A B C D. Time 850 C 950 C 1050 C 1150 C 1200 C. teplota [ C]



Podobné dokumenty
INFLUENCE OF TREATING CONDITIONS ON STRUCTURE OF FORGED PIECES FROM THE STEEL GRADE C35E

Hodnocení růstu zrna uhlíkových a nízkolegovaných nástrojových ocelí v závislosti na přítomnosti AlN

Petr Kubeš. Vedoucí práce: Prof. Ing. Petr ZUNA, CSc. D. Eng. h.c. Konzultant: Ing. Jakub HORNÍK, Ph.D.

SLEDOVÁNÍ VLIVU TEPLOTY A DEFORMACE NA STRUKTURU A VLASTNOSTI UHLÍKOVÝCH A MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ

3. VÝSLEDKY ZKOUŠEK A JEJICH DISKUSE

INFLUENCE OF TEMPERING ON THE PROPERTIES OF CAST C-Mn STEEL AFTER NORMALIZING AND AFTER INTERCRITICAL ANNEALING. Josef Bárta, Jiří Pluháček

VLIV OBSAHU NIKLU NA VLASTNOSTI LKG PO FERITIZAČNÍM ŽÍHÁNÍ EFFECT OF THE CONTENT OF NICKEL ON DI PROPERTIES AFTER FERRITIZATION ANNEALING

ASTM A694 F60 - TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI ASTM A694 F60 HEAT TREATMENT AND MECHANICAL PROPERTIES

otvor 50 mm závar čep 25 mm

OBSERVATION OF KINETICS OF STRUCTURAL CHANGES DURING LONG-TERM ANNEALING OF TRANSITIONAL WELDS ON P91 STEEL

Tváření,tepelné zpracování

VLIV OHŘEVU Z HLEDISKA PŘÍPRAVY MATERIÁLU K VÁLCOVÁNÍ VYTYPOVANÝCH ZNAČEK Cr-Mo OCELÍ

STUDIUM DEFORMAČNÍHO CHOVÁNÍ NÍZKOUHLÍKOVÉ OCELI PŘI FINÁLNÍM DVOUPRŮCHODU NA PÁSOVÉ TRATI STECKEL ZA TEPLA. Libor Černý a, Ivo Schindler b

ŽÍHÁNÍ. Tepelné zpracování kovových materiálů

MOŽNOSTI VYUŽITÍ MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ. Tomáš Schellong Kamil Pětroš Václav Foldyna. JINPO PLUS a.s., Křišťanova 2, Ostrava, ČR

ŽÍHÁNÍ 1. ŽÍHÁNÍ OCELÍ

VLIV MIKROLEGUJÍCÍCH PRVKŮ A PARAMETRŮ TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA MECHANICKÉ VLASTNOSTI PLECHŮ JAKOSTI P 460N

MECHANICKÉ VLASTNOSTI A VELIKOST ZRNA MIKROLEGOVANÝCH LITÝCH OCELÍ MECHANICAL PROPERTIES AND GRAIN SIZE IN MICROALLOYED CAST STEELS

Vliv obsahu uhlíku na rekrystalizační chování korozivzdorné oceli X6CrNiTi 18-10

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI VYSOCEPEVNÉ NÍZKOLEGOVANÉ OCELI. David Aišman

Strukturní charakteristiky hořčíkové slitiny AZ91. Structure of Magnesium Alloy AZ91.

Kvantifikace strukturních změn v chrom-vanadové ledeburitické oceli v závislosti na teplotě austenitizace

tváření, tepelné zpracování

POPIS PRECIPITAČNÍCH DĚJŮ PŘI SEKUNDÁRNÍM VYTVRZENÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI SE ZVÝŠENÝM OBSAHEM NIOBU. P. Novák, M. Pavlíčková, D. Vojtěch, J.

MECHANICKÉ VLASTNOSTI A STRUKTURNÍ STABILITA LITÝCH NIKLOVÝCH SLITIN PO DLOUHODOBÉM ÚČINKU TEPLOTY

POVRCHOVÉ VYTVRZENÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM PLAZMOVOU NITRIDACÍ SURFACE HARDENING OF NIOBIUM-CONTAINING PM TOOL STEEL BY PLASMA NITRIDING

SLEDOVÁNÍ AKTIVITY KYSLÍKU PŘI VÝROBĚ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM

VÝVOJ MIKROSTRUKTURY VÍCEFÁZOVÉ OCELI S TRIP EFEKTEM SVOČ - FST 2013

STRUKTURNÍ A FÁZOVÁ ANALÝZA OCELI T23 STRUCTURE AND PHASE ANALYSIS OF T23 STEEL

Miloš Marek a, Ivo Schindler a

Hodnocení opotřebení a změn tribologických vlastností brzdových kotoučů

MOŽNOSTI TVÁŘENÍ MONOKRYSTALŮ VYSOKOTAVITELNÝCH KOVŮ V OCHRANNÉM OBALU FORMING OF SINGLE CRYSTALS REFRACTORY METALS IN THE PROTECTIVE COVER

