CZ412899A3

CZ412899A3 - Parní turbosoustrojí

Info

Publication number: CZ412899A3
Application number: CZ19994128A
Authority: CZ
Inventors: Wolfgang Kupka; HELMUT KüHN; Dietrich Hintze; JüRGEN KRAFT
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 2000-05-17
Also published as: EP0983422A1; WO1998053183A1; JP4162723B2; US6231305B1; CZ292470B6; DE59805811D1; EP0983422B1; JP2001527620A

Description

Ocel a způsob zhotovování ocelových komponent tvářených plastickou deformací za studená

Oblast techniky

Vynález se týká oceli a způsobu zhotovování ocelových komponent tvářených plastickou deformací za studená.

Dosavadní stav techniky

Řada ocelových komponent, zejména strojních součástí s vynikajícími vlastnostmi, se zhotovuje kováním za studená, ražením za studená anebo obvykleji za studená plastickou deformací předkovků válcovaných za horka. Používaná ocel má obsah uhlíku mezi 0,2 % a 0,42 % hmotnostních. Je legována buď chromém, nebo chromém a molybdenem, nebo niklem a chromém, nebo niklem., chromém a molybdenem, anebo konečně manganem a Chromém tak, že ocel lze dostatečně vytvrdit, aby mohla po kalení dosáhnout martensitické struktury, která je nezbytná pro nabytí požadovaných mechanických vlastností po žíhání. Na jedné straně je to pevnost v tahu a na straně druhé dobrá kujnost. Aby se dala ocel tvářet za studená, musí být předem podrobena sféroidisaci či maximálnímu měkčení tepelným zpracováním spočívajícím v dlouhodobém držení při teplotě nad 650 °C, což může být několik desítek hodin. Toto zpracování dá oceli sferoidní perlitickou strukturu, kterou lze snadno deformovat za studená. Nedostatkem této techniky je zejména požadavek trojího tepelného zpracování, které výrobu komplikuje a zvyšuje náklady.

Podstata vynálezu

Předmětem předkládaného vynálezu j e napravení tohoto

nedostatku poskytnutím prostředků pro zhotovování ocelových mechanických komponent s vynikaj ícími vlastnostmi, tvářením pomocí plastické deformace za studená, aniž by bylo nutné provádět sféroidisaci či maximální měkčení tepelným zpracováním nebo zpracovávat žíháním.

Z tohoto důvodu je předmětem vynálezu ocel pro zhotovování ocelových komponent tvářených za studená

plastickou	deformací,	jejíž	chemické složení	v hmotnostních
procentech	je následuj	ící :
	0,03	% <	C ž 0,16 %
	0,5	% <	Mn < 2 %
	0,05	%	Si < 0,5 %
	0	% <	Cr < 1,8 %
	0	%	Mo 0,25 %
	0,001	% á	AI < 0,05 %
	0,001	% <	Ti < 0,05 %
	0	% <	V <0,15 %
	0,0005	% <	B < 0,005 %
	0,004	% <	N < 0,012 %
	0,001	% <	S < 0,09%
- případně	do 0,005 %	vápníku, do 0,01 % telluru, do 0,04 %
selenu a <	do 0,3 %	olova;	látkovou bilanci	doplňuje železo

a nečistoty vznikající při tavení a chemické složení oceli pak dále vyhovuje rovnici:

Mn +0,9 x Cr + 1,3 x Mo + 1,6 x V & 2,2% a ----.....----.--------—„

AI + Ti & 3,5 x N.

Výhodné chemické složení	oceli	je toto
0,06 %	C	<	0,12 %
0,8% £	Mn	<	1,7 %
•0,1%	Si	<	0,35 %

0,1	%	£	Cr	£	1,5	%
0,07	%		Mo		0,15	%
0,001	%		AI		0,35	%
0,001	%	<	Ti		0,03	%
0	%	<	V		0,1	%
0,001	%	<	B		0,004 %
0,004	%	<	N	<	0,01	%
0,001	%		S		0,09	%
případně do 0,005 % ’	vápníku,	do	0,01 %	telluru, do 0,04 %

selenu a do 0,3 % olova; látkovou bilanci doplňuje železo a nečistoty vznikájlei při taveni.

