SE449229B - Olegerade eller laglegerade bainitherdbara stallegeringar och sett att framstella dylika - Google Patents

Description

449 229 2 L __ ___,,-n låg martensitpunkt och alster med en sammansättning av: 0,50-1,00% C, 0,10-1,50% Si, 0,50-1,50% Mn, max. 0,045% P, max. 0,045% S när det gäller olegerade stål och dessutom med 0,20-0,90% Mo och/eller 0,20-2,00% Cr när det gäller lâglegerade stål. Rest järn och vanliga föroreningar, som underkastats bainithärdning vid temperaturområdet 5-SOOC över martensitpunkten till en omvandlings- grad av 55-85%, räknat på den dilatometriskt mätta maximala omvand- lingsgraden. Därvid kan t.ex. i stället för varje 1 del Mo använ- das 1 del Cr. I allmänhet föredrages molybden jämfört med krom. I speciella fall kan den undre gränsen för Mn ligga vid 0,25%.

Den allmänna principen för uppfinningen är att stâllegeringar och alster, som uppvisar i sig motsatta egenskaper såsom hög seghet och hög hâllfasthet, kan erhållas då de underkastas en endast ofullstän- dig bainithärdning (värmebehandling) upp till en omvandling av i storleksordningen högst ca 80% i temperaturomrâdet för martensit- punkten eller strax över martensitpunkten, i det omedelbart därtill anslutna temperaturomrâdet.

Martensitpunkten ligger oftast i området från ca 180 till 28000, i synnerhet i området ca 180-230°C, framför allt i området 185-210°C.

Med temperaturområdet för martensitpunkten förstås inom ramen för denna uppfinning temperaturer i omrâdet från ungefär 10°C över till °C under_martensitbildningstemperaturen. Temperaturområdet över martensitpunkten, i vilket den ofullständiga bainithärdningen kan genomföras, ligger i allmänhet vid 0 upp till ca 100°C, företrädes- vis upp till ca SOOC, t.ex. vid ca 5-50°C över martensitbildnings- temperaturen. Allmänt har det visat sig att inom ramen för uppfin- ningen är temperaturområdet ovanför martensitpunkten, i vilket den ofullständiga bainithärdningen enligt uppfinningen kan genomföras, ju smalare, ju högre martensitpunkten är, och omvänt, desto breda- re, ju lägre martensitpunkten ligger. Företrädesvis ligger tempe- raturen för den ofullständiga bainithärdningen under ca 270-280°C, i synnerhet vid 260°C och därunder. Särskilt gynnsamma effekter upp- träder vid användning av stål med martensitpunkter i den lägre de- len av ovannämnda område. Om utgångsstålet icke uppvisar den för den ofullständiga bainithärdningen erforderliga strukturen, så för- behandlas det naturligtvis på lämpligt sätt, t.ex. genom värmebe- handling under bildning av en austenitisk struktur. Till de even- 449 229 .L __ ___-f'- tuellt närvarande obetydliga legeringselementen hör exempelvis V, W, Ni, B och liknande, vilka då kan vara närvarande i halter upp till storleksordningen ca 0,2% vardera. Härigenom kan nämli- gen vissa egenskaper för stålet pâverkas. Närvaro eller frånvaro av sådana legeringselement är dock icke väsentligt för uppfinnin- gen.

Omvandlingen genomföres i allmänhet till ett omrâde av högst ca 85%, räknat på maximum, dvs fullständig omvandling. Oftast ligger om- vandlingsgraden i området ca 55-85%, varvid området 75-85%,,och i synnerhet ca 80%, särskilt föredrages. Omvandlingsgraden kåh mät- tekniskt följas på enkelt sätt under utnyttjande av omständigheten, att bainitomvandlingen är förbunden med en positiv längdändring.

Exempelvis kan omvandlingskinetiken och därmed slutligen omvand- lingsgraden vid den aktuella temperaturen följas genom utvidgnings- mätningar pâ stâlprov på enkelt sätt. Med en omvandlingsgrad av 80% förstås sålunda 80% av den vid fullständig bainitisk omvandling vid den aktuella temperaturen uppnàeliga maximala längdändringen.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen uppvisar stål- legeringen följande sammansättning: 0,57 - 0,75% C 0,15 - 0,35 % Si 0,70 - 0,85 % Mn max. vardera 0,035% P och S 0,20 - 0,50% Mo och/eller 0,20 - 1,00% Cr Resten järn, ev. obetydliga legeringselement och sedvanliga föroreningar. Även för dessa legeringar gäller ovannämnda omvandlingskarakteris- tik. I synnerhet uppvisar även dessa legeringar de erfordrade för- delaktiga egenskaperna, då omvandlingen genomföres i temperatur- omrâdet för martensitbildning eller i temperaturområdet 0-50°C över martensitpunkten och upp till en omvandlingsgrad av ca 75-85%, mätt enligt den dilatometriskt bestämda omvandlingskinetiken.