PLASTICKÉ VLASTNOSTI VYSOKOPEVNOSTNÍCH MATERIÁLŮ DĚLENÝCH NESTANDARDNÍMI TECHNOLOGIEMI

STUDIUM ÚČINKU MIKROSTRUKTURNÍCH ZMĚN NA MECHANICKÉ VLASTNOSTI ZA STUDENA VÁLCOVANÝCH A ŽÍHANÝCH PÁSŮ Z HSLA OCELI

VLIV TECHNOLOGIE ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ NA VLASTNOSTI ŽÁROVĚ ZINKOVANÝCH OCELÍ

HODNOCENÍ MIKROSTRUKTURY A VLASTNOSTÍ ODLITKŮ ZE SLITINY AZ91HP EVALUATION OF MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF SAND CAST AZ91HP MAGNESIUM ALLOY

STŘEDNÍ PŘIROZENÉ DEFORMAČNÍ ODPORY PŘI TVÁŘENÍ OCELÍ ZA TEPLA - VLIV CHEMICKÉHO A STRUKTURNÍHO STAVU

OPTIMALIZACE REŽIMU TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ PRO ZVÝŠENÍ MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ SLITINY ALSI9Cu2Mg

Tepelné a chemickotepelné zpracování slitin Fe-C. Žíhání, kalení, cementace, nitridace

PHYSICAL SIMULATION OF FORMING OF HIGH-ALLOYED STEELS. Petr Unucka a Aleš Bořuta a Josef Bořuta a

POSSIBLE GENERALISATION OF DECREASE IN MECHANICAL PROPERTIES OF CARBON STEEL (ČSN ) ON OTHER STEELS

VÝVOJ NOVÝCH NÁSTROJOVÝCH OCELÍ PRO KOVACÍ ZÁPUSTKY

STRUKTURA A VLASTNOSTI LISOVANÝCH TYČÍ ZE SLITINY CuAl10Ni5Fe4 STRUCTURE AND PROPERTIES OF PRESSED RODS FROM CuAl10Ni5Fe4 ALLOY

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI JEMNOZRNNÝCH SVAŘITELNÝCH OCELÍ PRO TENKOSTĚNNÉ ODLITKY

Tváření, tepelné zpracování

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

VLIV DOKOVACÍ TEPLOTY NA STRUKTURU A VLASTNOSTI MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA HOUŽEVNATOST LITÝCH MIKROLEGOVANÝCH NÍZKOUHLÍKOVÝCH OCELÍ

Metalurgie vysokopevn ch ocelí

THE IMPACT OF PROCESSING STEEL GRADE ON CORROSIVE DEGRADATION VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ OCELI NA KOROZNÍ DEGRADACI

DUPLEXNÍ POVLAKOVÁNÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM DUPLEX COATING OF THE NIOBIUM-ALLOYED PM TOOL STEEL

VŠB Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical engineering, 17. Listopadu 15, Ostrava Poruba, Czech Republic

Vliv rychlosti ochlazování na vlastnosti mikrolegované oceli

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ PM-NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM Markéta Pavlíčková, Dalibor Vojtěch, Jan Šerák, Luboš Procházka, Pavel Novák a Peter Jurči b

OZUBENÍ 1 OZUBENÍ 2 OZUBENÍ 3 OZUBENÍ 4 OZUBENÍ 5 CUTTER TEETH TYPE 1 CUTTER TEETH TYPE 1 CUTTER TEETH TYPE 1 CUTTER TEETH TYPE 1 CUTTER TEETH TYPE 1

VLIV OBSAHU HLINÍKU NA VLASTNOSTI HOŘČÍKOVÝCH SLITIN PŘI ODLÉVÁNÍ DO BENTONITOVÝCH A FURANOVÝCH FOREM

Analýza technologie lisování šroubů z nové feriticko martenzitické oceli

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

CREEP AUSTENITICKÉ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM CREEP OF AUSTENITIC DUCTILE CAST IRON

Možnosti Impact testu při posuzování správnosti tepelného zpracování ocelí. Ing. Petr Beneš

DEGRADACE STRUTURY A MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ SLITINY LVN13 DLOUHODOBÝM ÚČINKEM TEPLOTY

UNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ DISERTAČNÍ PRÁCE

NĚKTERÉ ZKUŠENOSTI S MODIFIKACÍ SLITIN Mg. SOME OF OUR EXPERIENCE OF MODIFYING THE Mg ALLOYS. Luděk Ptáček, Ladislav Zemčík

K618 - Materiály listopadu 2013

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA MECHANICKÉ VLASTNOSTI A VYSOKOTEPLOTNÍ STABILITU NIKLOVÉ SLITINY IN 792 5A

COMTES FHT a.s. R&D in metals

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ, MECHANICKÉ VLASTNOSTI A STRUKTURNÍ STABILITA PERSPEKTIVNÍCH LITÝCH NIKLOVÝCH SUPERSLITIN

VLASTNOSTI OCELI CSN (DIN C 45) S VELMI JEMNOU MIKROSTRUKTUROU PROPERTIES OF THE C45 DIN GRADE STEEL (CSN 12050) WITH VERY FINE MICROSTRUCTURE

Kinetika austenitizace nízkouhlíkové Mn oceli při interkritickém tepelném zpracování

VLIV DEFORMACE NA ROZPAD AUSTENITU OCELI 0,5 C-1 CR-0,8 MN-0,3 SI INFLUENCE OF DEFORMATION ON AUSTENITE DECOMPOSITION OF STEEL 0.5C-1CR-0.8MN-0.

