SE441855B - Peristaltisk pump - Google Patents

Description

005659-1 dragit sig stort intresse för sin potentiella användbarhet vid kryogena temperaturer.

Fe-l2Mn-legeringar (l2 % Mn) har gjorts sega vid 77 K (-l96°C) genom flera metoder: (l) kallbearbetning och anlöp- ning; (2) reglerad kylning gcnom martensitomvandlingen; och (3) tillsättning av en liten mängd bor. Även om boren är bil- ligare än nickel ökar den emellertid också stålets kostnader, varför en lägre manganhalt skulle vara önskvärd.

Genom uppfinningen har framtagits ett legerat stål som lämpar sig för användning vid kryogena temperaturer, som kan sammansättas utan nickel, och som kan sammansättas med en låg manganhalt.

Uppfinningen avser sålunda ett ferritískt kryogent lege- rat stål med relativt låg manganhalt och ett förfarande för att bibringa stålet kryogena egenskaper. Det legerade stålet enligt uppfinningen kännetecknas av viktsammansättningen 4-6% mangan, 0,02-0,06% kol, 0,1-0,4% molybden och resten järn och normalt medföljande föroreningar.

Stålet utmärker sig för en mjuk-spröd-omvandlingstempe- ratur under temperaturen av flytande nitrogen (77K eller - -l96°C) och en slagenergi CV (slagprov enligt Charpy med V- skâra som är större än 67 joule vid temperaturer för flytande nitrogen. Dessa kryogena egenskaper uppnås genom att ett stål med den ovannämnda sammansättningen underkastas en värmebe- handlíngscykel och en anslutande anlöpning. Kolet och molyb- denet ökar stabiliteten av bibehållen gammafas i legeringen och bidrar till att undertrycka interkristallint brott på grund av en genom anlöpningen orsakad försprödning. Vidare kan stålets kryogena egenskaper med endast en ringa ökning av kostnaderna förbättras genom tillsättning av upp mot 3 vikt- procent n ickel .

Förfarandet för att bibringa det legerade stålet kryoge- na egenskaper består i en värmebehandlingscykel som omfattar följande steg: upphettning av legeringen från en temperatur, som ligger under en karakteristisk temperatur As, till en temperatur, som ligger över en karakteristisk temperatur Af; avkylning av legeringen till en temperatur under As; en andra upphettning av legeringen till en temperatur över As soosssø-1 och under Af; en andra avkylning av legeringen till en tem- peratur under As; en tredje upphettning av legeringen till en temperatur över Af; en tredje avkylning av legeringen till en temperatur under As; en fjärde upphettning av legeringen till en temperatur över As och under Af; en fjärde avkylning av legeringen till en temperatur under As; och anlöpning av legeringen vid en temperatur under AS.

Pig. 1 är ett diagram för en värmebehandlingscykel.

Fig. 2 är en sammansatt graf som visar urvalet av värme- behandlingstemperatur från dilatometerdata.

Fig. 3 är en sammansatt graf för slagenergin (CV) enligt Charpy som funktion av den enligt uppfinningen genomförda vär- mebehandlingscykeln.

Pig. 4 är en sammansatt graf för slagenergin (CV) vid 77 K (-l96°C) och omvandlingstemperaturen vid uppträdande brott (fraeture appearance transition temperature = "FATT") som funktion av kolhalten för legeringar enligt uppfinningen.

Pig. S är en sammansatt graf som visar sträckgränsen (YS), brottgränsen (TS) och slagenergin (CV) som funktion av nickelhalten för legeringar enligt uppfinningen.

Värmebehandlingscykeln resulterar i en ultrafin korn- struktur. Behandlingen innebär i huvudsak en upprepad växling mellan austenitiseríng och tvâfassönderdelning (alfa- och gammafas). Den här tillämpade typen av cyklisk värmebehand- ling finns beskriven i detalj i Morris Jr, J W et al, "The use of martensite reversion in the design of tough ferritic cryogenic steels", Proceedings of the First JIM Internatio- nal Symposium on "New aspects on martensitic transformation", 10-12 maj 1976, The Japan Institute of Metals, Sendai, Japan.

Den finns också beskriven i Jin, S et al, "grain refinement through thermal cycling in an Fe-Ni-Ti cryogenic alloy", Metallurgical Transactions A, Vol. 6A (1975), p. 141-140.