Nejlépe je, aby obsah nečistot nebo zbytkových prvků byl současně nebo zvlášť:

Ni < 0,25 %

Cu < 0,25 %

P < 0,02 %

Vynález se také týká způsobu zhotovováni ocelových komponent tvářených plastickou deformaci za studená, ve kterém je kaleni jako jediné tepelné zpracováni. Termín kalení je na tomto místě i dále užíván v širokém slova smyslu, což znamená, že chladící stupeň je dostatečně rychlý, aby se dosáhlo struktury, která není prakticky ferrito-perlitická, a která není ani martensitická.

Nehledě na kalení, sestává proces z válcování ocelového polotovaru za horka, aby se získal za horka válcovaný produkt, případně ze sekání předkovku ze za horka válcovaného produktu a z tvářenípředkovku nebo za horka válcovaného produktu plastickou deformací za studená.

Kalení, které má u komponenty vytvořit v podstatě bainitickou strukturu, může být provedeno stejně dobře před tvářením za studená jako po něm. Provádí-li se kalení před tvářením za studená, může být uskutečněno stejně dobře bezprostředně za horka jak ve válcovaném stavu tak po austenitizaci novým zahřátím nad AC$. Je-li kalení uskutečněno po tváření za studená, provádí se po austenitizaci znovu zahřátí nad AC^.

Nakonec se vynález týká ocelových komponent získaných tvářením za studená z oceli podle vynálezu tak, že redukce v Z sekci oceli je větší než 45 %, výhodněji větší než 50 % a pevnost v tahu R_m je větší než 650 MPa a pro některé aplikace dokonce větší než 1200 MPa. Obvykle, a to je žádoucí, mívá komponenta převážně bainitickou strukturu tj, skládá se z více než 50 % z bainitu.

Vynález bude nyní popsán detailněji a objasněn na příkladech, které budou následovat.

Chemické složení oceli podle vynálezu představuje v hmotnostních procentech:

- od 0,03 % do 0,16 %, nejvýhodněji od 0,06 % do 0,12 % uhlíku, aby bylo dosaženo vysoké pracovní schopnosti tvrdnout během tváření za studená, aby se bránilo tvorbě hrubozrných karbidů nepříznivých pro kujnost, a aby se umožnilo provádět tváření za studená, aniž by bylo nutné uskutečňovat sferoidisaci nebo maximálně změkčující žíhací operaci;

- od 0,5 % do 2 %, nej výhodněji od 0,8 % do 1,7 % manganu, aby byla zachována dobrá sch^iost odlévání, a aby bylo dosaženo dostatečné schopnosti vytvrzování a dobrých mechanických vlastností;

- od 0,05 % do 0,5 %, nejvýhodněji od 0,1 % do 0,35 % křemíku, kterýžto prvek je nezbytný pro deoxidaci oceli, zejména je-li nízký obsah hliníku, avšak který, v příliš vysokém množství, vyvolává vytvrzování škodlivé pro tváření za studená a pro kujnost;

- od O % do 1,8 %, nejvýhodněji od 0,1 % do 1,5 % chrómu, aby se na úroveň požadovanou pro komponenty, upravila tvrditelnost a mechanické vlastnosti bez překročení hodnoty, která by příliš vytvrdila ocel ve válcovaném stavu, nebo by vedla ke tvorbě martensitu škodlivého pro tvarování za studená a pro kujnost;

- od 0 % do 0,25 %, nejvýhodněji od 0,07 % do 0,15 % molybdenu, aby synergicky s borem byla zajištěna homogenní tvrditelnost v různých sekcích komponenty;

- případně od 0 % do 0,15 %, nejlépe méně než 0,1 % vanadu, aby se dosáhlo vynikajících mechanických vlastností (pevnost v tahu), pokud se vyžadují;

- od 0,0005 % do 0,005 %, nej výhodněji od 0,001 % do 0,004 % horu, aby se zvýšila potřebná tvrditelnost; .