, Hradec nad Moravicí POLYKOMPONENTNÍ SLITINY HOŘČÍKU MODIFIKOVANÉ SODÍKEM

, Ostrava, Czech Republic

NÁVRHÁŘ. charakteristika materiálu. Numerický experiment Integrovaný model Dynamický materiálový model. kontrolovatelné parametry

Moderní technologie dokončování velmi přesných děr vystržováním a její vliv na užitné vlastnosti výrobků

5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN

HLINÍK A JEHO SLITINY

Mikrostrukturní analýza svarového spoje oceli P92 po creepové expozici

VLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA.

VYUŽITÍ MIKROLEGUR PŘI TVÁŘENÍ ZA TEPLA VÁLCOVANÝCH TYČÍ. Zdeněk Vašek a Jiří Kliber b

Tepelné a chemickotepelné zpracování slitin Fe-C. Žíhání, kalení, cementace, nitridace

Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

VYUŽITÍ DYNAMICKÝCH MODELŮ OCELÍ V SIMULAČNÍM SOFTWARE PRO TVÁŘENÍ

Experimentální výzkum tvařitelnosti vysokolegovaných ocelí a niklových slitin

MOŽNOSTI ELEKTROLYTICKÉ PIPETY ELYANA 230 V METALOGRAFII POSSIBILITIES OF ELECTROLYTIC POLISHER ELYANA 230 FOR UTILIZATION IN METALLOGRAPHY

VLASTNOSTI RYCHLE ZTUHLÝCH PRÁŠKŮ NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

DYNAMICKÉ UZDRAVOVACÍ PROCESY A VLASTNOSTI MN-B A MN-SI OCELÍ PŘI LABORATORNÍ SIMULACI VÁLCOVÁNÍ ZA TEPLA

SMA 2. přednáška. Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ

Úvod. Povrchové vlastnosti jako jsou koroze, oxidace, tření, únava, abraze jsou často vylepšovány různými technologiemi povrchového inženýrství.

STUDIUM ODUHLIČENÍ POVRCHOVÝCH VRSTEV LOŽISKOVÝCH OCELÍ 100Cr6. RESEARCH OF DECARBURIZATION SURFACE LAYER OF BEARING STEEL 100Cr6

TECHNOLOGICAL PROCESS IN ISOTHERMAL HEAT TREATMENT OF STEEL TECHNOLOGICKÝ POSTUP PŘI IZOTERMICKÉM TEPELNÉM ZPRACOVÁNÍ OCELI

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ. Ing. V. Kraus, CSc. Opakování z Nauky o materiálu

VLIV CHEMICKÉHO SLOŽENÍ A KINETIKY KRYSTALIZACE NA TVORBU SULFIDICKÝCH VMĚSTKŮ V OCELÍCH

PRASKÁNÍ VRTÁKŮ PO TEPELNÉM ZPRACOVÁNÍ Antonín Kříž

VLIV VYSOKÉHO OBSAHU LEGUJÍCÍCH PŘÍSAD AL A TI NA TECHNOLOGII ZPRACOVÁNÍ OCELOVÉ TAVENINY

FÁZOVÉ PŘEMĚNY. Hlediska: termodynamika (velikost energie k přeměně) kinetika (rychlost nukleace a rychlost růstu = celková rychlost přeměny)

MECHANICKÉ VLASTNOSTI ODPOVÍDAJÍCÍ NORMĚ - NEDOSTATEČNÝ PODKLAD PRO ROZHODNUTÍ O APLIKACI

METALOGRAFIE II. Oceli a litiny

MODELOVÁNÍ A MĚŘENÍ DEFORMACE V TAHOKOVU

VÝZKUM MOŽNOSTÍ ZVÝŠENÍ ŽIVOTNOSTI LOŽISEK CESTOU POVRCHOVÝCH ÚPRAV

Transkript:

Hutnické listy č.2/2010, roč. LXIII ISSN 0018-8069 Materiálové inženýrství Material Engineering Vliv částic AlN a podmínek zpracování na finální strukturu hmotných výkovků Influence of AlN Particles and Processing Conditions on the Final Structure of the Heavy Weight Forgings Prof. Ing. Petr Zuna, CSc., D.Eng.h.c., Ing. Jakub Horník, Ph.D., ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav materiálového inženýrství, Doc. Ing. František Jandoš, CSc., PILSEN STEEL s.r.o., Plzeň Předložený příspěvek shrnuje vybrané poznatky o vlivu AlN na růst zrna a rekrystalizační procesy. Z tohoto pohledu je porovnáno chování dvou typů ocelí používaných pro výrobu hmotných výkovků, jedné modelové tavby se zvýšeným obsahem AlN a jedné nízkolegované nástrojové oceli používané pro výrobu hutních válců.první tři tavby byly hodnoceny v rámci projektu,,výzkum příčin výrobních vad hmotných výkovků pro lodní a energetický průmysl (FT-TA 3/083). Hodnocení čtvrté tavby je vstupní studií v rámci projektu FR-TI 1/490. This work deals with the assessment of the influence of AlN on the grain growth and re-crystallization behavior of selected steels under various thermo-mechanical conditions on laboratory samples and summarizes selected findings on these processes. Research is carried out in order to increase the competitiveness in the area of the piece or small batch production of products, which are characterized by the greatest demands on their quality and dimension accuracy. Low price is always very important parameter. Typical risks in case of unit production can be "random" occurrence of cracks of various undesirable inclusions, segregation, and unexpected local grain coarsening. From this point of view the behavior of four types of steels is compared in the framework of the projects FT-TA 3/083 and FR-TI 1/490. The first two steels are used for the production of heavy forgings. The third steel is an experimental heat with an increased content of Al and N. The last one is low-alloyed tool steel used for metallurgical rollers. The structure, primary and secondary grain size and recrystallization processes on the experimentally deformed samples were evaluated. Laboratory upsetting by the drop hammer was applied on cylindrical samples of diameter of 8 mm and height of 15 mm. Deformation speed at the moment of the impact was approx. 5.5. 10 2 s -1. The following data about the influence of AlN on re-crystallization and austenite grain growth of the monitored steels were obtained. Up to the temperatures of 950 C no significant austenite grain growth is observed in any of the examined steel. AlN particles are stable at this temperature and they are blocking grain boundaries and thus inhibit their migration. At the temperature of 1050 C dissolution of less stable AlN particles begins and this leads to local grain coarsening. Intensity of coarsening depends on the content of Al and N. Above the temperature of 1100 C grain of all investigated steels significantly coarsens. In the steel C45E deformation of 29 % and 70 % at all monitored temperatures (850 C, 1050 C and 1150 C) leads to a dynamic, respectively postdynamic austenite re-crystallization and thus to the grain refinement. Holding time at the deformation temperature above the temperature of 1050 C leads to coarsening of re-crystallized grains, which is particularly significant at 1150 C. It follows from these results that in order to achieve fine grain in the final forging it is necessary to ensure that the temperature in the last heating prior to forging does not exceed 1080 C and that the final docking temperature is 830 C 850 C. Úvod Výzkum je realizován s cílem zvýšit konkurence schopnost v oblasti kusové nebo malosériové výroby produktů vyznačujících se největšími nároky na jejich jakost a rozměrovou přesnost. Důležitým parametrem je vždy nízká výrobní cena u níž se promítá pro kusovou výrobu typické výrobní riziko plynoucí,,náhodného výskytu nejrůznějších trhlin nepřípustných vměstků, segregací a neočekávané lokální hrubozrnnosti. Cílem výzkumu bylo posouzení,,náhodného výskytu lokální hrubozrnnosti při výrobě některých těžkých výkovků vlivem stability částic AlN v mikrostruktuře. Předkládaná práce se zabývá posouzením vlivu AlN na růst zrna a rekrystalizační chování vybraných ocelí za různých termomechanických podmínek na laboratorních vzorcích s cílem vyloučení lokální hrubozrnnosti [1], [2], [3]. 1. Materiál a použité experimentální metody Experimentální materiál byl dodán závodem PILSEN STEEL s.r.o. v několika variantách, jejichž chemické složení je uvedeno v tabulce 1. Výchozím materiálem byl překovaný a vyžíhaný půdní konec ingotu z oceli C45E (12050) (žíhání 850 C / 18 h /vzduch / 590 C / 21 h / vzduch) tavba 1. Jako referenční materiál byl zvolen válcovaný kruhový profil o průměru 25 mm z oceli 12 050 tavba B. Za účelem vytvoření lepších 33

