MĚŘENÍ ELASTICITRY OVLIVNĚNÝCH PÁSEM SVAROVÝCH SPOJŮ VYSOKOPEVNOSTNÍCH OCELÍ

Podobné dokumenty
MOŽNOSTI VÝROBY DVOUFÁZOVÝCH FERITICKO- MARTENZITICKÝCH OCELÍ V NH, a.s. VZÚ, NOVÁ HUŤ, a.s., Vratimovská 689, Ostrava, ČR

ZKOUŠKY MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ DOMEX 700MC

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI VYSOCEPEVNÉ NÍZKOLEGOVANÉ OCELI. David Aišman

Svařitelnost vysokopevné oceli s mezí kluzu 1100 MPa

Metalurgie vysokopevn ch ocelí

PLASTICKÉ VLASTNOSTI VYSOKOPEVNOSTNÍCH MATERIÁLŮ DĚLENÝCH NESTANDARDNÍMI TECHNOLOGIEMI

PROBLEMATICKÉ SVAROVÉ SPOJE MODIFIKOVANÝCH ŽÁROPEVNÝCH OCELÍ

Ing. Michal Lattner Fakulta výrobních technologií a managementu Věda pro život, život pro vědu CZ.1.07/2.3.00/45.

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ Jana Martínková, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ DOMEX 700MC SVOČ FST

TVÁŘENÍ KOVŮ Cíl tváření: dát polotovaru požadovaný tvar a rozměry

þÿ V l i v v o d í k u n a p e v n o s t a s v ay i t vysokopevných martenzitických ocelí pro automobilové aplikace

OPTIMALIZACE SVAŘOVACÍCH PARAMETRŮ PŘI ODPOROVÉM BODOVÉM SVAŘOVÁNÍ KOMBINOVANÝCH MATERIÁLŮ

Vladislav OCHODEK VŠB TU Ostrava Katedra mechanické technologie ústav svařování Vl. Ochodek 3/2012

Svařitelnost korozivzdorných ocelí

MECHANICKÉ A NĚKTERÉ DALŠÍ CHARAKTERISTIKY PLECHŮ Z OCELI ATMOFIX B (15127, S355W) VE STAVU NORMALIZAČNĚ VÁLCOVANÉM

VÝZKUM MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ SVAROVÝCH SPOJŮ MODIFIKOVANÝCH ŽÁROPEVNÝCH OCELÍ T24 A P92. Ing. Petr Mohyla, Ph.D.

Univerzita Pardubice Dopravní fakulta Jana Pernera Vliv svařování na dvoufázovou ocel pro bezpečnostní prvky autokaroserií

Požadavky na technické materiály

VLIV TECHNOLOGIE ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ NA VLASTNOSTI ŽÁROVĚ ZINKOVANÝCH OCELÍ

42 28XX nízko středně legované oceli na odlitky odlévané jiným způsobem než do pískových forem 42 29XX vysoko legované oceli na odlitky

PEVNOSTNÍ MATERIÁLY V KAROSÉRII

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

ŽÍHÁNÍ 1. ŽÍHÁNÍ OCELÍ

Jominiho zkouška prokalitelnosti

Technické požadavky normy EN 1090 na výrobu konstrukcí z ocelí s vyšší mezi kluzu

Hodnocení opotřebení a změn tribologických vlastností brzdových kotoučů

ZKOUŠKY MECHANICKÝCH. Mechanické zkoušky statické a dynamické

UNIVERZITA PARDUBICE DOPRAVNÍ FAKULTA JANA PERNERA

Číselné označování hliníku a jeho slitin dle ČSN EN 573 1:2005 ( )

HODNOCENÍ HLOUBKOVÝCH PROFILŮ MECHANICKÉHO CHOVÁNÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ POMOCÍ NANOINDENTACE

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

2. Materiály a jejich charakteristiky Austenitické, duplexní, feritické, martenzitické a precipitačně vytvrzené oceli. Značení, vlastnosti a použití.

