13 ¦* 0,016 0,017 0,0040 0,12 0,37 0,35 0,75 0,018 0,012 0,92 0,20 i-H i-H cT 1A co" 66,4 14,0 108,9 96,1 252 8 006 0,43 0,013 0,0024 0,02 0,035 0,22 0,63 4,02 6X0*0 0,008 0,54 0,18 0,09 co 6,6 1 29,3 104,3 85,4 322 Cl 900 0,55 0,015 0,064 0,45 09*0 0,84 0,006 0,002 1,00 0,30 0,13 c» 13,6 67,3 19,5 102,3 8*98 980 lO co 006 0,47 0,025 0.28 2X*X 2,51 0,006 0,002 82*0 0,20 0,11 co ¦ P a o Cl 1 o ¦O lO T3 O cd d ¦8 & O w cd N u o •i-i O a t o u cd 3 o Cu ^o *w O fci) 3 Q CO "^ ._, •r^ O cd N fc • rH (H 0) w 3 m 2 3 cd u <3) 0* g 0) +J 1 1 O o o o lO 1 T\ u o o c3 00 T3 O cd • i-H G N T3 5 & U W cd N En O79948 17 18 n o ^ <= P-\ lo cd .2 cd o i o ^ ^ .N -S «* fi fi a ^ ^ p ° £ S ^ p O p ^ cd ^ fi ^ Ph £ W 5 O T3 *fi ^ 2 o 8 | I j£ c fi •£ ^ cd i s S'3 a fi -^ o cd w ^ h cd o ¦ ft fi ^ a 2 S .£3 ^ c +j a cd o O Cd T3 N w h n o y n ° U *H O) Ph fi a Ul N "w co Ci o" O o T3 O O o lO T5 O cd fi CU N TJ O .fi f) W lO ._, £3 -O a cd o *H cd a o u kO •t/J o bJO O Q o cd N *a CU fi cd cd ?H fi (Tt U (]) ft UI91 U o o o LO o •a O o o 00 T3 O cd fi U N T3 O £3 H O LO cd O ,Q cd En .3 -a fi O) cd n N *-" jh a tuo _ T3 Cd "fi p'S S a o cd jjSju ^ o .^ o 1=5 ¦£ fi Jh O 0/ (p ,D ft a cd a N r9 (8 H3 1 ó S »-¦ -2 p -o ^ ?H — a cd cd "3 C „ cd ,n cu -arz nie ion •£¦ x fi 5z 'n h ^ w 3 ,5 3 cd Jh cd empe ntow H a o LO L o o o lO cd z grz nia .; ^ cd X ? -fi cd c 2 ^ g kO pi cfl T kw ?£ p £ £ cp H m'5 1 B -S w & Wydlu¬ zenie (%) O kW 'fi o a r»H Cd rzyma ozciag G/mm ¦&M* * 3 w * —i ^ 7 " a ranica tyczno kG/m O 0) O 4d -PH g "3 £h 4J ISl w LO C- o o 00 CD CO «o LO O) T-H co 00^ 00 cT 00 l-H Jh O s o Pi O W) fi79948 7.0 JO 2 Mn+M+Cr+Mo 1°/ ' Fig. 279948 to^.| i.io a/J Fig.3 co ii i o.io CIS v [y.] Fig.479948

4. -6 8/0 2 a. 6 8 lo*- 2 4 6 8/0* 2 Czas chlodzenia od 800 °C [sek] ? 3 4- J 6 Mn+W+Cr+Mo [°/o] Fig. 6mu Fig. 8 Fig.9 /Krfft Fig. 8 Fig. 9 PL PL