Materiálové inženýrství Hutnické listy č.2/2010, roč. LXIII Material Engineering ISSN 0018-8069 Tab. 1 Chemické složení hodnocených ocelí Tab. 1 Chemical composition of evaluated steels Tavba Ocel C Mn Si P S Cr Al N Al/N A C45E 0.45 0.75 0.19 0.005 0.003 0.09 0.012 0.008 2.625 B C45E 0.51 0.56 0.26 0.019 0.006 0.07 0.026 0.010 2.600 C Ex. tavba 0.20 0.83 0.28 0.013 0.017 0.06 0.03 0.035 0.857 D DHQ3M 0.85 0.57 0.72 0.009 0.001 3.05 0.021 0.007 3.0 Tavba Ocel Ni Cu Mo V Ti W Co B A C45E - - - - - - - - B C45E - - - - - - - - C Ex. tavba 0.03-0.035 0.857 - - - - D DHQ3M 0.18 0.19 0.57 0.02 0.006 0.01 0.010 0.0004 podmínek pro přímé pozorování částic AlN mikroskopicky pak byla zhotovena ještě experimentální tavba C s nestandardně vysokým obsahem dusíku. Skupina hodnocených materiálů je doplněna o nízkolegovanou nástrojovou ocel DHQ3M tavba D. Růst austenitického zrna byl sledován v tavbě A při teplotách 850 C, 950 C, 1050 C, 1150 C, 1200 C. Vzorky o velikosti 20x20x30 mm opatřené ochranným nátěrem kalsenu byly žíhány v zásypu korundu po dobu 15 min, 1 h a 10 h (teplota A c3 ~ 805 C). Ochlazení probíhalo ve vodě nebo na vzduchu. Vzorky z tavby B byly žíhány při teplotách 950 C, 1000 C, 1050 C, 1100 C a 1150 C a následně ochlazeny ve vodě. Pro tavbu C byly zvoleny teploty 950 C, 1050 C a 1200 C po dobu 15 min nebo 60 min. Vzorky byly ochlazeny ve vodě, po žíhání 60 min rovněž v zásypu korundu. Tavba D byla žíhána v rozsahu teplot 850 až 1200 C s intervalem 50 C po dobu 1 h s následným ochlazením do vody. Pro hodnocení rekrystalizace byla na tavbě A provedena laboratorní deformace pěchováním na válečkách 8 mm a výšce 15 mm na padacím bucharu s hmotností beranu 11,6 kg a výškou vedení 3500 mm při teplotách 850 C, 950 C a 1150 C. Dopadová rychlost beranu činí 8,3 m. s -1. Pro vzorek o výšce 15 mm je pak odpovídající deformační rychlost přibližně 5,5. 10 2 s -1. Velikost deformace 25 % a 50 % původní výšky vzorku byla vymezena dorazy. Lokální deformace ve střední vyhodnocované oblasti činí 29 %, resp. 70 %. V oblasti čel vzorku je deformace brzděna třením a pohybuje se v rozsahu 5 % až 10 %. To umožňuje hodnocení kinetiky rekrystalizace jednak pro uvedené jmenovité deformace, jednak pro oblast kritických deformací. Ochlazování probíhalo ve vodě, v peci nebo v zásypu korundu. Tepelné zpracování všech vzorků probíhalo v odporové elektrické peci LAC s programovatelným teplotním režimem. Vzorky byly ke snížení možnosti oduhličení opatřeny ochranným nátěrem kalsenu a ohřívány v zásypu korundu, případně podsypány litinovou drtí. Jednotlivé zpracované vzorky byly podrobeny metalografické analýze. Hodnocena byla struktura, velikost primárního a sekundárního zrna a na laboratorně deformovaných vzorcích ochlazených ve vodě pak rekrystalizační procesy. Sekundární struktura byla zviditelněna 4 % Nitalem, případně leptadlem Vilella-Bain. Primární zrno bylo vyvoláno leptadlem na bázi kys. pikrové. Využito bylo světelného mikroskopu. Detailnější strukturní analýza byla prováděna pomocí řádkovacího elektronového mikroskopu ve spojení s energiově disperzním analyzátorem. Hodnocení precipitátů bylo prováděno na kolódiových replikách stínovaných chrómem a extrakčních uhlíkových replikách s využitím transmisního elektronového mikroskopu. Teplotní režimy Pro posouzení vlivu tepelného cyklu na probíhající austenitizaci a následné ochlazování byl sledovány teplotní změny při různých režimech ochlazování. Chladnutí v peci (v 2,5 C. min -1 ) simuluje pomalé ochlazování blížící se rovnovážným podmínkám chladnutí a současně se vytváří podmínky pro zvýraznění precipitační pochodů. Zásyp korundu (v 42 C. min -1 ) simuluje rychlost ochlazování blížící se podmínkám chladnutí povrchových partií výkovků. Ochlazování na vzduchu je vzhledem k velikosti vzorků relativně rychlé (v 5 C. s -1 ). Vzhledem k nesrovnatelným parametrům v porovnání s ochlazováním reálných výkovků nebylo po deformaci pěchováním aplikováno ochlazení na vzduchu s ohledem na velikost vzorků ( 8 mm, výška 15 mm). Ochlazení vzorků ve vodě (v 500 C. s -1 ) vede k zakalení a umožňuje stanovení velikosti austenitického zrna, sledování rekrystalizačních dějů v austenitu a hodnocení precipitátů v daném okamžiku zpracování. 2. Výsledky zkoušek a jejich diskuze Struktura všech sledovaných ocelí je ve výchozím stavu perliticko feritická (obr. 1 3). Ferit je vyloučen převážně po hranicích původních austenitických zrn. Perlit se vyskytuje v lamelární podobě. Zrno ocelí, které byly tvářeny (B, D) a případně následně tepelně zpracovány (A), je jemné, převážně polyedrické. Struktura experimentální tavby C je hrubozrnnějsí, ferit dekoruje původní licí zrna (obr. 2) a lokálně se 34