Rozdělení ocelí podle použití. Konstrukční, nástrojové

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

SMA 2. přednáška. Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ

Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

Stavebnictví Energetika Tlaková zařízení Chemickz průmysl Dopravní prostředky

VLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA.

Houževnatost. i. Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) ii.

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ RYCHLOŘEZNÝCH OCELÍ SVOČ FST 2010 Lukáš Martinec, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

OK TUBRODUR Typ náplně: speciální rutilová. Ochranný plyn: s vlastní ochranou. Svařovací proud:

OK TUBRODUR Typ náplně: speciální rutilová. Ochranný plyn: s vlastní ochranou. Svařovací proud:

Heterogenní spoje v energetice, zejména se zaměřením na svařování martenzitických ocelí s rozdílným obsahem Cr

DESTRUKTIVNÍ ZKOUŠKY SVARŮ II.

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

Analýza technologie lisování šroubů z nové feriticko martenzitické oceli

Vítězslav Bártl. duben 2012

NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)

ŽÍHÁNÍ. Tepelné zpracování kovových materiálů

STUDIUM MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ A CHOVÁNÍ V OKOLÍ MAKROVTISKŮ NA SYSTÉMECH S TENKÝMI VRSTVAMI

Nikolaj Ganev, Stanislav Němeček, Ivo Černý

Co je to korozivzdorná ocel? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

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

OK SFA/AWS A 5.11: (NiTi3)

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

5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN

Konstrukční, nástrojové

FRACTOGRAPHIC STUDY OF FRACTURE SURFACES IN WELDED JOINTS OF HSLA STEEL AFTER MECHANICAL TESTING

Okruh otázek s odpověďmi pro vstupní test.

HODNOCENÍ MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ TENKOVRSTVÝCH SYSTÉMŮ Z GRAFU ZÁVISLOSTI MÍRY INFORMACE NA ZATÍŽENÍ

DRÁTY PRO SVAŘOVÁNÍ POD TAVIDLEM

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

Požadavky na nástroj při stříhání. Charakteristika. Použití STRUKTURA CHIPPER / VIKING

SNIŽOVÁNÍ HMOTNOSTI KAROSERIÍ OSOBNÍCH AUTOMOBILŮ NA ZÁKLADĚ VOLBY MATERIÁLU

2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA

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

COMPARISON OF SYSTEM THIN FILM SUBSTRATE WITH VERY DIFFERENT RESISTANCE DURING INDENTATION TESTS. Matyáš Novák, Ivo Štěpánek

Teplotní režim svařování

Přetváření a porušování materiálů

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.9 Plasticita a creep

APLIKACE MIKROTVRDOSTI K HODNOCENÍ KVALITY PLASTOVÝCH DÍLŮ. vliv expozice v tenzoaktivním prostředí motorových paliv a geometrie dílu

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

VLIV PARAMETRŮ LASEROVÉHO POVRCHOVÉHO ZPRACOVÁNÍ NA MIKROSTRUKTURU OCELÍ

DRÁTY PRO SVAŘOVÁNÍ POD TAVIDLEM

COMTES FHT a.s. R&D in metals

OVMT Mechanické zkoušky

Korozivzdorná ocel: uplatnění v oblasti spojovacího materiálu

VÝZKUM MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ A STRUKTURNÍ STABILITY SUPERSLITINY NA BÁZI NIKLU DAMERON. Karel Hrbáček a

OK AUTROD SFA/AWS A 5.14: ERNiCrMo-3 EN ISO 18274: S Ni 6625 (NiCr22Mo9Nb)

VLIV REAKTOROVÉHO PROSTŘEDl' NA ZKŘEHNUTI' Cr-Mo-V OCELI

NAUKA O MATERIÁLU PŘÍDAVNÉ MATERIÁLY I. Ing. Iveta Mičíková

1. přednáška OCELOVÉ KONSTRUKCE VŠB. Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Podéš 1875, éště. Miloš Rieger