- od 0 % do 0,05 %, nej výhodněji od 0,001 % do 0,035 % hliníku a od 0 % do 0,05 %, nej lépe od 0,001 % do 0,03 % titanu, přičemž součet obsahu hliníku a titanu by měl být větší než nebo stejný jako 3,5 násobný obsah dusíku tak, aby se dosáhlo jemně zrnité struktury nutné pro dobrou tvarovatelnost za studená a pro dobrou kujnost;

- od 0,004 % do 0,012 %, nejvýhodněji od 0,006 % do 0,01 % dusíku, aby se ovládala velikost zrn tím, že se tvoří nitridy dusíku, nitridy titanu nebo nitridy vanadu a netvoří se nitridy boru;

- více než 0,001 % síry tak, aby se zajistila minimální potřeba obrábění a umožnila finální úprava komponenty, avšak méně než 0,09 %, aby byla garantována dobrá tvarovatelnost za studená. Obrobitelnost spolu s dobrým tvářením plastickou deformací za studená mohou být zlepšeny buď přídavkem vápníku až do 0,005 %, nebo přidáním telluru až do 0,01 %, přičemž v tomto případě je nejlépe, aby poměr Te/S zůstával těsně kolem 0,1. Nebo se přidává selen až do 0,05 %, kdy v tomto případě je nejlépe, aby obsah selenu byl blízký obsahu síry, anebo konečně se přidává olovo až do 0,3 % a v tomto případě musí být obsah síry snížen; do celkové látkové bilance patří železo a nečistoty vznikající při tavení.

Nečistotami jsou zejména:

- fosfor, jehož obsah musí zůstat nejlépe méně nebo stejně jako 0,02 %, aby byla zajištěna dobrá kujnost během a po tváření za studená;

- měď a nikl, oba považované za residuální prvky, kdy obsah každého z nich musí výhodně zůstat menší než 0,25 %.

Nakonec musí chemické složení oceli vyhovovat vztahu:

Mn + 0,9 x Cr +1,3 x Mo + 1,6 x V ^2,2% který zajišťuje, že kombinace obsahu manganu, chrómu, molybdenu a vanadu umožní dosáhnout žádané charakteristiky pevnosti a v podstatě bainitickou strukturu.

Tato ocel má výhodu, že je schopná podléhat plastické deformaci za studená velmi snadno, a že se dá snadno získat struktura bainitického typu s výtečnou kujností a vynikaj ícími mechanickými vlastnostmi, aniž by bylo nutné ocel temperovat. Kujnost může být zejména měřena redukcí v sekci Z, která je větší než 45 % a dokonce větší než 50 %. Pevnost v tahu R_m je větší než 650 MPa a může přesáhnout 1200 MPa. Obou těchto vlastností lze dosáhnout, provádí-li se kalení, dokud je ocel ještě horká z válcování před tvářením za studená a provádí-li se po austenitizaci zahříváním nad AC^, před anebo po tváření za studená.

Pro zhotovení za studená tvářené komponenty se připraví polotovar vyrobený z oceli podle vynálezu a válcuje se za horka po novém zahřátí nad 940 °C, aby se získal za horka válcovaný produkt ve formě tyčového materiálu, cáglu nebo drátu.

V prvním provedení se válcování za horka zastaví při teplotě mezi 900 ^eC a 1050 °C a za horka vyválcovaný produkt se v závislosti na svém průřezu kalí přímo, dokud je ještě horký z válcování, pomocí proudu vzduchu, oleje, mlžení, vody nebo vody s přídavkem polymerů. Takto získaný produkt se pak naseká na polotovary a poté tváří za studená, například kováním za studená nebo ražením za studená. Konečné mechanické vlastnosti získané přímo po tváření za studená jsou zejména výsledkem vytvrzování vyvolaného tvářící operací za studená.