Hutnické listy č.2/2010, roč. LXIII ISSN 0018-8069 vyskytuje v jehlicovité podobě. Díky vysokému obsahu uhlíku v nástrojové oceli D (DHQ3M) je struktura Materiálové inženýrství Material Engineering převážně perlitická, ferit je vyloučen v izolovaných ostrůvcích, jejichž podíl činí cca 5 % (obr. 3). Obr. 1 Sekundární struktura oceli A, světelná mikroskopie Fig. 1 Secondary structure of steel A, light microscopy Obr. 2 Sekundární struktura oceli C - experimentální tavba, řádkovací elektronová mikroskopie Fig. 2 Secondary structure of steel C experimental heat, scanning electron microscopy Obr. 3 Struktura oceli D, světelná mikroskopie Fig. 3 Secondary structure of steel D, light microscopy 35

Materiálové inženýrství Hutnické listy č.2/2010, roč. LXIII Material Engineering ISSN 0018-8069 2.1 Kinetika růstu austenitického zrna Rychlost růstu austenitického zrna byla hodnocena pro doby austenitizace 15 minut, 60 minut a 10 hodin u tavby A. Tavba C byla austenitizována po dobu 15 minut a 60 minut, tavby B a D pak s výdrži 1 hodinu. Vliv teploty a doby žíhání na velikost zrna je patrný z obr.4. Za sledovaných podmínek žíhání nedochází k hrubnutí zrna hodnocených ocelí do teplot austenitizace 950 C. Při teplotě 1050 C je již patrné lokální hrubnutí zrna (obr. 5). Od teploty 1150 C zrno hrubne výrazně. Největší nárůst velikosti zrna byl zaznamenán v intervalu 15 minut a 1 hodina. Velikost zrna při teplotách nad 1050 C vykazuje bimodální charakter. Velikost austenitického zrna pro všechny tavby při sledovaných žíhacích teplotách a dobách austenitizace je souhrnně uvedena v tabulce 2. Rozsah teplot pro hodnocení taveb B a C byl modifikován na základě výsledků z tavby A. A B C D 0,600 0,500 dm [mm] 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 850 C 950 C 1050 C 1150 C 1200 C teplota [ C] Obr.4 Kinetika růstu austenitického zrna sledovaných ocelí, žíhání 1 h Fig. 4 Kinetics of austenitic grain growth of investigated steels, annealing 1 hour Tab. 2 Vliv doby a teploty žíhání na velikost austenitického zrna d m [mm] Tab. 2 Influence of temperature and time of annealing on austenite grain size d m [mm] Steel Temperature Time 850 C 950 C 1050 C 1150 C 1200 C 15 min 0.017 0.021 0.068 0.088 0.177 A 60 min 0.017 0.022 0.149 0.493 0.580 600 min 0.018 0.023 0.250 0.502 0.588 B 60 min - 0.013 0.04 0.135 - C 15 min - 0.015 0.018-0.023 60 min - 0.020 0.029-0.176 D 60 min 0.014 0.018 0.058 0.148 0.262 Z výsledků je zřejmé, že do teploty 950 C se velikost zrna téměř nemění. Od teplot 1050 C dochází k lokálnímu hrubnutí zrna. Při vyšších teplotách již zrno hrubne intenzivně. Zrno u taveb s vyšším podílem Al a N (tavby B a C tab. 1) hrubne výrazně pomaleji. Sekundární struktura je ve sledovaných vzorcích po ochlazení v peci perliticko-feritická (obr. 5). Proeutektoidní ferit dekoruje původní austenitická zrna, což bylo využito u tavby A pro kontrolu výsledků měření velikosti zrna na vzorcích ochlazených do vody. Perlit se vyskytuje v lamelární podobě. 36

Hutnické listy č.2/2010, roč. LXIII ISSN 0018-8069 Materiálové inženýrství Material Engineering 1050 C/ 1 hodina / voda 1050 C/ 1 hodina / pec Obr. 5 Sekundární struktura tavby A - různé stavy Fig. 5 Secondary structure of heat A different states Obr. 6 Experimentální tavba C, žíhání 1150 C / 1 h / voda, TEM Fig. 6 Experimental heat C, annealing at 1150 C / 1 hour / water, TEM Obr. 7 Experimentální tavba C, žíhání 950 C / 1 h / voda, TEM Fig. 7 Experimental heat C, annealing at 950 C / 1 hour / water, TEM 37