VÝVOJ MIKROSTRUKTURY VÍCEFÁZOVÉ OCELI S TRIP EFEKTEM SVOČ - FST 2013

Povrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

NAUKA O MATERIÁLU I. Zkoušky mechanické. Přednáška č. 04: Zkoušení materiálových vlastností I

E-B 420. SFA/AWS A 5.4: E EN 1600: (E Z 19 9 Nb B 2 2*)

METALOGRAFIE II. Oceli a litiny

VYUŽITÍ NAMĚŘENÝCH HODNOT PŘI ŘEŠENÍ ÚLOH PŘÍMÝM DETERMINOVANÝM PRAVDĚPODOBNOSTNÍM VÝPOČTEM

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

Druhy ocelí, legující prvky

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

durostat 400/450 Za tepla válcované tabule plechu Datový list srpen 2013 Odolné proti opotřebení díky přímému kalení

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

Povrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Vlastnosti. Charakteristika. Použití FYZIKÁLNÍ HODNOTY VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ MECHANICKÉ VLASTNOSTI HOTVAR

Obr. 1. Řezy rovnovážnými fázovými diagramy a) základního materiálu P92, b) přídavného materiálu

Technologie I. Část svařování. Kontakt : michal.vslib@seznam.cz Kancelář : budova E, 2. patro, laboratoře

Transkript:

MĚŘENÍ ELASTICITRY OVLIVNĚNÝCH PÁSEM SVAROVÝCH SPOJŮ VYSOKOPEVNOSTNÍCH OCELÍ Petr HANUS, Michal KONEČNÝ, Josef TOMANOVIČ Katedra mechaniky, materiálů a částí strojů, Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice, Studentská 95, 532 10 Pardubice, CZ, e-mail: petr.hanus@atlas.cz, konecnymichal@volny.cz, j.tomanovic@seznam.cz Abstrakt Nízkolegované vysokopevnostní oceli jsou klíčovými materiály při navrhování bezpečnostních konstrukcí automobilových částí. Použití těchto ocelí umožňuje konstruovat součásti vozidla s menším průřezem prvků při současném zvýšení bezpečnosti, což vede k redukci hmotnosti a snižování spotřeby paliva při provozu automobilu. Příspěvek je věnován bodovým svarům, které jsou složeny z oceli HCT 450X (DP 450), vytvářející feriticko - martenzitickou strukturu a oceli 22MnB5, která má plně martenzitickou strukturu, v porovnání s homogenními bodovými svary plně martenzitických ocelí 22MnB5. U obou typů ocelí je pevnost spoje omezena hlavně v tepelně ovlivněné zóně, v oblasti temperovaného martenzitu. 1. Úvod Dvoufázové feriticko - martenzitické oceli (FM oceli) tvoří skupinu vysoce pevných ocelí pro tváření za studena. Jedná se v podstatě o nízkouhlíkové materiály (max 0,13 %C) na bázi Mn Si, případně obsahující molybden, chrom nebo vanad. Feritická matrice je zpevněna především substitučně manganem a křemíkem, výjimečně precipitačně. Dvoufázové FM oceli jsou charakteristické mikrostrukturou, tvořenou disperzí tvrdé fáze ve feritické matrici. Tvrdou, sekundární fází je obvykle martenzit, ale mohou být přítomné i jiné produkty nízkoteplotní transformace, popř. austenit. Struktura FM ocelí obsahuje 75 90 % polygonálního feritu a 10 25 % martenzitu homogenně dispergovaného ve formě ostrůvků ve feritické matrici. Ostrůvky martenzitu mohou obsahovat jistý podíl zbytkového austenitu, jenž se aktivně podílí na výhodné kombinaci pevnostně plastických charakteristik [1]. Nositelem plastických vlastností materiálu je měkká feritická matrice. Rozhodujícím parametrem určujícím pevnostní hladinu materiálu je objemový podíl martenzitu. Existují dvě základní metody výroby dvoufázových FM ocelí: 1) metoda interkritického žíhání za tepla nebo za studena válcovaných pásů v dvoufázové α + γ oblasti, které může být: - kontinuální (v kontinuálních žíhacích pecích), - stacionární (v poklopových pecích). Přičemž hlavní rozdíl v ocelích vyráběných těmito technologiemi spočívá v obsahu legujících prvků nutných k dosažení martenzitické transformace. 2) metoda as rolled přímá výroba pásů s FM strukturou v procesu válcování za tepla. Vzhledem k tomu, že se dvoufázové FM oceli používají především v automobilovém průmyslu, jsou na ně s ohledem na jejich další zpracování a - 73 -

