CZ279732B6 - Způsob výroby za tepla tvářených výrobků z nadeutektoidní uhlíkové oceli - Google Patents

Abstract

Ingoty z nadeutektoidní uhlíkové oceli se ohřívají na teplotu od Ts - 350 stupňů C do Ts - - 125 stupňů C s výdrží od 1 hodiny do 5 hodin, načež se dohřívají na teplotu od Ts - 250 stupňů do Ts - 125 stupňů C s výdrží od 0,1 hodiny do 1 hodiny a následně se tváří za tepla až do dotvářecí teploty na tvářený polotovar, který se dále nejméně jedenkrát dohřívá s následujícím tvářením až do dotvářecí teploty. Dohřev se provádí při teplotě od Ts - 250 stupňů C do Ts - - 125 stupňů C s výdrží od 0,1 hod. do l hodiny. Dotvářecí teplota konečného tváření je v intervalu od 1050 stupňů C do teploty Ar.sub.cm .n.- 50 stupňů C, přičemž všechny deformace včetně mezideformačních přestávek provádění pod teplotou Ar.sub.cm .n.netrvají déle než 3 min.ŕ

Description

Vynález se týká způsobu výroby za tepla tvářených výrobků z nadeutektoidní uhlíkové oceli. Výrobky jsou zejména bloky, bramy, sochory a podobně. Výrobky jsou vyráběny z ingotů válcováním, kováním nebo jinými tvářecími postupy s použitím jednoho ohřevu nebo více mezioperačních dohřevů, přičemž řízené vychlazování výrobku se provádí až po posledním tváření z konečné dotvářeci teploty.

Nadeutektoidní uhlíkové oceli jsou obtížně technologicky tvářitelné, což je způsobeno nízkou teplotou solidu T_s , vylučováním sekundárního cementitu z austenitu při podkročení kritické teploty Ar_cm, zvýšenou náchylnosti k hrubnuti struktury od teplot 1 000 °C až 1 150 °C shora a zvýšenou citlivostí k vyšším deformačním rychlostem v oblasti spodních tvářecích teplot. Z uvedených důvodů mají tyto oceli úzký rozsah optimálních tvářecích teplot.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že u současných technologií tváření za tepla nejsou u nadeutektoidních uhlíkových ocelí jednoznačně stanoveny optimální tvářecí teploty a podmínky v závislosti na obsahu uhlíku v oceli. Pokud se týká dotvářecích teplot, jsou obvykle doporučovány teploty v těsné blízkosti nad teplotou Ar_cm nebo teploty v intervalu od Ar_cm do Ar₃. Nevýhodou technologie, která neodpovídá optimálnímu režimu ohřevu a počátku tváření je, že dochází k hrubnuti zrna, popřípadě k přehřátí, spálení nebo i natavování oceli. Tím ztrácí ocel plasticitu, křehne, a to tím více, čím více se teplota ohřevu blíží teplotě T_s a čím více se prodlužuje doba expozice na této teplotě. Další nevýhodou je, že dochází k povrchovému oduhličování, které znehodnocuje konečnou jakost finálních výrobků po zušlechtování. Tendence k povrchovému oduhličování stoupá jak s rostoucí teplotou, tak i s rostoucí dobou ohřevu. Uvedené faktory se zvláště silně projevují v případě zpracování ingotů, které mají zvýšenou strukturní i chemickou nehomogenitu. Nevýhodou plynoucí z nedodržení optimálních podmínek při dotváření je zejména vytváření cementického síťoví ve struktuře, což se projeví zvětšením přetvářného odporu, zvýšením citlivosti na vyšší deformační rychlost a celkovým snížením tvařitelnosti se všemi z toho vyplývajícími důsledky.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody řeší způsob výroby za tepla tvářených výrobků z nadeutektoidní uhlíkové oceli, kdy se ingoty z oceli o obsahu 0,8 až 1,4 % uhlíku, 0,15 až 1,0 % manganu, 0,1 až 1,0 % křemíku, stopy až 0,04 % fosforu, stopy až 0,04 % síry a se součtem obsahů chrómu, niklu, vanadu a wolframu od 0,005 do 1,0 % uvedeno v procentech hmot., zbytek železo a další doprovod-1CZ 279732 B6

u. né přísady a nečistoty, tvářejí za tepla, přičemž řízené vychlazování výrobku se provádí až po posledním tváření. Podstatou vynálezu je, že se ingoty nejdříve ohřívají na teplotu v intervalu od T_s-350 °C do T_s-200 °C s výdrží od 1 hodiny do 5 hodin, potom se dohřívaji na teplotu v intervalu od T_s-250 °C do T_s-125 °C s výdrží od 0,1 hodiny do 1 hodiny a následně se tváří za tepla až do dotvářecí teploty na tvářený polotovar, který se dále nejméně jedenkrát dohřívá s následným tvářením, přičemž dohřev se provádí na teplotě v intervalu od T_g-250 °C do T_s~125 °C s výdrží od 0,1 hodiny do 1 hodiny a poslední tváření za tepla se provádí až do konečné dotvářecí teploty v intervalu od 1 050 “C do Ar_cm-50 °C. Všechny'deformace včetně mezideformačnich přestávek prováděné pod teplotou Ar_cm netrvají více než 3 minuty. T_g je teplota solidu oceli a Ar_cm je kritická teplota vylučování sekundárního cementitu z austenitu, kde obě veličiny jsou z binárního rovnovážného fázového diagramu železo-uhlík pro daný obsah uhlíku v oceli.

