SE1351509A1

SE1351509A1 - Ett förfarande för framställning av en stålprodukt med medelhög kolhalt och en varmvalsad stålprodukt med medelhög stålhalt

Info

Publication number: SE1351509A1
Application number: SE1351509A
Authority: SE
Inventors: Tommi Liimatainen; David Porter
Original assignee: Rautaruukki Oyj
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2014-01-27
Also published as: WO2012172185A1; FI20115599A0; FI20115599A; FI123847B

Abstract

Uppfinningen avser ett förfarande för att av ett stålämne framställa en stålprodukt med medelhög kolhalt samt en varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt som innehåller Fe, oundvikliga föroreningar och resthalter. Den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt, som innehåller Fe, oundvikliga föroreningar och resthalter, innehåller uttryckt i viktprocent åtminstone följande ämnen:. där C + Ni + Cr + Mo uttryckt i viktprocent är 2,8 till 5,5 %.(Fig. 1)

Description

varmvalsningssteget, ett hållsteg efter det första kylsteget samt ett andra kylsteg efter hållsteget.

Det första steget i förfarandet är steget för att åstadkomma ett stålämne som, uttryckt i viktprocent, innehåller 0,3 - 0,7 % kol, C, och Fe, oundvikliga föroreningar samt resthalter.

Det andra steget i förfarandet är varmvalsningssteget för varmvalsning av stålämnet vid en temperatur i området 800 - 1250 °C för att erhålla ett varmvalsat stålämne.

Det tredje steget i förfarandet är det första kylsteget, som utförs efter varmvalsningssteget, och där man kyler, fördelaktigt snabbavkyler, det varmvalsade stålämnet med åtminstone en avkylningshastighet som motsvarar en kritisk avkylningshastighet (CCR, critical cooling rate) till en temperatur inom området l\/ls till 570 °C, fördelaktigt inom området Md till 570 °C. ldetta första kylsteg kyler, fördelaktigt snabbavkyler, man det varmvalsade stålämnet direkt efter varmvalsningssteget till en temperatur som understiger austenit-ferrit-omvandlingstemperaturen men som överstiger starttemperaturen för martensit (l\/ls), fördelaktigt högre än temperaturen l\/ld (den högsta temperatur vid vilken martensitomvandling kan ske under belastning). Den kritiska avkylningshastigheten (CCR) definieras som den långsammaste avkylningshastigheten från härdningstemperaturen som åstadkommer väsentligen fullständigt härdat martensitiskt tillstånd. Avkylningshastigheter skall uppfattas som genomsnittliga avkylningshastigheter.

Det fjärde steget i förfarandet är hållsteget, som man utför efter det första kylsteget och där man under en tid av 10 till 300 sekunder håller det varmvalsade stålämnet vid en temperatur inom området l\/ls till 570 °C, fördelaktig inom området l\/ld till 570 °C. I detta hållsteg håller man det varmvalsade stålämnet vid en temperatur som överstiger lVls, fördelaktigt överstiger l\/ld. Ett ändamål med hållsteget är att jämna ut temperaturskillnaderna mellan det inre och ytan av det varmvalsade stålämnet. Detta minskar sannolikheten för härdsprickor i samband med martensitomvandlingen, vilken vid förfarandet sker i det femte steget, det andra kylsteget.

Det femte steget i förfarandet är det andra kylsteget, som man utför efter hållsteget och där man kyler det varmvalsade stålämnet med en hastighet om minst 0,5 °C/s till en temperatur som understiger l\/lf för att erhålla stålprodukten med medelhög kolhalt enligt den föreliggande uppfinningen. l\/led hjälp av förfarandet kan man framställa en stålprodukt med medelhög kolhalt, såsom verktygs- och/eller maskinbyggnadsstål, som har en del med en mikrostruktur vars martensithalt, uttryckt i volymprocent, gärna är högre än 90 °/>, fördelaktigt högre än 95 °/-.~.

Ett sjätte steg, dvs. ett seghärdningssteg, kan i förfarandet följa på det femte steget, det andra kylsteget. I ett sådant seghärdningssteg härdar man det varmvalsade stålämnet.

Detta resulterar i en seghärdad martensitisk mikrostruktur. Seghärdningen minskar också sannolikheten för sprickbildning i stålprodukten med medelhög kolhalt vid användning av stålprodukten med medelhög kolhalt.

Alla steg i förfarandet, varmvalsningssteget, det första kylsteget, hållsteget och det andra kylsteget kan utföras i en varmvalsningsbana.

Uppfinningen avser också en stålprodukt med medelhög kolhalt, såsom verktygs- och/eller maskinbyggnadsstål, enligt patentkrav 25. l\/lan har valt sammansättningen hos stålprodukten med medelhög kolhalt så, att bainitomvandling, perlitomvandling eller ferritomvandling inte nödvändigtvis börjar innan martensitomvandlingen då man framställer stålprodukten med medelhög kolhalt genom att använda ett förfarande enligt något av patentkraven 1 till 24.