použití při výrobě automobilů kladeny zvláštní požadavky týkající se vlastností, které by měly dvoufázové FM oceli vykazovat. Jedná se o [2, 3]: plynulou závislost napětí deformace bez výrazné meze kluzu, vysokou hodnotu homogenního a celkového prodloužení, vysokou hodnotu koeficientu deformačního zpevnění n, odolnost proti stárnutí při pokojových teplotách, Použití vysokopevnostních ocelí vede ke zvýšení pasivní bezpečnosti vozidla za současného snížení hmotnosti (provozních nákladů) automobilu. V neposlední řadě je integrace těchto ocelí do karoserie automobilu výhodná i pro jeho výrobce, a to především snížením výrobních nákladů. Použití vysokopevnostních ocelí má však několik úskalí, které spočívají v nárocích na jejich výrobu a svařování. Záměrem této práce je experimentální studium svařitelnosti těchto ocelí. Prezentovány jsou výsledky vstupních analýz výzkumu vlivu svarového cyklu na deformační chování testovaných materiálů. Byly provedeny srovnávací analýzy důsledků procesu odpevnění v tepelně ovlivněné oblasti bodových odporových svarových spojů martenzitických vs. feriticko martenzitických ocelí. 2. Hodnocení vlivu svařování Pro analýzy byly vybrány reprezentativní vzorky ze série experimentálních odporových bodových svarů. Porovnáván je výběr homogenních bodových svarů materiálů 22MnB5 a heterogenních svarů 22MnB5 s HCT 450X (DP 450). Chemické složení testovaných materiálů uvádí Tab. 1. Vyhodnocení vlivu svařování na elasticko-plastické chování obou materiálů bylo provedeno na základě intenzity odpevnění v tepelně ovlivněné oblasti a procentuálního podílu elastické práce z celkové práce nutné pro provedení vpichu. Experiment se prováděl na univerzálním tvrdoměru od firmy Zwick/Roell. Pro zjištění procentuální míry elastické práce byla využita instrumentovaná vnikací zkouška podle Martense, s následným vyhodnocením mikrotvrdosti dle Vickerse. Vzorek A představuje svařenec z ocelí 22MnB5, vzorek B svařenec z oceli 22MnB5 s HCT 450X. Tab. 1: Chemické složení svařenců [hm. %] 2.1 Vyhodnocení na základě mikrotvrdosti Intenzita odpevnění v tepelně ovlivněné oblasti byla zkoumána metodou měření mikrotvrdosti, kde vzhledem k heterogenitě dvoufázové oceli bylo zjištěno jako nejmenší možné závaží 0,5 kg. Intervaly mezi vtisky byly 0,12 mm. Linie měření tvrdosti byla provedena dle Obr. 2 a Obr. 3. - 74 -