Ve druhém provedení se válcovaný produkt po horkém válcování bud’ kalí po austenitizaci a pak seká na polotovary, které se tváří plastickou deformací, anebo se předkovky nasekají před kalením a poté tváří za studená. V obou případech austenitizace spočívá v zahřívání mezi AC^ a 970 °C a kalení se provádí podle průřezu produktu chlazením v proudu vzduchu, oleji, mlze, vodě nebo vodě s přídavkem polymerů. Konečné mechanické vlastnosti získané bezprostředně po studeném tváření, jsou zejména výsledkem vytvrzování vyvolaného tvářící operací. V tomto provedení nemají podmínky konečného válcování žádný zvláštní význam.

Ve třetím provedení se operace studeného tváření provádí na polotovaru, nasekaném z produktu vyválcovaného za horka a kalení se uskutečňuje po tváření za studená. Jako v předešlém případě se kalení uskutečňuje po zahřívání mezi AC$ a 970 °C a chlazením v proudu vzduchu, oleji, mlze, vodě, nebo vodě s přídavkem polymerů. Podmínky konečného válcování opět neměly žádný zvláštní význam.

Výnález určený zejména pro zhotovování mechanických komponent lze aplikovat také pro výrobu za studená taženého tyčového materiálu, tažených drátů a loupání drátěných prutů, protože tažení za studená, tažení drátu a loupání jsou zvláštní způsoby tváření plastickou deformací za studená. Tažený tyčový materiál, drátěné pruty nebo tažené dráty lze ořezávat, strouhat nebo obrušovat tak, aby finiš jejich povrchu byl bez defektů. Termín za studená tvářená komponenta se vztahuje na všechny takové produkty a pojem polotovar či předkovek zahrnuje zejména jakoukoliv část tyče, prutu nebo drátu; v některých případech se tyčový materiál, pruty nebo dráty před tvářením za studená nesekají.

Vynález může být konečně užit pro zhotovování předpracovaného tyčového materiálu, předpracovaných prutů nebo drátů, nebo obecněji předpracovaných ferrometalurgických produktů, určených pro využití v takovém stavu pro zhotovení komponent bez dodatečného tepelného zpracování. Tyto ferrometalurgické produkty se kalí po horkém válcování buď bezprostředně, dokud jsou ještě z válcování horké, nebo po austenitizaci tak, aby vykázaly v podstatě bainitickou strukturu (bainit & 50 %) . Mohou být ořezávány nebo ostrouhávány, aby měly defektů prostý finiš povrchu.

Příklady provedení vynálezu

Vynález bude nyní ilustrován příklady.

Příklad 1

Podle vynálezu byla vytavena ocel a podle hmotnosti měla chemické složení:

C

Mn = 0,065 % = 1,33 %

Si	=	0,34	%
S	=	0,003	%
P	=	0,014	%
Ni	=	0,24	%
Cr	—	0,92	%
Mo	=	0,081	%
Cu	=	0,23	%
V	=	0,003	%
AI		0,02	%
Ti	=	0,02	%
N	=	0,008	%
B	=	0,0035 %

čímž splňuje podmínky:

Mn + 0,9 x Cr + 1,3 x Mo + 1,6 x V = 2,27% 2,2 % a

AI + Ti = 0,040 % > 3,5 x N = 0,028 %

Z této oceli byly zhotoveny cágly, které byly po novém zahřátí nad 940 °C za horka válcovány, aby se získala kulatina (nebo tyčový materiál) o průměrech 16 mm, 25,5 mm a 24,8 mm.

1) Kulatina o průměru 16 mm:

Válcování kulatiny o průměru 16 mm bylo zastaveno při 990 C a kulatina byla ještě horká z válcování kalena třemi následujícími způsoby v souhlase s vynálezem:

A: chlazení rychlostí 5,3 ’C/s, ekvivalentní kalení proudem vzduchu;

B: chlazení rychlostí 26 °C/s, ekvivalentní kalení olej em;

C: chlazení rychlostí 140 °C/s, ekvivalentní kalení vodou.