Stållegeringarna och alstren enligt uppfinningen uppvisar företrä- desvis en seghet, mätt på oskârade rundprov av diametern 4,5 mm, av mer än 70 J, företrädesvis upp till 85 J och till och med 90 J, 449 229 L _. --v'“ och en hårdhet av minst 57 HRC, företrädesvis 58 HRC och däröver, upp till 60 och 61 HRC.

Uppfinningen avser vidare ett sätt för framställning av förbätt- rade material och alster av omvandlingströga, bainithärdbara, i synnerhet låg- eller olegerade stållegeringar med låga martensit- omvandlingstemperaturer, varvid en bainithärdning genomföres i om- rådet för martensitpunkten eller i det därtill anslutande högre temperaturområdet, i synnerhet området O-100°C, företrädesvis upp till 500C, t.ex. 5-50°C ovanför martensitpunkten och behandlingen avbrytes vid en ca 85%-ig, exempelvis 55 till 85%-ig, företfädes- vis vid en ca 75 till 85%-ig omvandling, räknat på den dilatormet- riskt mätta maximala omvandlingen. Med fördel användes härvid le- geringar av ovannämnda sammansättningar. Även här är den eventuel- la närvaron av obetydliga legeringselement icke väsentlig för de enligt uppfinningen uppnådda resultaten.

Stållegeringar enligt uppfinningen, vilka även kan användas vid för- farandet, är tillräckligt omvandlingströga stål, vilka uppvisar förutsättningarna för en isoterm bainitomvandling, och som uppvi- sar så låg martensitpunkt som möjligt. I det autokatalytiska nätet av Austin och Rickett visar dessa stål i allmänhet en knyck i den för övrigt rätlinjigt löpande omvandlingskinetiken. Här uppträder uppenbarligen en utskiljning, som ogynnsamt påverkar segheten. Ge- nom föreliggande uppfinning undvikes, under erhållande av lagering- ar med hög seghet och hög hållfasthet, sådana förlopp, vilka even- nællt kan påverka segheten ogynnsamt.

Av stållegeringarna enligt uppfinningen kan alster med de fördel- aktiga egenskaperna framställas pâ sedvanligt sätt, i synnerhet genom kallbearbetning. Naturligtvis kan även alster framställas av icke-förbehandlade stållegeringar, i synnerhet med ovannämnda materialsammansättning och därefter omvandlas materialet i dessa föremål genom lämplig behandling till stâllegeringarna enligt upp- finningen. Därvid ligger en avsevärd fördel med uppfinningen i att, i motsats till de tidigare nödvändiga höglegerade stàllege- ringarna, även masskonsumtionsprodukter kan framställas enligt uppfinningen på ekonomiskt sätt. Till alstren enligt uppfinningen hör i synnerhet fästelement (skruvar, spilar, bultar, i synnerhet 4,9 (J 173. 449 229 -. ~r°*"" å' sättbultar för direktfästning, nitar, dubbar, dubbdetaljer), verk- tyg (såsom borrar, borrskaft, skruvmejslar, sågar, stansar, dorn), maskinelement (såsom låspinnar, fjädrar, tallriksfjädrar, venti- ler, ventilstyrningar, kolvringar, axlar, spindlar, sprinter, kopp- lingar, skivor lameller), milïtärprodukter (såsom vapendetaljer, pansarplåt), beslag för byggnads-, fartygs-, sport- och möbelända- mål (såsom kedjor, gångjärn, skidkanter), detaljer till optiska anordningar och mätapparater, halvfabrikat (såsom band, tråd, plåt, stänger, rör och liknande).

Särskilt lämpliga inom ramen för uppfinningen har visat sigfvara: Stål ur gruppen fjäderstål, t.ex.

C% Si% Mn% Cr% V% 62 SiMnCr 4 0,62 1,0 1,0 0,6 - 58 CrV 4 0,58 0,3 1,0 1,1 ,1 50 CrV 4 0,50 0,3 1,0 1,1 ,1 62 SiCr 5 0,62/0,72 1,3 0,5 0,5 - Stål ur gruppen kallbearbetningsstål, t.ex.