Uppfinningen är fördelaktig emedan den erbjuder en lösning för att framstlla stål med medelhög kolhalt utan härdsprickor, fördelaktigt för att framställa verktygs- och/eller maskinbyggnadsstål, genom direkt snabbavkylning i varmvalsningsbanan, vilket är en kostnadseffektiv process i jämförelse med teknikens ståndpunkt.

Figurförteckning Nedan beskrivs uppfinningen mera detaljerat med hänvisningar till figurerna, av vilka figur 1 visar en del av värmecykeln i en första utföringsform av uppfinningen, figur 2 visar en del av värmecykeln i en andra utföringsform av uppfinningen, figur 3 visar en del av värmecykeln i en tredje utföringsform av uppfinningen, figur 4 visar en del av värmecykeln i en fjärde utföringsform av uppfinningen, figur 5 visar en del av värmecykeln i en femte utföringsform av uppfinningen, figur 6 visar en del av värmecykeln i en sjätte utföringsform av uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Till först beskrivs mera detaljerat förfarandet för framställning av en stålprodukt med medelhög kolhalt av ett stålämne som innehåller Fe, oundvikliga föroreningar och resthalter, samt diverse utföringsformer av förfarandet.

Förfarandet innehåller ett steg för att åstadkomma ett stålämne som, uttryckt i viktprocent, innehåller 0,3 till 0,7 °/> kol, C.

Förfarandet innehåller ett varmvalsningssteg för varmvalsning av stålämnet vid en temperatur om 800 - 1250 °C för att erhålla ett varmvalsat stålämne.

Förfarandet innehåller ett första kylsteg, som man utför efter varmvalsningssteget, och där man kyler, fördelaktigt snabbavkyler, det varmvalsade stålämnet med åtminstone en avkylningshastighet som motsvarar den kritiska avkylningshastigheten (CCR) till en temperatur inom området l\/ls till 570 °C, fördelaktig till en temperatur inom området l\/ld till 570 °C.

Förfarandet innehåller ett hàllsteg, som man utför efter det första kylsteget och där man under en tid av 10 till 300 sekunder håller det varmvalsade stålämnet vid en temperatur inom området l\/ls till 570 °C, fördelaktig till en temperatur inom området l\/ld till 570 °C.

Förfarandet innehåller ett andra kylsteg, som man utför efter hållsteget och där man kyler det varmvalsade stålämnet med en hastighet om minst 0,5 °C/s till en temperatur som understiger Mf för att erhålla stålprodukten med medelhög kolhalt enligt den föreliggande uppfinningen.

Steget för att åstadkomma ett stålämne vid förfarandet innehàller fördelaktigt, men inte nödvändigtvis, att man åstadkommer ett stålämne, som utöver järn, Fe, och oundvikliga föroreningar och resthalter samt nämnda viktprocent kol, C, ytterligare, uttryckt i viktprocent, innehåller: kisel Si 0,05 till 2,0 %, fördelaktigt 0,10 till 0,7 %, mangan l\/ln 0,2 till 2,0 °/>, fördelaktigt 0,4 till 1,4 %, krom Cr 0,5 till 3,0 °/>, fördelaktigt 1,0 till 1,8 °/>, vanadin V mindre än 1,0 °/>, fördelaktigt mindre än 0,3 °/>, nickel Ni 1,0 till 6,0 °/>, fördelaktigt 1,5 till 3,0 °/>, molybden Mo mindre än 1,0 °/>, fördelaktigt 0,2 till 0,8 °/>, där C + Ni + Cr + l\/lo uttryckt i viktprocent är 2,8 till 5,5 %. l\/lera fördelaktigt, uttryckt i viktprocent, är C + Si + l\/ln + Cr + Ni + l\/lo + V 3,5 till 6,0 °/>.