Värmebehandlingscykeln består i omväxlande glödgningar med ca 0,5 h varaktighet mellan vilka materialet släcks med vatten till en temperatur under As och företrädesvis till rumstemperatur (luftkylning bör vara lämplig men går lång- 105659-1 sammare). I de flesta fall kan glödgningen utan problem för- kortas till 30 minuter eller förlängas till 2 timmar. Vid vattenslåckningen sänks materialets temperatur tillräckligt snabbt, företrädesvis till nära omgivningstemperatur, för ,att strukturen skall bli stabiliserad. En lämplig cykel av glödgningar och släckningar visas grafiskt i fig. l, där de successiva stegen betecknats lA, lB, 2A, ZB och T.

I fig. 2 visas grafiskt en metod att utvälja de i ste- gen lA, lß, 2A och 2B använda glödgningstemperaturerna från dilatometerdata som anger legeringens Easomvandlingstempera- turer vid upphettning. I fig. l och fig. 2 anges grafiskt två referensteuperaturer: (1) en temperatur A-, som är den approximativa temperatur vid vilken en legering, som i bör- jan har den vid låg temperatur existerande alfastrukturen, vid upphettning först börjar undergå tvàfassönderdelning ge- nom partiell bildning av gammastruktur, och (2) en andra, högre temperatur Af, ovanför vilken provet vid upphettningen austenitiseras i bemärkelsen att omvandlingen från alfa- strukturen till gammastrukturen år i huvudsak avslutad. Des- sa referenstemperaturer varierar med den hastighet med vilken legeringen upphettas, fastän variationen är liten för det område som är av intresse vid behandlingen av legeringar av denna typ (ca 20 - 300 K/min).

I fig. 1 visas variationen av referenstemperaturerna A8 och Af med sammansättningen, dvs med ändringar i mangan- halten. Variationen av referenstemperaturerna med hänsyn till tillsatsen av l - 3 % nickel till grundsammansättning- en visas i fig. 2 och år signifikant.

Med fig. 1 och 2 som underlag väljs för den första glödgningen 1A en temperatur som ligger något högre (ca 40K) än temperaturen Af. För den andra glödgningen lB väljs en temperatur som är lägre än temperaturen Af. Goda egenskaper uppnås om temperaturen vid den andra glödgningen hålls unge- fär halvvägs mellan temperaturerna A' och Kf. För den tred- je glödgningen ZA väljs en temperatur som ligger något hög- re än Af och som i praktiken vanligen bör hållas något lägre än daiförsta glödgningstemperaturen. För den fjärde glödg- :FFÜÜÉMA uuAuTvg 8005659-1 ningen 23 vlljs en temperatur som ligger lägre ln temperatu- ren Af. Goda egenskaper uppnås os temperaturen vid steg 28 är identisk med temperaturen vid den andra glödgningen, dvs ungefär halvvägs mellan referenstelperaturerna A. och Af.

Den avslutande anlöpningen (betecknad T eller t), som följer efter vlrmebehandlingscykeln, medför ett ringa över- skott av resterande austenit. För det aktuella stålet är de föredragna betingelserna för anlöpningen en anlöpningstempe- ratur under ca 600°C, företrädesvis ca 540 - 600°C, och en varmhâllningstid av ca 3 - 16 timmar.

Atmosfären i kontakt med materialet under de olika ate- gen kan vara luft. En inert atmosfär lr att föredra.

Följande exempel skall belysa uppfinningen.

Exempel Ett stål med den noninella viktaammanalttningen 0,038% C, 4,40% Mn, 0,20% Mo, 0,04% Si, 0,006% S och resten Fe un- derkastadea olika vlraebehandlingar och de mekaniska egen- skaperna undersöktes. I fig. 3 visas resultaten från prov- ningen av slagenergin vid -l96°C, sträckgränsen och brott- gränsen vid rumstemperatur, och resterandeaustenit som funktion av anlöpningstiden.

I de i fig. 3 visade fallen smältes legeringen i va- kuuminduktionsugn, hoaogeniserades 24 h vid l200°C, amiddes till grovplåt och upplösningabehandladea 2 h vid 900°C med anslutande luftkylning före värnebehandlingscykeln. För den- nn 1e¿=ring var A, en 7oo°c och Af en 79o°c. varnebennna- lingscykeln bestod i tur och ording av l h glödgning (lA) vid 82o°c, vntfennlxcuning, 1 n glaagning (ln) vid 74o°c, vattensläckning, l h glödgning (ZA) vid 800°C, vattensläck- ning, 1 h gungning vid nntingen 74o°c (zu) eller 71o°c (2b), vattcnsläckning, och en avslutande anlöpning vid 6zø°c (r) eller 59o°c (T) 1 1 - 16 n följa av en vatten- aläckning.