Materiálové inženýrství Hutnické listy č.2/2010, roč. LXIII Material Engineering ISSN 0018-8069 Ve sledovaných stavech tavby A a D byla vyhodnocována na kolodiových a extrakčních uhlíkových replikách přítomnost precipitátu. Identifikace AlN probíhala na základě morfologie částic a vyhodnocováním difrakčních obrazců. Množství pozorovaných částic klesalo s rostoucí teplotou a časem žíhání [4]. Porovnání množství částic při teplotách 950 C a 1150 C po žíhání 1 h u tavby C dokumentuje obr. 6.Vypočtené teploty rozpouštění částic AlN podle rovnice [1] log (Al [hm. %]).(N [hm %]) = A (B/T) jsou uvedeny v tabulce 3. Z údajů je patrná dobrá shoda výsledků pro tavbu A a C. Vypočtené teploty rozpouštění částic AlN pro tavbu B s extrémně vysokým podílem dusíku jsou již mimo rozsah spolehlivosti výsledků. Tab. 3 Teplota rozpouštění precipitátů AlN [ C] podle různých autorů [1] Tab. 3 Temperature of dissolution of precipitates AlN [ C] according to various authors [1] Tavba 1 2 3 4 5 6 7 A 1136 1100 1020 1117 1154 1107 947 B 1416 1395 1228 1394 1409 1420 1096 C 1194 1161 1064 1166 1208 1171 978 2.2 Rekrystalizace austenitu Vliv teploty a velikosti deformace na rekrystalizační procesy v tavbě A byly sledovány při laboratorní deformaci pěchováním. Porovnání výsledné velikosti zrna po žíhání 15 min na teplotách 850 C, 1050 C a 1150 C a deformaci 29 % nebo 70 % dokumentuje obr. 8. Při všech těchto teplotách a obou sledovaných stupních deformace (29 % a 70 %) byla bezprostředně po deformaci pozorována plně rekrystalizovaná struktura. Patrné je zjemnění zrna rekrystalizací pro oba stupně deformace a všechny sledované teploty. Po větší deformaci je dle očekávání zjemnění zrna výraznější. Sledované poměrné zjemnění je výraznější v případě nejvyšší deformační teploty (t def = 1150 C), kdy má výchozí austenitické zrno největší velikost. Velikost austenitického zrna vzorků tavby A po austenitizaci 1250 C / 1 h a následné deformaci 70 % při teplotách 850 C, 1050 C a 1150 C je dokumentována v grafu na obr. 9 a mikrosnímky (obr. 10). S rostoucí teplotou deformace je rekrystalizované zrno hrubší, vzhledem ke snadnějšímu průběhu dynamické resp. postdynamické rekrystalizace a tedy i následnému hrubnutí rekrystalizovaného zrna. Patrné je rovněž výrazné hrubnutí zrna během výdrže 5 min na deformační teplotě. Nárůst velikosti zrna je výraznější s rostoucí deformační a rekrystalizační teplotou. Zrno je ve stavu po deformaci jemnější, než zrno po výchozím žíhání. Výdrž na deformační teplotě pak vede k hrubnutí až na dvojnásobek původní velikosti. Porovnání velikosti zrna v oblastech homogenní a kritické deformace (cca 10 %) dokumentují obr. 10 a 11). Při teplotách 850 C a 950 C není rekrystalizace ještě zcela dokončena. Rekrystalizované zrno v oblasti kritické deformace (obr. 11) je téměř dvojnásobně hrubší. Velikost zrna roste s rostoucí deformační teplotou. Vzorky tavby A ochlazené po deformaci v zásypu byly následně žíhány při teplotách 1050 C a 1150 C po dobu 30 min s následným ochlazením ve vodě. Na takto zpracovaných vzorcích bylo pozorováno další zhrubnutí austenitického zrna. Sledovaný růst je výraznější u nižších stupňů deformace a dle očekávání u vyšších teplot žíhání. Rychlost růstu austenitického zrna je zde ovlivněna výchozí velikostí rekrystalizovaného zrna, žíhací teplotou, množstvím částic AlN a případně i zbytkovou uloženou deformační energií. Sekundární struktura vzorků je po aplikovaných deformacích homogenní perliticko-feritická. Feritické síťoví dekoruje původní austenitická zrna. Při vyšších teplotách deformace se ferit lokálně vylučuje v jehlicovité formě. Při teplotě deformace 850 C byl ve feritických zrnech pozorován jemný precipitát. Přítomnost tohoto jemného precipitátu se zřejmě podílí na brzdění růstu zrna sledované oceli. Při teplotě 1150 C precipitát pozorován nebyl. 38

Hutnické listy č.2/2010, roč. LXIII ISSN 0018-8069 Materiálové inženýrství Material Engineering dm [mm] 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 850 C 1050 C 1150 C žíháno deformace 29 % deformace 70 % Obr. 8 Vliv teploty a velikosti deformace na velikost austenitického zrna tavba A Fig. 8 Influence of temperature and deformation on austenite grain size heat A žíháno annealed, deformace deformation deformace 70 % bez výdrže deformace 70 %, výdrž 5 min dm [mm] 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 850 C 1050 C 1150 C Teplota Obr. 9 Velikost austenitického zrna tavby A po výchozím žíhání 1250 C / 1 h (dm= 0,841 mm) a různých teplotách deformace 70 % Fig. 9 Austenite grain size of heat A after initial annealing at 1200 C / 1 hour (dm = 0,841 mm) and different deformation temperatures deformace 70% bez výdrže - deformation 70% without dwell, deformace 70%, výdrž 5 min - deformation 70%, dwell 5 min, teplota - temperature Obr. 10 Výchozí žíhání 1250 C / 1 hod, deformace 70 %, výdrž 5 minut / voda tavba A Fig. 10 Initial annealing 1250 C / 1 hour, deformation 70 %, dwell time 5 minutes / water heat A 850 C 1050 C 1150 C Obr. 11 Austenitické zrno v oblasti kritické deformace 10 %, tavba A Fig. 11 Austenite grain in area of critical deformation 10 %, heat A 3. Závěry 1. Byly získány údaje o vlivu AlN na rekrystalizaci a růst zrna austenitu nelegovaných ocelí typu C45E a nízkolegované oceli DHQ3M za různých termomechanických podmínkách zpracování. 2. Do teploty 950 C nedochází u sledovaných ocelí k výraznějšímu růstu austenitického zrna. Částice AlN jsou do této teploty stabilní, blokují hranice zrn a tím brzdí jejich migraci. 39