Orsakerna till de övre och undre gränserna för de nödvändiga och de valfria komponenterna i stålämnet är följande: Stålämnet innehåller, uttryckt i viktprocent, 0,3 till 0,7 % kol, C. Som undre gräns för C har man satt 0,3 % för att med måttlig legeringsgrad undvika bainitomvandling och ytterligare för att åstadkomma önskade hårdhetsrelaterade egenskaper. Som övre gräns för C har man satt 0,7 % emedan en alltför hög kolhalt minskar segheten, vilket är ofördelaktigt i verktygs- och/eller maskinbyggnadsstål.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla 0,05 - 2,0 %, fördelaktigt 0,10 till 0,7 °/> kisel, Si. Si förbättrar härdbarheten utan att väsentligt inverka på svetsbarheten och man borde legera det minst 0,05 %, fördelaktigt minst 0,10 °/>. Vanligtvis finns Si med på grund av behandling för Ca-inneslutning. Som övre gräns har man satt 2 °/>, fördelaktigt 0,7 °/-.~ emedan ytkvaliteten annars kunde försämras.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla 0,2 till 2,0 °/>, fördelaktigt 0,4 till 1,4 °/-.~ mangan, Mn. l\/ln förbättrar härdbarheten, men det bör finnas mindre än 2,0 %, fördelaktigt mindre än 1,4 °/>, mest fördelaktigt mindre än 1,0 °/>, för att undvika segregation av l\/ln och C under en stränggjutningsprocess av stål med medelhög kolhalt.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla 0,5 till 3,0 °/>, fördelaktigt 1,0 till 1,8 °/> krom, Cr. Cr förbättrar härdbarheten och fördröjer även bainitomvandling, dvs. förskjuter bainitomvandlingsgränsen mot högeri CCT-diagrammet (Continuous Cooling Transformation, omvandling vid fortgående avkylning) och möjliggör hållsteget utan oönskad bainit.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 1,0 %, fördelaktigt mindre än 0,3 °/> vanadin, V. Vanadin kan öka härdbarheten och VC kan förbättra slitstyrkan.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla 1,0 till 6,0 %, fördelaktigt 1,5 till 3,0 % nickel, Ni. Nickel är ett fördelaktigt legeringselement eftersom det också fördröjer bainitomvandlingen, dvs. förskjuter bainitomvandlingsgränsen mot höger i CCT- diagrammet (Continuous Cooling Transformation, omvandling vid fortgående avkylning) och möjliggör hållsteget utan oönskad bainit. Nickel ökar vidare härdbarheten och den har även gynnsam inverkan på seghetsrelaterade egenskaper, vilket kan vara av betydelse för verktygs- och/eller maskinbyggnadsstål. En eventuell seghärdningsbehandling kan undvikas genom att legera höga nickelhalter (1,5 - 3,0 °/>) tack vare att nickel får till stånd minskad tendens till sprickbildning efter direkt snabbavkylning.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 1,0 %, fördelaktigt 0,2 till 0,8 % molybden, l\/lo. l\/lo kan användas, särskilt då man seghärdar stålämnet för att undvika härdsprödhet, eller då målsättningen är att få större hårdhet efter seghärdningen.

Man kan därför seghärda stålämnet vid högre temperaturer. l en utföringsform har man satt den undre gränsen, uttryckt i viktprocent, för kombinationen C + Ni + Cr + Mo till 2,8 % och den övre gränsen, uttryckt i viktprocent, till 5,5 °/>. Det här slaget av sammansättningskombination inom dessa begränsningar ger ett stål som kan snabbavkylas direkt efter varmvalsningsprocessen och hålals tillräckligt länge i en temperatur motsvarande Ms till 570 °C, fördelaktigt l\/ld till 570 °C, utan oönskad ferrit, perlit eller bainit i mikrostrukturen. l\/led andra ord bildar denna fördelaktiga sammansättningskombination en öppning eller åtminstone en inbuktning ovanför bainitnosen i vilken austenit inte kan omvandlas till oönskad ferrit, perlit eller bainit i mikrostrukturen.

I en annan utföringsform har man satt den undre gränsen, uttryckt i viktprocent, för kombinationen C + Si + Mn + Cr + Ni + l\/lo +V till 3,5 °/> och den övre gränsen, uttryckt i viktprocent, till 6,0 °/>. Det här slaget av sammansättningskombination inom dessa begränsningar ger mera fördelaktigt ett stål som kan snabbavkylas direkt efter varmvalsningsprocessen och hållas tillräckligt länge i temperaturer motsvarande l\/ls till 570 °C, fördelaktigt Md till 570 °C, utan oönskad érrit, perlit eller bainit i mikrostrukturen.

Med andra ord bildar denna fördelaktiga sammansättningskombination en öppning eller åtminstone en inbuktning ovanför bainitnosen och under perlitnosen vilken austenit inte kan omvandlas ti|| oönskad ferrit, perlit eller bainit i mikrostrukturen.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 0,02 % titan, Ti %. l\/lan kan legera titan för att undvika grovkorning mikrostruktur orsakad av värmebearbetning såsom bàgskärning eller svetsning eller under återupphettning inför varmbearbetning.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 0,03 °/-.~ niobium, Nb.

Niobium legerar man inte nödvändigtvis avsiktligt i denna stålprodukt, eftersom hög kolhalt med Nb kan försämra segheten.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 0,1 °/> wolfram, W.