Som synes i fig. 3 uppnåddea en mycket lovande kombi- nation av aeghet (CV) vid -l96°C och hållfasthet vid rums- temperatur genom den med 2Bt betecknade värmebehandlingen och användningen av en lång anlöpningstid (ca 4 - 16 h). 3005659-1 TEM-undersökning (transmissionselektronmikroskopi) vi- sade att behandlingen ger ultrafin välåterbildad rymdcen- trerad (equiaxed) ferrit (kornstorlek ca 0,5 - 1,0 um) med en utskild gammafas i ferritkorngränserna och ferrit- eller martensitlamellgränserna.

Dessutom undersöktes kolhaltens inverkan på legeringen efter värmebehandlingen 2BT. Resultaten visas i fig. 4 där slagenergin (CV) vid Charpy-provet och omvandlingstemperatu- ren vid uppträdande brott (FATT) avprickats som funktion av två slutliga anlöpningstider, 4 och 16 timmar. Legeringens egenskaper blir sämre om kolhalten är högre än ca 0,06 vikt- procent. Kolhslter nära 0,04 1 ger goda egenskaper.

Effekten av att tillsätta nickel i grundlegeringen un- dersöktes också. De använda legeringarns hade den nominella viktsammansättningen 5,0 % Mn,0,2 $ Mo, 0,06 % C, 0,04% Si, 0,006 % S, resten Fe, med en tillsats av 0%, 1% resp. % Ni.

Legeringarna underkastades den beskrivna värmebehandlings- cykeln med skillnaden att glödgningstemperaturerna för de nickelhaltiga legeringarna i stegen 1A, lB, 2A och 2B änd- rades på det sätt som visats grafiskt med pilarna i fig. 2.

De resulterande mekaniska egenskaperna: sträckgräns (YS) vid rumstemperatur, dragbrottgråns (TS) vid rumstemperatur och alagenergi (cv) vid 77 x (-196°c) vi." grafiske i fig. 5. Det visade sig att sträckgränsen ökar med nickelhalten medan slagsegheten vid 77 K bibehölls hög. När det gällde legeringen med en tillsats av 3 % Ni var sträckgränsen vid rumstemperatur 760 MPa medan slagsegheten vid 77 K var 160 joule.

X-

Claims (7)

8005659-1 PATENTKRAV

1. l. Legerat stål för kryogena temperaturer, k ä n n e- t e c k n a t av viktsammansättningen 4 ~ 6 Z Mn, 0,02 - 0,06 1 C, 0,1 - 0,4 % Mo, O ~ 3 % Ni, resten Fe, och uppvisan- de en mjuk-sprödomvandlingstemperatur under -l96°C och en slagseghet, mätt enligt Charpy med V-skåra, överstigande 67 joule.

2. Stål enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att det är i huvudsak fritt från nickel.

3. Förfarande för att bibringa ett stål med den i krav 1 angivna sammansättningen kryogena egenskaper, k ä n n e- t e c k n a t av åtgärderna att man underkastar legeringen en värmebehandlingscykel omfattande följande steg: a. upphettning från en temperatur, som ligger under en karakteristisk temperatur As, vid vilken legeringen, som i början uppvisar en vid låg temperatur existerande alfastruk- tur, först börjar undergå tvåfassönderdelning genom partiell bildning av den vid hög temperatur existerande gammastruktu- ren, till en temperatur, som ligger över den karakteristiska temperaturen Af ovanför vilken legeringen austenitiseras i bemärkelsen att omvandlingen från alfastrukturen till gamma- strukturen blir i huvudsak avslutad vid upphettning; b. avkylning av legeringen till en temperatur under As; c, en andra upphettning av legeringen till en temperatur över As och under Af; d. en andra avkylning av legeringen till en temperatur under AS; e. en tredje upphettning av legeringen till en temperatur över Af; f. en tredje avkylning av legeringen till en temperatur under As; g. en fjärde upphettning av legeringen till en tempera- tur över As och under Af; h. en fjärde avkylning av legeringen till en temperatur under As; och i. anlöpning av legeringen vid en temperatur under As. 15659-1

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den temperatur till vilken legeringen kyls i det första avkylningssteget är omkring rumstemperatur.

5. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den temperatur till vilken legeringen kyls i det andra avkylningssteget är omkring rumstemperatur.

6. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den temperatur till vilken legeringen upphettas första gången ligger ca 40 K högre än Af.

7. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den temperatur till vilken legeringen upphettas andra gången ligger ungefär halvvägs mellan As och Af. S. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att anlöpningen genomförs vid en temperatur mellan 540°C och 600°C under en tid av mellan 3 och 15 timmar.