Materiálové inženýrství Hutnické listy č.2/2010, roč. LXIII Material Engineering ISSN 0018-8069 3. Při teplotě 1050 C začíná lokální rozpouštění částic AlN a lokální hrubnutí zrna intenzita hrubnutí závisí na obsahu Al a N. 4. Od teploty 1100 C již zrno výrazně hrubne, částicealn nebyly pozorovány. 5. Deformace 29 % a 70 % vede u oceli C45E při všech sledovaných teplotách (850 C, 1050 C a 1150 C) k dynamické resp. postdynamické rekrystalizaci austenitu a tím ke zjemnění zrna při sledovaných teplotách a deformacích. 6. Výdrž na tvářecí teplotě vede od teploty 1050 C k hrubnutí rekrystalizovaného zrna, které je zvlášť výrazné při teplotě 1150 C. 7. Při teplotě 850 C je rekrystalizace a růst rekrystalizovaného zrna brzděn částicemi AlN. 8. Kritická deformace cca 10 % vede ke vzniku velmi hrubého zrna a to i při teplotách 850 C. 9. Výsledky výzkumu umožnili formulovat podmínky pro modifikaci chemického složení jemnozrnné varianty nelegovaných ocelí typu a C45E podle ČSN EN 10250-2, z nichž se vyrábí výkovky hřídelí a kormidlových pňů z ingotů o hmotnosti 60 t takto: 40 o Obsah dusíku v tavbě musí být v rozmezí 0,007 % až 0,008 % hm. o Obsah celkového hliníku v tavbě musí být max. 0,040 % o Obsah dusíku a hliníku v tavbě musí vyhovovat vztahu Al/N 5 Přitom je dosažení jemnozrnnosti podmínkou, aby teplota předkovku v posledním kovářském ohřevu nepřekročila 1080 C a teplota finálního dokování činila 830 C 850 C. Příspěvek vznikl v rámci řešení projektů MPO FT-TA 3/083 a FR-TI 1/490. Literatura [1] Strid, J.- Easterling,K.E.: On the chemistry and stability of complex carbides and nitrides in microalloyed steels. In: Acta Metallurgica, vol. 33, pp 2057-2074, 1985. [2] Žídek, M.: Metalurgická tvařitelnost ocelí za tepla a za studena. Aleko, Praha, 1995. ISBN 80-85341-45-X [3] Gómez, M. Rancel, L. Medina, S.F.: Effect of aluminium and nitrogen on static recrystalization in V-microalloyed steels. In Materials Science and Engineering A506, pp 165-173, Elsevier, 2009. [4] Zuna, P. et al.: Liability of Grade C35E Steel to Grain Growth in Forging Heating Conditions. Acta Metallurgica Slovaca. 2007, Vol. 13, no. 1, s. 231-235. ISSN 1335-1532. Recenze: Ing. Ladislav Jílek, CSc. Prof. Ing. Jiří Kliber, CSc. 9 th International Symposium of Croatian Metallurgical Society* 9. medunarodni simpozij Hrvatskog metalurškog društva "Materials and Metallurgy" "Materijali i metalurgija" S H M D 2010. Šibenik 2010, June 20-24, Solaris Holiday Resort****, Croatia FIRST CIRCULAR CALL FOR PAPERS Prvo priopčenje poziv za referate 9 th International Symposium of Croatian Metallurgical Society Materials and Metallurgy will be held as part of: 150 th anniversery of THE ESTABLISHMENT OF STEEL INSTITUTE VDEh Düsseldorf, Germany 90 th anniversery of THE ESTABLISHMENT OF DNEPROPETROVSK NATIONAL UNIVERSITY, Dnepropetrovsk, Ukraine 70 th anniversery of STUDIES OF METALLURGY OF UNIVERSITY OF LJUBLJANA, Slovenia 60 th anniversery of THE ESTABLISHMENT OF INSTITUTE OF METALS AND TECHNOLOGY, Ljubljana, Slovenia 55 th anniversery of THE ESTABLISHMENT OF INSTITUTE OF MATERIALS RESEARCH Slovak Academy of Sciences, Ko{ice, Slovakia 50 th anniversery of THE ESTABLISHMENT OF: TECHNICAL FACULTY, UNIVERSITY OF RIJEKA, Rijeka, Croatia FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING, MECHANICAL ENGINEERING AND NAVAL ARCHITECTURE, UNIVERSITY OF SPLIT, Split, Croatia 20 th anniversery of INTENSE INTERNATIONAL COOPERATION OF CROATIAN METALLURGICAL SOCIETY, Zagreb, Croatia Croatian Metallurgical Society, Berislavi}eva 6, 10000 Zagreb, Croatia, or fax: + 385 1 619 86 89 http://public.carnet.hr/metalurg