Fördelaktigt undviker man wolfram eftersom det är mycket dyrt.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 1,0 °/> koppar, Cu. Koppar kan något öka härdbarheten.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 0,0005 °/> bor, B. Bor legerar man inte nödvändigtvis avsiktligt i denna stålprodukt, eftersom härdbarheten är tillräckligt hög utan bor.

Stålämnet kan, uttryckt i viktprocent, innehålla 0,02 till 0,15 °/> aluminium, Al.

Aluminium är nödvändigt för att få helt tätat stål och det kan också öka härdningen.

Stålämnet kan innehålla också andra, i denna beskrivning oomnämnda legeringselement. l\/lan utför det första kylsteget fördelaktigt, men inte nödvändigtvis, omedelbart efter varmvalsningssteget så att det varmvalsade stålämnets temperatur ligger inom området 700 - 1000 °C i början av det första kylsteget _ Fördelaktigt, men inte nödvändigtvis, kyler man det varmvalsade stålämnet i det första kylsteget med en hastighet av 5 till 100 °Cis, fördelaktigt med en hastighet av 10 till 50 °C/s, dvs. man snabbavkyler det.

I en utföringsform av förfarandet kyler man det varmvalsade stålämnet i det första kylsteget till en temperatur inom området 421 till 570 °C. l denna utföringsform av förfarandet håller man det varmvalsade stålämnet i hållsteget vid en temperatur inom området 421 till 570 °C. I denna utföringsform av förfarandet utför man det andra kylsteget omedelbart efter hàllsteget. I denna utföringsform av förfarandet ligger det varmvalsade stålämnets temperatur inom området 421 till 570 °Ci början av det andra kylsteget. I denna utföringsform av förfarandet kyler man det varmvalsade stålämnet i det andra kylsteget med en hastighet av 5 till 100 °C/s, fördelaktigt med en hastighet av 10 till 50 °C/s.

I en annan utföringsformav förfarandet kyler man det varmvalsade stålämnet i det första kylsteget till en temperatur inom omràdet l\/Is till 421 °C. I denna utföringsform av förfarandet håller man det varmvalsade stålämnet i hållsteget vid en temperatur inom området l\/Is till 421 °C. I denna utföringsform av förfarandet utför man det andra kylsteget omedelbart efter hållsteget. I denna utföringsform av förfarandet ligger det varmvalsade stålämnets temperatur inom området l\/Is till 421 °C ibörjan av det andra kylsteget. I denna utföringsform av förfarandet luftkyler man det varmvalsade stålämnet i det andra kylsteget.

Förfarandet kan innehàlla ett utjämningssteg för utjämning av det varmvalsade stålämnet, där man utför utjämningssteget i samband med hållsteget, efter det första kylsteget och före det andra kylsteget. l\/lan utför fördelaktigt utjämning i detta skede av processen medan det varmvalsade stålämnet ännu är förhållandevis mjukt och ännu inte har martensitisk mikrostruktur. I detta avseende hänvisas till figur 6, som visar en del av värmecykeln för en utföringsform av förfarandet som innehåller ett dylikt utjämningssteg i samband med hàllsteget.

Förfarandet kan innehålla ett seghärdningssteg som man utför efter det andra kylsteget, vid vilket seghärdningssteg man seghärdar det varmvalsade stàlämnet vid en temperatur som överstiger l\/lf, fördelaktigt vid en temperatur om l\/lf till l\/Is, t.ex. 150 - 250 °C. l\/lan kan seghärda det varmvalsade stålämnetvid en temperatur om l\/lf till l\/Is, t.ex. 150 - 250 °C, under 20 till 1500 minuter. I detta avseende hänvisas till figur 4, som visar en del av värmecykeln för en utföringsform av förfarandet som innehåller ett dylikt seghärdningssteg. Stål som framställts genom att använda ett dylikt seghärdningssteg har egenskaper som sammanhänger med hög hårdhetsgrad, vilket är fördelaktigt för gott nötningsmotstånd.

Förfarandet kan alternativt innehålla ett seghärdningssteg som man utför efter det andra kylsteget, i vilket seghärdningssteg man seghärdar det varmvalsade stålämnet vid en temperatur som överstiger l\/Id, t.ex. 400 till 450 °C eller 600 till 700 °C. Man kan seghärda det varmvalsade stålämnet vid en temperatur som överstiger l\/Id, t.ex. 400 till 450 °C eller 600 till 700 °C under 2 till 400 minuer. I detta avseende hänvisas till figur 2, som visar en del av värmecykeln för en utföringsform av förfarandet som innehåller ett seghärdningssteg där seghärdningstemperaturen är 600 till 700 °C. l detta avseende hänvisas även till figur 3, som visar en del av värmecykeln för en utföringsform av förfarandet som innehåller ett seghärdningssteg där seghärdningstemperaturen är 400 till 450 °C.