Obr. 1: Linie měření mikrotvrdosti svaru z materiálů 22MnB5 (vzorek A) Obr. 2: Linie měření mikrotvrdosti svaru z materiálu 22MnB5 a HCT 450X (vzorek B) Obr. 4: Linie mikrotvrdosti Z naměřených hodnot vyplývá, že svařovací teplotní cyklus u těchto obou typů ocelí způsobuje lokální pokles pevnosti základního materiálu v oblasti temperovaného martenzitu. Rozsah této kritické zóny a její vzdálenost od hranice natavené oblasti podstatně ovlivňuje lomové chování a pevnost spoje. Mikrostrukturu uvedeného pásma tepelně ovlivněné zóny u obou testovaných ocelí dokumentují obr. 5 a obr. 6. U svařence B dochází k promísení svařovaných základních matric ve svarovém kovu v důsledku toho vykazuje výslednou nižší tvrdost. - 75 -

Obr. 5: Oblast temperovaného martenzitu s nejnižší naměřenou tvrdostí u vzorku B Obr. 6: Oblast temperovaného martenzitu s nejnižší naměřenou tvrdostí u vzorku A 2.2 Vyhodnocení rozdílu elasticko-plastické odezvy při statickém zatížení Velikost procentuálního podílu elastické práce z celkové práce vpichu byla zkoumána pomocí instrumentované zkoušky podle Martense. Získány byly hodnoty z oblasti základního materiálu a z oblastí s nejnižší naměřenou mikrotvrdostí. - 76 -

Obr. 7: Graf průběhu elastické a plastické práce vpichu Tab. 2: Procentuální podíl elastické práce z celkové práce vpichu Vzorek Zákl. mat. Odpev. oblast HCT 450X 6,3% 1,9% 22MnB5 8,3% 2,2% Na základě porovnání naměřených hodnot, lze u těchto typu ocelí posoudit pokles elasticity v oblasti odpevnění. 5. Závěr Prezentované výsledky představují vstupní experimentálních práce, které sloužily k ověření použité metodiky hodnocení elasticko-plastického chování vysokopevnostních materiálů směrem k hodnocení pevnostní heterogenity v oblasti tepelně ovlivněného pásma bodových odporových svarových spojů. Při porovnání dvou testovaných typů vysokopevnostních ocelí bylo zjištěno podobné chování. V pásmu temperovaného martenzitu dochází k lokálnímu změkčení základního materiálu a poklesu procentuálního podílu elastické práce. Pozice této zóny v tepelně ovlivněné oblasti a rozsah podstatně ovlivňuje lomové chování a pevnost bodových svarů. Měření instrumentované tvrdosti představuje perspektivní metodu pro studium mechanických vlastností subvrstev pásma tepelného ovlivnění svarových spojů. Závislost hloubky vtisku na působící zatížení vytváří specifické indentační křivky, které nám umožňují s velkou přesností určovat mechanické vlastnosti pásem o intervalech několika set mikrometrů a spolehlivě určit elastickou a plastickou deformaci. Poděkování: Výzkum byl podporován Univerzitou Pardubice v rámci Studentské grantové soutěže, projekt č. 51030/20/SG530001. - 77 -

LITERATURA [1] Furukawa et al: Proc. Conf. Structure and properties of dual phase steels, TMS AIME, New Orleans, La., February 1979, 281 303. [2] J.M. Rigsbee et al: Proc. Conf. Structure and properties of dual phase steels, TMS AIME, New Orleans, La., February 1979, 304 329. [3] T. Kato et al: Proc. Conf. Fundamentals of dual phase steels, TMS AIME, Chicago, IL, February 1981, 199 220. [4] T. Kato et al: Proc. Conf. Fundamentals of dual phase steels, TMS AIME, Chicago, IL, February 1981, 199 220. [5] Eva Schmidová, Petr Hanus, Problems of Spot Welding of Al-Si Coated Martensitic Low Alloyed Steels, 30th International Colloquium on Advanced Manufacturing and Repairing Technologies in Vehicle Industry, Hungary Visegrád 22-24 May 2013, str. 71, ISBN 978-963-313-079-7-78 -