Výhodou způsobu podle vynálezu je to, že optimalizuje podmínky ohřevu na tvářecí teplotu a vymezuje dobu setrvání materiálu při vysokých teplotách. Tím se zamezí nejen hrubnutí struktury, ale i oduhličení materiálu během ohřevu. Další výhodou je nové definování podmínek pro dotváření, které zajišťuji vyhovující zrnitost nutnou pro další zpracování i dostatečnou technologickou tvařitelnost. Toto se příznivě projeví ve zlepšení přímosti a rovinnosti za tepla tvářených výrobků. Výhodou je i zlepšení jakosti povrchu, zvýšení výtěžnosti kovu, snížení ztrát při provádění následných povrchových úprav a zlepšeni mechanických a užitných vlastností finálních výrobků.

Příklad provedení vynálezu

Pro lepší názornost je dále uveden příklad způsobu výroby podle vynálezu.

Ze čtyřtunových ingotů z oceli o chemickém složení v hmot, procentech 1,25 % C, 0,25 % Mn, 0,25 % Si, 0,015 % P, 0,005 % S, 0,30 % Cr a s celkovým obsahem niklu, vanadu a wolframu 0,09 %, zbytek železo a jiné doprovodné prvky a nečistoty, byly válcovány obdélníkové sochory o konečném průřezu 210 x 85 mm. Tato ocel měla teplotu T_s = 1 300 °C a teplotu Ar_cm = 900 °C, zjištěno z binárního fázového diagramu železo-uhlík, na základě obsahu uhlíku. Odlité ingoty byly postupně ohřátý na teplotu 1 050 °C s 1 hodinou vyrovnávací výdrží a potom dohřátý na konečnou teplotu 1 090 °C, při níž byla provedena 0,5 hodinová výdrž. Potom byly ingoty válcovány na blokové válcovací trati na bloky o průřezu 230 x 260 mm s dotvářecí teplotou 1 025 °C. Teplé bloky byly v dalším ohřevu dohřátý na teplotu 1 100 °C s 0,5 hodinovou výdrží a válcovány na sochorové válcovací trati na sochory o konečném průřezu 210 x 85 mm s dotvářecí teplotou 1 000 °C. Sochory byly dále děleny na nůžkách a řízené vychlazovány v peci. Hotové vývalky měly potřebnou přímost, vyhovující strukturu i mechanické vlastnosti. Vývalky byly dále zpracovány na za tepla a za studená válcované pásy pro výrobu holicích čepelek a pil na kov.

Claims (1)

1. Způsob výroby za tepla tvářených výrobků z nadeutektoidní uhlíkové oceli, kdy se ingoty z oceli o obsahu 0,8 až 1,4 % uhlíku, 0,15 až 1,0 % manganu, 0,1 až 1,0 % křemíku, stopy až 0,04 % fosforu, stopy až 0,04 % síry a se součtem obsahů chrómu, niklu, vanadu a wolframu od 0,005 do 1,0 % uvedeno v procentech hmot, zbytek železo a další doprovodné přísady a nečistoty, tvářejí za tepla, přičemž řízené ochlazování výrobku se provádí až po posledním tváření, vyznačující se tím, že se ingoty nejdříve ohřívají na teplotu v intervalu od T_g-350 °C do T_s-200 °C s výdrží od 1 hodiny do 5 hodin, potom se dohřívají na teplotu v intervalu od T_g-250 °C do T_g-125 ’C s výdrží od 0,1 hodiny do 1 hodiny a následně se tváří za tepla až do dotvářecí teploty na tvářený polotovar, který se dále nejméně jedenkrát dohřívá s následným tvářením, přičemž dohřev se provádí na teplotě v intervalu od T_g-250 °C do T_g-125 °C s výdrží od 0,1 hodiny do 1 hodiny a poslední tváření za tepla se provádí až do konečné dotvářecí teploty v intervalu od 1 050 °C do Ar_cm-50 °C, přičemž všechny deformace včetně mezideformačnich přestávek prováděné pod teplotou Ar_cm netrvají více než 3 minuty, přičemž T_g je teplota solidu oceli a Ar_cm je kritická teplota vylučování sekundárního cementitu z austenitu, kde obě veličiny jsou zjištěny z binárního rovnovážného fázového diagramu železo-uhlík pro daný obsah uhlíku v oceli.