Mechanické vlastnosti kalené kulatiny před tvářením za studená a její schopnost být tvářena plastickou deformací za studená, byly hodnoceny při prasknutí za studená testy na tah a torsi (výsledky torsních testů jsou vyjádřeny počtem otáček než testovaný kus prasknul).

Získaly se následující výsledky:

Podmínky kalení	Tvrdost kulatiny před torsi (HV)	Pevnost před torsi (MPa)	Redukce v sekci Z před torsi (%)	Počet otáček do prasknutí
A	234	734	69	4,7
B	318	1001	73	5,2
C	350	1103	69	5

Tvrdost a pevnost v tahu, které se značně mění s podmínkami kalení, vzrůstají tak, jak roste rychlost chlazení. Ve všech případech je však vynikající kujnost i deformabilita za studená, protože redukce v sekci Z je vždy podstatně vyšší než 50 % a počet otáček do prasknutí je vždy dobře nad 3.

Ke zjištění mechanických vlastností, kterých je možné dosáhnout u komponent zhotovených tvářením plastickou deformací za studená z téže kulatiny, byly provedeny torsně tahové testy a jejich výsledky byly následující:

Podmínky kalení	Pevnost po 3 kroutících otáčkách (MPa)	Redukce v sekci Z po 3 kroutících otáčkách (%)	Vzrůst pevnosti po 3 kroutících otáčkách (%)
A	919	66	25
B	1189	67	19
C	1245	68	13

Torsně tahový test spočívá v tom, že se testovaný kus podrobí za studená 3 kroutícím otáčkám, aby se simulovalo tváření plastickou deformací před tím, než se za teploty místnosti provede zkouška na tah. Vzrůst pevnosti odpovídá relativnímu vzrůstu pevnosti mezi stavem po zpracování (po 3 kroutících otáčkách) a normálním stavem (před 3 kroutícími otáčkami).

Získané výsledky ukazují, že i po velké deformaci za studená (3 kroutící otáčky), zůstává redukce v sekci Z větší než 50 %, a že pevnost v tahu může překročit 1200 MPa. Tvrditelnost získaná při zpracování a měřená zvýšením pevnosti po deformaci kroucením za studená, je ve všech případech vysoká.

2) Kulatina o průměru 25,5 mm

Kulatina o průměru 25,5 mm byla kalena před tvářením za studená, po austenitizaci při 950 ⁰C, v souhlase s vynálezem, za následujících podmínek:

D: chlazení proudem vzduchu (průměrná rychlost chlazení mezi 950 °C a teplotou místnosti byla 3,3 °C/s);

E: chlazení olejem (průměrná rychlost chlazení mezi 950 C a teplotou místnosti byla 22 °C/s);

F: chlazení vodou (průměrná rychlost chlazení mezi 950 C a teplotou místnosti byla 86 ⁰ C/s).

Kulatina byla podrobena testům tváření kováním za studená spočívajícím v měření mezního faktoru drcení (Limiting Crush Factor, L.C.F.) při drcení válců, které mají podél tvořící přímky zářezy. Mezní faktor drcení se vyjadřuje v %, a je to hodnota drcení, po níž se objevuje první prasklina během kování za studená v zářezu . učiněném podél tvořící přímky válce. Pro srovnání se L.C.F. měřil také u oceli kované za studená a vyrobené podle dosavadního stavu techniky. Její složení bylo:

C = 0,37 % Mn = 0,75 %

Si = 0,25 % S - 0,005 % Cr = 1 %

Mo = 0,02 % AI = 0,02 %

Tato ocel, vyrobená podle dosavadního stavu techniky, byla předem podrobena žíhací operaci, aby nastala sferoidisace perlitu a aby se stala vhodnou pro deformaci za studená.