En seghärdningstemperatur i området 600 till 700 °C är särskilt lämplig för varmvalsade stål med medelhög kolhalt för produkter som senare ythärdas genom exempelvis induktionshärdning. En seghärdingstemperatur inom området 600 till 700 °C förbättrar tänjbarheten och slaghàllfastheten. Om seghärdningstemperaturen överstiger 650 °C blir bearbetbarheten bättre och inre spännirgar och formförändringar minskar, vilket är till fördel om den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt bearbetas.

En seghärdningstemperatur inom området 400 till 450 °C är särskilt lämplig för varmvalsade stålprodukter med medelhög kolhalt som senare behandlas genom nitrering eller gasnitrering.

Om förfarandet innehåller ett seghärdningssteg som man utför efter det andra kylsteget utför man fördelaktigt, men inte nödvändigtvis, seghärdningssteget efter det andra kylsteget innan det varmvalsade stålämnets temperatur sjunker under 100 °C under det andra kylsteget. Detta minskar sannolikheten för härdsprickor i jämförelse med en situation där man låter det varmvalsade stålämnet svalna till rumstemperatur, dvs. cirka 20 °C. Dessutom minskar detta energibehovet vid franställningen. l\/led hänvisning till figurerna 1 till 6 beskrivs i det följande sex utföringsformer av förfarandet.

Figur 1 visar en del av värmecykeln i en första utföringsform av uppfinningen. I den utföringsform, som visas i figur 1, varmvalsar man först stålämnet vid en temperatur om 800 - 1250 °C för att erhålla ett varmvalsat stålänne. Omedelbart efter varmvalsningssteget utför man ett första kylsteg så att det varmvalsade stålämnets temperatur ligger inom området 700 - 1000 °C i början av det första kylsteget. I det första kylsteget kyler man det varmvalsade stålämnet med en hastighet av minst 5 °C/s till en temperatur inom området 420 till 570 °C. Efter detförsta kylsteget följer ett hållsteg, där man håller det varmvalsade stålämnet vid en temperatur inom området 420 - 570 °C under 10 till 300 sekunder. Omedelbart efter hållsteget utför man ett andra kylsteg där man kyler det varmvalsade stålämnet med en hastighet av minst 5 °C/s till en temperatur som understiger l\/lf för att erhålla stålprodukten med medelhög kolhalt enligt den föreliggande uppfinningen.

Figur 2 visar en del av värmecykeln i en andra utföringsform av uppfinningen. Den utföringsform, som visas i figur 2, motsvarar den utföringsform, som visas i figur 1, med den skillnaden att man utför ett seghärdningssteg efter det andra kylsteget. I figur 2 utför man detta seghärdningssteg innan det varmvalsade stålämnets temperatur i samband med det andra kylsteget sjunker under 100 °C. I figir 2 ligger seghärdningstemperaturen mellan 600 och 700 °C.

Figur 3 visar en del av värmecykeln i en tredje utföringsform av uppfinningen. Den utföringsform, som visas i figur 3, motsvarar den utföringsform, som visas i figur 2, med den skillnaden att seghärdningstemperaturen ligger mellan 400 och 450 °C.

Figur 4 visar en del av värmecykeln i en fjärde utföringsform av uppfinningen. Den utföringsform, som visas i figur 3, motsvarar den utföringsform, som visas i figur 2, med den skillnaden att seghärdningstemperaturen mellan 150 och 250 °C.

Figur 5 visar en del av värmecykeln i en femte utföringsform av uppfinningen. I den utföringsform, som visas i figur 5, varmvalsar man först stålämnet vid en temperatur om 800 - 1250 °C för att erhålla ett varmvalsat stålänne. Omedelbart efter varmvalsningssteget utför man ett första kylsteg så att det varmvalsade stålämnets temperatur ligger inom området 700 - 1000 °C i början av det första kylsteget. I det första kylsteget kyler man det varmvalsade stålämnet med en hastighet av minst 5 °C/s till en temperatur inom området l\/Is till 420 °C. Efter det örsta kylsteget följer ett hållsteg, där man håller det varmvalsade stålämnet vid en temperatur inom området l\/Is till 420 °C under 10 till 300 sekunder. Efter hållsteget utför man ett andra kylsteg där man kyler det varmvalsade stålämnet t.ex. i luft med en hastighet av minst 0,5 °C/s till en temperatur som understiger 100 °C för att erhålla stålprodukten med medelhög kolhalt.

Figur 6 visar en del av värmecykeln i en sjätte utföringsform av uppfinningen. Den utföringsform, som visas i figur 6, motsvarar den utföringsform, som visas i figur 1, med den skillnaden att man utför ett utjämningssteg i samband med hållsteget.