C% Si% Mn% Cr% V% 100 Cr 6 1,0 0,3 0,3 1,5 - Olegerade verktygsstål resp. stål med hög kolhalt C Si Mn P och S C (f,k,g) 60 0,57-0,65 0,25 0,25 vardera ma§..0,045 C " 67 0,67 0,25 0,70 " C " 70 0,70 0,25 0,60 " C " 75 0,75 0,25-0,50 0,6-0,8 " C " 85 0,85 0,90 “ " C " 100 1,00 0,25 " " I nedanstående exempel belyses uppfinningen närmare.

Exempel 1 Ett stål med 0,73% C, 0,85% Mn, 0,2% Si och 0,29% Mo, trådmateri- al, kalldraget, mjukglödgat, svagt efterdraget med en hållfasthet av ca 800 N/mmz, underkastades som utgångsmaterial efter en vär- mebehandling av 860°C en behandling 20 min. -+ 240oC, 40 min. -+ luft i stycken av 1 - 50 mm, 0 = 4,5 mm. Hârdhet: 58 HRC, slag- seghet: 795 - 820 J. 449 229 -- -\-«" L Exemgel 2 Efter genomförande av samma värmebehandling på färdiga direktfäst- element (spikar, bultar) uppvisade alstren vid en hårdhet av 58 HRC god seghet och var böjbara till šf 900.

Exemgel 3 För framställning av dragfjädrar med hög hårdhet och seghet med en diameter av 80 mm av en tråd med diametern = 4,5 mm värmebehandla- des fjädrarna i färdiglindat tillstånd på det ovan beskrivna sät- tet. f! U

Claims (7)

449 229 Patentkrav

1. Olegerade eller lâglegerade, bainithärdbara, omvandlingströ- ga stâllegeringar med låg martensitpunkt eller alster med en sam- mansättníng av: 0,50 - 1,00 % C 0,10 - 1,50 % Si 0,50 - 1,50 % Mn max, 0,045 % P max. 0,045 æ s ___ när det gäller olegerade stål och dessutom med '*' 0,20 - 0,90 s Mo och/enar á 0,20 - 2,00 % Cr när det gäller lâglegerade stål rest järn och vanliga föroreningar som underkastats bainithärdning i temperaturområdet 5 - 50°C över martensitpunkten till en omvandlingsgrad av S5 - 85 %, räknat på den dilatometriska mätta maximala omvandlingsgraden.

2. '2. Stallegeringar och alster enligt krav 1 med sammansättningen 0,57 - 0,75 X C 0,15 - 0.35 8 S1 ._6570 - 0,85 \ Hn max 0,035 8 P ___ max 0,035 K S 0,20 - 0.50 \ Ho och/eller 0.20 - 1.00 X Cr rest järn och sedvanliga föroreningar som underkastats bainithârdning i temperaturomràdet 5 - 50° över martensitpunkten till en omvandlingsgrad av 55 - 85 t, räknat på den dilatometriskt mätta maximala omvandlingsgraden.

3. Srållegeringar och alster enligt krav 1. k ä n n e - t e c k n a d e av att de innehåller 0.25 - 1.5 2 Mn.

4. Stållegeringar och alster enligt något av kraven l - 3, k ä n n e r e c k n a d e av att de uppvisar en seghet, mätt på oskârade rundprov med diametern 4,5 mm, av mer än 70 J. företrädesvis mer än 85 J och en hårdhet av minst 57 HRC, foreträdesvis 58 HRC och däröver, 1 synnerhet 60 HRC. 449 229 9 ___,-._ b

5. Ställegeringar och alster enligt_nâgot av kraven l - 5, k ä n n e t e c k n a d e av att de omvandlats till en om- vandllngsgrad av 75 - 65 %, i synnerhet ca 80 8.

6. Sätt att framställa förbättrade material och alster av on- vandlingströga, bainithärdbara, olegerade eller làglegerade stållegerlngar enligt krav 1 med låg martensitomvandlingsten- peratur genom bainithärdning (värmebehandling), k ä n n e - t e c k n a t av att bainithärdningen genomföres i tempera- turområdet för martensitpunkten eller vid O - l00'C. företrä- desvis-upp till 50°C, i synnerhet 5 - 50'C över tenperaturen för martensitpunkten, och avbrytes sedan vid en högst 85;procentig{ företrädesvis ca 55 - 85-t-lg, i synnerhet ca 75 - 85-t-ig omvandling, räknat på den dilatometriskt mätta maximala om- vandlingsgraden.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att om- vandlingen avbrytes vid ca 80 S-ig omvandlingsgrad.