Byly získány tyto výsledky:

Ocel	Tepelné zpracování	Tvrdost (HV)	Pevnost (MPa)	Mezní faktor drcení L.C.F. %
Ocel—— podle vynálezu	-_____D--—-	249	793	_______ 52
E	303	954	52
F	355	1115	52
Ocel podle známého stavu	Žíhání pro sferoidisaci	174	547	44

Se zřetelem k meznímu faktoru drcení, L.C.F., se zdá, že ocel podle vynálezu je podstatně více tvarovatelná kováním za studená než ocel podle dosavadního stavu techniky, navzdory vyšší tvrdosti a jakékoliv hodnotě pevnosti, i když je vysoká (zpracování F).

3) Kulatina o průměru 24,8 mm

Po válcování a před tvářením za studená byla kulatina o průměru 24,8 mm před austenitizací při 930 °C, v souhlase s vynálezem, kalena za následuj ících podmínek:

G: kalení proudem vzduchu H: kalení olej em

Z takto ošetřené kulatiny byly kováním za studená zhotoveny čepy pro kola motorových vozidel a jejich mechanické vlastnosti byly změřeny takto:

Zpracování	Pevnost	(MPa)	Redukce v sekci Z (%)
G	741	71
H	984	74

Tyto výsledky ukazují, že při jakémkoliv počátečním zpracování je kujnost komponenty kované za studená velmi vysoká (Z 50 %) a je tomu tak nezávisle na hodnotě pevnosti.

Nadto v obou případech byla kulatina velice vhodná pro tváření kováním za studená, poněvadž se ukázalo, že komponenty jsou prosté jakýchkoliv defektů, ať vnitřních nebo vnějších.

Z jiné kulatiny o průměru 24,8 mm (identické s předešlou) byly z válcované kulatiny kováním za studená zhotoveny stejné čepy kol a kalení se uskutečnilo po operaci tváření za studená. Kalení bylo provedeno vodou, po austenitizací při 940 °C.

Vlastnosti u čepů kol získaných za těchto podmínek byly následuj ící:

R_m = 1077 MPa

Z = 73 %

Tyto výsledky ukazují, že s ocelí podle vynálezu lze, navzdory vysoké hodnotě pevnosti, dosáhnout velice dobré kujnosti (Z > 50 %) pomocí kalení kulatiny poté, když byla za studená kována ve stavu ještě horkém z válcování. Navíc se ocel podle vynálezu projevila jako dokonale vhodná pro tváření kováním za studená ve stavu po válcování bez nároku na předcházející sferoidisaci, která se provádí u ocelí podle dosavadního stavu techniky, a u čepů kol se vskutku ukázalo, že jsou prosté jakýchkoliv defektů jak vnitřních tak vnějších.

Pro srovnání byly stejné čepy kol zhotoveny z oceli podle dosavadního stavu techniky, jejíž složení bylo:

c	=	0,195 %
Mn	=	1,25 %
Si	=	0,25 %
S	=	0,005 %
Ni	=	0,25 %
Cr	=	1,15 %
Mo	=	0,02 %
Cu	·=	0,2 %
AI	—	0,02 %

K tomu, aby se získaly mechanické vlastnosti podobné těm, které získávají podle vynálezu, bylo pro zhotovení nutné použít následující postupy:

- žíhání pro sferoidisaci oceli, aby se stala vhodnou pro tváření za studená;

- kování čepů kol za studená;

- kalení oceli podle dosavadního stavu techniky olejem;

- temperování oceli podle dosavadního stavu techniky.