I det följande beskrivs den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt, såsom verktygs- och/eller maskinbyggnadsstål, som innehåller järn, Fe, och oundvikliga föroreningar och resthalter.

Den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt, som innehåller Fe samt oundvikliga föroreningar och resthalter, innehåller, uttryckt i viktprocent, ytterligare följande ämnen: kol C 0,3 till 0,7 °/>, kisel Si 0,05 till 2,0 %, fördelaktigt 0,10 till 0,7 %, mangan l\/ln 0,2 till 1,5 °/>, fördelaktigt 0,4 till 1,0 %, krom Cr 0,5 till 3,0 °/>, fördelaktigt 1,0 till 1,8 °/>, vanadin V mindre än 1,0 °/>, fördelaktigt mindre än 0,3 °/>, nickel Ni 1,0 till 6,0 °/>, fördelaktigt 1,5 till 3,0 %, molybden l\/lo mindre än 1,0 %, fördelaktigt 0,2 till 0,8 %, där C + Ni + Cr + l\/lo uttryckt i viktprocent är 2,8 till 5,5 °/>. l en annan utföringsform av den varmvalsade stàlprodukten med medelhög kolhalt är, uttryckt i viktprocent, C + Si + l\/ln + Cr + Ni + l\/lo + V 3,5 till 6,0 °/>.

Den varmvalsade stàlprodukten med medelhög kolhalt, som innehäller Fe och oundvikliga föroreningar och resthalter, kan ytterligare, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 0,0005 % bor, B.

Den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt, som innehåller Fe och oundvikliga föroreningar och resthalter, kan ytterligare, uttryckt i viktprocent, innehälla mindre än 0,02 % titan, Ti.

Den varmvalsade stàlprodukten med medelhög kolhalt, som innehäller Fe och oundvikliga föroreningar och resthalter, kan ytterligare, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 0,03 % niobium, Nb.

Den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt, som innehåller Fe och oundvikliga föroreningar och resthalter kan ytterligare, uttryckt i viktprocent, innehålla 0,02 till 0,15 °/> aluminium, Al.

Den varmvalsade stàlprodukten med medelhög kolhalt, som innehäller Fe och oundvikliga föroreningar och resthalter, kan ytterligare, uttryckt i viktprocent, innehålla mindre än 0,1 % wolfram, W.

Den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt, som innehåller Fe och oundvikliga föroreningar och resthalter, kan ytterligare, uttryckt i viktprocent, innehälla mindre än 1,0 °/> koppar, Cu.

Den varmvalsade stàlprodukten med medelhög kolhalt, som innehäller Fe och oundvikliga föroreningar och resthalter, kan ytterligare innehålla också andra, i denna beskrivning oomnämnda legeringselement.

Komponenternas verkan har beskrivits i samband med den detaljerade beskrivningen av förfarandet.

Sammansättningsexempel anges i nedanstående tabell: Exempel 1 Exempel 2 C 0,4 0,4 Si 0,25 0,25 l\/ln 0,6 0,6 Cr 1,5 0,65 Ni 1,5 2,55 I\/IO 0,3 0,55 Al 0,04 0,04 Sammansättningen har planerats för att förorsaka en öppning eller åminstone en inbuktning ovanom bainitnosen och nedanom perlitnosen, i vilken austeniten inte kan omvandlas till oönskad ferrit, perlit eller bainit i mikrostrukturen under det första kylsteget eller hållsteget. Detta gör det möjligt att framställa varmvalsade stålprodukter med medelhög kolhalt kostnadseffektivt genom direkt snabbavkylning.

En del av den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt har fördelaktigt, men inte nödvändigtvis, en mikrostruktur som innehåller över 90 °/>, fördelaktigt över 95 %, martensit uttryckt i volymprocent.

En del av den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt kan också ha en mikrostruktur som innehåller över 90 °/>, fördelaktigt över 95 °/>, seghärdad martensit uttryckt i volymprocent.

Då det snabbavkyls har det varmvalsade stålet med medelhög kolhalt fördelaktigt en hårdhet om 500-800 HB mätt 2 mm, fördelaktigt 5 mm från ytan av stålprodukten med medelhög kolhalt. Genom vidare seghärdning kan hårdheten minska till en nivå om 300- 750 HB beroende på seghärdningsförhållandena och stålsammansättningen.

Vidare, särskilt då den varmvalsade stålprodukten seghärdas i temperaturer om minst 400 °C, kan stålproduktens flytgräns Rp0,2 ö\erstiga 800 l\/lPa, dess draghållfasthet kan vara 1000 - 1300 l\/lPa, töjning A5 > 10% och vidare Charpy V (20 °C) > 45 J.