Příklad 2

Mechanické komponenty byly zhotovovány také ražením za studená z oceli 1 a 2 podle vynálezu a jejich složení v hmotnostních procentech bylo:

		Ocel 1		Ocel 2
c	=	0,061	%	0,062	%
Mn	=	1,6	%	1,57	%
Si	=	0,28	%	0,29	%
S	=	0,021	%	0,021	%
P	=	0,004	%	0,004	%
Ni	—	0,11	%	0,11	%
Cr	=	0,81	%	0,8	%
Mo	=	0,081	%	0,128	%
Cu	=	0,2	%	0,2	%
AI	=	0,028	%	0,025	%
Ti	—	0,017	%	0,016	%
V	=	0,002	%	0,084	%
B	=	0,0039	%	0,0038	%
N	=	0,007	%	0,008	%

takže splňují podmínky: u oceli 1:

Mn + 0,9 x Cr . + 1,3 x Mo + 1,6 x V = 2,43% 2,2 %

AI + Ti = 0,045 % 3,5 x N = 0,024 % u oceli 2:

Mn + 0,9 x Cr + 1,3 x Mo + 1,6 xV = 2,59 % 2,2 %

AI + Ti = 0,041 % & 3,5 x N = 0,028 %

Tyto oceli byly v souhlase s vynálezem za horka válcovány na tyčovinu o průměru 28 mm. Po válcování a před

tvářením za studená byla tyčovina, po austenítizaci při 950 °C, podrobena kalení teplým olejem při 50 C. Tyčovina byla nasekána na polotovary, ze kterých byly tvořeny komponenty ražením za studená s 60 %-ním stupněm deformace. Mechanické vlastnosti komponent, získané před ražením za studená a po něm, byly jak dále uvedeno:

Ocel	Tvrdost před ražením za studená (HV)	R_m oceli před ražením za studená (MPa)	R_m komponety po ražení za studená (MPa)	Z komponenty po ražení za studená (%)	Vzrůst po raženi (%) ^a)
1	323	1019	1380	61	35
2	331	1038	1430	59	38

^a) Tvrditelnost způsobená tvářením za studená

Tyto výsledky ukazují, že navzdory velmi vysokému stupni deformace je kujnost vysoká (Z & 50 %) a to nezávisle na počátečním stupni pevnosti (před ražením za studená) a konečném stupni pevnosti (po ražení za studená) oceli, i když finální stupeň pevnosti je velmi vysoký. Výsledky ukazují také, že je vysoká tvrditelnost, způsobená tvářením a měřená vzrůstem pevnosti při studeném ražení.

Navíc je tvarovatelnost při studeném ražení výtečná, poněvadž, navzdory počátečnímu vysokému stupni pevnosti a vysoké deformaci za studená (60 %) , jsou za studená ražené komponenty bez defektů, jak vnitřních tak vnějších.

Tyto příklady ukazuj í, že ocel a způsob podle vynálezu umožňuje, při zhotovování komponent tvářených plastickou deformací za studená, dosáhnout velmi dobré kujnosti (Z S: 50 %), aniž by bylo nutné provádět nákladově náročnou sferoidisaci nebo temperování. Tato vysoká kujnost (Z & 50 %) ve spojení s velmi dobrými mechanickými vlastnostmi (R_m & 1200 MPa) komponent může být dosažena zejména kvůli vysoké tvrditelnosti při zpracovávání oceli. Konečně byla zjištěna velmi dobrá tvarovatelnost při kování za studená a při ražení za studená i tehdy, když původní stupeň pevnosti (nebo tvrdosti) oceli a stupeň deformace za studená jsou vysoké.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Ocel pro zhotovování ocelových komponent tvářených plastickou deformací za studená, vyznačená tím, ž e její chemické složení v hmotnostních procentech zahrnuj e:

0,03 % ž C £ 0,16 %

0,5 % Mn < 2 %

0,05 % Si ž 0,5 %

0 % Cr < 1,8 %

0 % £ Mo < 0,25 %

0,001 % ž AI < 0,05 %

0,001 % ž Ti < 0,05 %

0 % < V < 0,15 %

0,0005 % < B < 0,005 %

0,004 % ž N 0,012 %

0,001 % s S < 0,09 %

- případně do 0,005 % vápníku, do 0 ,01 % telluru, do 0,04 % selenu a do 0,3 % olova; přičemž látkovou bilanci doplňuje železo a nečistoty vznikaj ící při tavení a přičemž chemické složení oceli dále vyhovuje rovnici:

Mn + 0,9 x Cr + 1,3 x Mo + 1,6 x V &

2,2 %

AI + Ti 3,5 x N.
2. Ocel podle nároku 1, vyznačená tím, ž e její chemické složení je takové, že má:

0,06 % < c < 0,12 %

0,8 % < Mn < 1,7 %

0,1 % Si < 0,35 %

0,1 % Cr 1,5 %

0,07 % Mo 0,15 %

0,001 % AI 0,35 %

0,001 % £ Ti £ 0,03 %

0 % V £ 0,1 %

0,001 % < B 0,004 %

0,004 % < N < 0,01 %

0,001 % S < 0,09 % případně do 0,005 % vápníku, do ’ 0,01 % telluru, do 0,04 % selenu a do 0,3 % olova; přičemž látkovou bilanci doplňuje železo a nečistoty vznikající při tavení.
3. Ocel podle nároku 2, vyznačená že její chemické složení je takové, že má:

Ni 0,25 %

Cu < 0,25 %.

tím,

Ocel podle nároku 2 nébo nároku 3, vyznačená tím , ž e její chemické složení je takové, že má:

P < 0,02 %.
5. Způsob zhotovování ocelových komponent plastickou deformací za studená, vyznačený. tím, že - se připraví polotovar z oceli vyrobené podle některého z nároků 1 až 4;

- po novém zahřátí nad teplotu 940 °C se polotovar za horka válcuj e a válcování se zastaví při teplotě mezi 900 ^ĎC a 1050 °C, aby se získal vyválcovaný produkt;

- vyválcovaný produkt se bezprostředně kalí, dokud je ještě horký z válcování tak, aby získal v podstatě bainitickou strukturu;

- případně se z vyválcovaného produktu seká předkovek; a

- předkovek z vyválcovaného produktu se tváří plastickou deformací, aby se získala komponenta s konečnými mechanickými vlastnostmi.
6. Způsob zhotovování ocelových komponent plastickou deformací za studená, vyznačený. tím, že - se připraví polotovar z oceli vyrobené podle některého z nároků 1 až 4;

- polotovar se za horka válcuje, aby se získal vyválcovaný produkt;

- vyválcovaný produkt se kalí po novém zahřátí nad bod AC^ tak, aby získal v podstatě bainitickou strukturu;

- případně se z vyválcovaného produktu seká předkovek; a

- předkovek z vyválcovaného produktu se tváří plastickou deformací, aby se získala komponenta s konečnými mechanickými vlastnostmi.
7. Způsob zhotovování ocelových komponent plastickou deformací za studená, vyznačený. tím, že - se připraví polotovar z oceli vyrobené podle některého z nároků 1 až 4;

- polotovar se za horka válcuje, aby se získal vyválcovaný produkt;

“ případně se z vyválcovaného produktu seká předkovek;

- předkovek nebo vyválcovaný produkt se tváří plastickou deformací za studená, aby se získala komponenta;, a

- komponenta, poté co byla znovu zahřáta nad bod AC$, se kalí tak, aby získala v podstatě bainitickou strukturu a svoje konečné mechanické vlastnosti.

8- Za studená tvářená ocelová komponenta, vyznačená tím, že je vyrobena z oceli podle

některého z nároků 1 až 4, ve které je v sekci Z redukce větší než 45 %, a pevnost oceli v tahu R_m je větší než 650 MPa.
9. Komponenta podle nároku 8, vyznačená tím, ž e pevnost oceli v tahu R_m je větší než 1200 MPa.
10. Komponenta podle nároku 8, nebo nároku 9 vy zn ač en á t í m, že má v podstatě bainitickou strukturu.
11. Za horka válcovaný ferrometalurgický produkt vyznačený tím, že je vyroben z oceli podle některého z nároků 1 až 4 a že má v podstatě bainitickou strukturu.