Stàlprodukten är fördelaktigt en stàlplàt med en tjocklek om 5 - 80 mm, fördelaktigt 6 - 60 mm, framställd i ett plåtvalsverk. l denna utföringsform är det nämnda stålämnet ett stàlplàtsämne. l en utföringsform framställer man den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt med hjälp av ett förfarande som beskrivs i patentkraven 1 till 25.

För en fackman är det uppenbart att den grundläggande idén i uppfinningen, då tekniken gör framsteg, kan förverkligas på olika sätt. Uppfinningen och dess utföringsformer begränsas sålunda inte till de ovanstående exemplen, utan de kan variera inom ramen för patentkraven.

Claims

Patentkrav

1. Ett förfarande för att av ett stålämne framställa en stålprodukt med medelhög kolhalt kännetecknat av, att det innehåller ett steg för att åstadkomma ett stålämne som uttryckt i viktprocent innehåller 0,3 till 0,7 % C, Fe samt oundvikliga föroreningar och resthalter, ett varmvalsningssteg för att varmvalsa stålämnet i en temperatur om 800 till 1250 ° C för att erhålla ett varmvalsat stålämne, ett första kylsteg, som man utför efter varmvalsningssteget och där man kyler det varmvalsade stålämnet med åtminstone en avkylningshastighet som motsvarar den kritiska avkylningshastigheten (CCR, critical cooling rate) till en temperatur inom området l\/ls till 570 °C, fördelaktigt inom området l\/ld till 50 °C, ett hållsteg, som man utför efter det första kylsteget och där man under en tid av 10 till 300 sekunder håller det varmvalsade stålämnet vid en temperatur inom området Ms till 570 °C, fördelaktigt inom området Md till 570 °C, coh ett andra kylsteg, som man utför efter hållsteget och där man kyler det varmvalsade stålämnet med en hastighet av minst 0,5 °C/s till en temperatur som understiger l\/lf för att erhålla stålprodukten med medelhög kolhalt.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att steget för att åstadkomma ett stålämne innefattar att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller åtminstone följande ämnen: Si 0,05 till 2,0 °/>, l\/in 0,2 till 2,0 %, Cr 0,5 till 3,0 °/>, V mindre än 1,0 °/>, Ni 1,0 till 6,0 °/-.~, l\/lo mindre än 1,0 °/> där C + Ni + Cr + l\/lo uttryckt i viktprocent är 2,8 till 5,5 °/>.

3. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av, att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent innehåller 0,10 till 0,7 % Si.

4. Förfarande enligt patentkrav 2 till 3, kännetecknat av, att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent innehåller l\/ln 0,4 till 1,4 °/>, fördelaktigt 0,4 till 1,0 °/>.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 2 till 4, kännetecknat av, att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent innehåller 1,0 till 1,8 °/> Cr.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 2 till 5, kännetecknat av, att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent innehåller mindre än 0,3 °/> V.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 2 till 6, kännetecknat av, att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent innehåller 1,5 till 3,0 °/> Ni.

8. Förfarande enligt något av patentkraven 2 till 7, kännetecknat av, att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent innehåller 0,2 till 0,8 % l\/lo.

9. Förfarande enligt något av patentkraven 2 till 8, kännetecknat av, att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent innehåller 3,5 till 6,0 °/> C + Si + l\/ln + Cr + Ni + |\/lo + V.

10. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 9, kännetecknat av, att steget för att åstadkomma ett stålämne innefattar att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller mindre ån 0,02 % Ti.

11. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 10, kännetecknat av, att steget för att åstadkomma ett stålämne innefattar att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller mindre än 0,03 % Nb.

12. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 11, kännetecknat av, att steget för att åstadkomma ett stålämne innefattar att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller mindre än 1,0 °/> Cu.

13. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 12, kännetecknat av, att steget för att åstadkomma ett stålämne innefattar att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller mindre än 0,0005 °/> B.

14. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 13, kännetecknat av, att steget för att åstadkomma ett stålämne innefattar att man åstadkommer ett stålämne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller 0,02 till 0,15 °/> Al.

15. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 14, kännetecknat av, att man utför det första kylsteget omedelbart efter varmvalsningssteget, och av, att det varmvalsade stålämnets temperatur i begynnelsen av det första kylsteget år inom området 700 till 1000 °C.

16. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 15, kännetecknat av, att man i det första kylsteget kyler det varmvalsade stålämnet med en hastighet av 5 till 100 °C/s, fördelaktigt med en hastighet a/ 10 till 50 °C/s.

17. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 16, kännetecknat av, att man i det första kylsteget kyler det varmvalsade stålämnet till en temperatur inom området 421 till 570 °C, av, att man i hållsteget håller det varmvalsade stålämnet vid en temperatur inom området 421 till 570 °C, av, att man utför det andra kylsteget omedelbart efter hållsteget, av, att det varmvalsade stålåmnets temperatur vid inledningen av det andra kylsteget ligger inom området 421 till 570 °C, och av, att man i det andra kylsteget kyler det varmvalsade stålämnet med en hastighet av 5 till 100 °C/s, fördelaktigt med en hastighet a/ 10 till 100 °C/s.

18. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 17, kännetecknat av, att man i det första kylsteget kyler det varmvalsade stålämnet till en temperatur inom området l\/ls till 421 °C, av, att man i hållsteget håller det varmvalsade stålämnet vid en temperatur inom området l\/ls till 421 °C, av, att det varmvalsade stålämnets temperatur vid inledningen av det andra kylsteget ligger inom området l\/ls till 421 °C, och av, att man i det andra kylsteget kyler det varmvalsade stålämnet med luftkylning.

19. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 18, kännetecknat av ett utjämningssteg för utjämning av det varmvalsade stålämnet, varvid man utför utjämningssteget i samband med hållsteget, efter det första kylsteget och före det andra kylsteget.

20. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 19, kännetecknat av ett seghärdningssteg, som man utför efter det andra kylsteget, vid vilket seghärdningssteg man seghärdar det varmvalsade stålämnet vid en temperatur högre än l\/lf, fördelaktigt vid en temperatur mellan l\/lf och lVls, t.ex. 150 till 250 °C.

21. Förfarande enligt patentkrav 20, kännetecknat av, att man seghärdar det varmvalsade stålämnet under 20 till 1500 minuter.

22. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 21, kännetecknat av ett seghärdningssteg, som man utför efter det andra kylsteget, vid vilket seghärdningssteg man seghärdar det varmvalsade stålämnet vid en temperatur högre än l\/ld, t.ex. 400 till 450 °C eller 600 till 700 °C.

23. Förfarande enligt patentkrav 22, kännetecknat av, att man seghärdar det varmvalsade stålämnet under 2 till 400 minuter.

24. Förfarande enligt något av patentkraven 20 till 23, kännetecknat av, att man utför seghärdningssteget efter det andra kylsteget innan man sänkt det varmvalsade stålämnets temperatur till under 100 °C.

25. En varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt, som innehåller Fe samt oundvikliga föroreningar och resthalter, och som framställs med ett förfarande enligt något av patentkraven 1 till 24, kännetecknad av, att den uttryckt i viktprocent innehåller åtminstone följande ämnen: C 0,3 till 0,7 °/>, Si 0,05 till 2,0 %, l\/ln 0,2 till 2,0 °/-.~, Cr 0,5 till 3,0 %, V mindre än 1,0 %, Ni 1,0 till 6,0 %, l\/lo mindre än 1,0 % där C + Ni + Cr + l\/lo uttryckt i viktprocent är 2,8 till 5,5 %.

26. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt patentkrav 25, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålämne som uttryckt i viktprocent innehåller 0,10 till 0,7 % Si.

27. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt patentkrav 25 eller 26, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålåmne som uttryckt i viktprocent innehåller l\/ln 0,4 till 1,4 %, fördelaktigt 0,4 till 1,0 %.

28. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 27, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålåmne som uttryckt i viktprocent innehåller 1,0 till 1,8 °/> Cr.

29. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 28, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålåmne som uttryckt i viktprocent innehåller mindre ån 0,3 % V.

30. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 29, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålåmne som uttryckt i viktprocent innehåller 1,5 till 3,0 °/> Ni.

31. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 30, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålåmne som uttryckt i viktprocent innehåller 0,2 till 0,8 °/> l\/lo.

32. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 31, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålåmne som uttryckt i viktprocent innehåller 3,5 till 6,0 °/> C + Si + l\/ln + Cr + Ni + Mo + V.

33. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 32, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålåmne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller mindre ån 0,0005 % B.

34. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 33, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålåmne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller mindre ån 0,02 °/> Ti.

35. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 34, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålåmne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller mindre än 0,03 °/> Nb.

36. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 25, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålämne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller 0,02 till 0,15 % Al.

37. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 36, kännetecknad av, att man åstadkommit ett stålämne som uttryckt i viktprocent ytterligare innehåller mindre ån 1,0 % Cu.

38. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 37, kännetecknad av, att en del av den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt har en mikrostruktur som uttryckt i volymprocent innehåller över 90 %, fördelaktigt över 95 °/-.~ martensit.

39. Varmvalsad stålprodukt med medelhög kolhalt enligt något av patentkraven 25 till 37, kännetecknad av, att en del av den varmvalsade stålprodukten med medelhög kolhalt har en mikrostruktur som uttryckt i volymprocent innehåller över 90 °/>, fördelaktigt över 95 °/> härdad martensit.