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

Podobné dokumenty
Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

Vliv doby austenitizace na vlastnosti a strukturu W-Mo-V-Co PM rychlořezné oceli Vanadis 30

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

PRASKÁNÍ VRTÁKŮ PO TEPELNÉM ZPRACOVÁNÍ Antonín Kříž

Nástrojové oceli. Ing. Karel Němec, Ph.D.

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

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

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

VLIV PARAMETRŮ LASEROVÉHO POVRCHOVÉHO ZPRACOVÁNÍ NA MIKROSTRUKTURU OCELÍ


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

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

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI VYSOCEPEVNÉ NÍZKOLEGOVANÉ OCELI. David Aišman

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

Jominiho zkouška prokalitelnosti

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

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

Hodnocení opotřebení a změn tribologických vlastností brzdových kotoučů

VLASTNOSTI RYCHLE ZTUHLÝCH PRÁŠKŮ NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM

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

Děkuji Jng. Janě Sobotové Ph.D za odbornou pomoc a trpělivé vedení během tvorby této bakalářské práce.

Rozhodující vlastnosti nástrojových ocelí pro: POUŽITÍ. Charakteristika OPTIMÁLNÍ VÝKON NÁSTROJŮ VÝROBU NÁSTROJŮ VANCRON 40

NÁSTROJOVÉ OCELI CPM 10 V

Použití. Charakteristika SLEIPNER PŘÍKLADY:

Vliv tepelného zpracování Cr-V ledeburitické oceli

C Cr V Mo Mn Si 2,45% 5,25 % 9,75 % 1,30% 0,50% 0,90%

VANADIS 4 SuperClean TM

C Cr N Mo Ni Mn 0,3% 15,0 % 0,5 % 0,95% 0,5% 1,0%

ŽÍHÁNÍ. Tepelné zpracování kovových materiálů

METALOGRAFIE II. Oceli a litiny


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

C Cr N Mo Ni Mn 0,3% 14,0 % 0,4 % 0,1% 0,4% 0,5%

ŽÍHÁNÍ 1. ŽÍHÁNÍ OCELÍ

OPTIMÁLNÍ POSTUPY TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ MATERIÁLŮ PRO PRÁCI ZA TEPLA. Jiří Stanislav

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

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

Detektivem při vypracování bakalářské práce.

Charakteristika. Použití TVÁŘECÍ NÁSTROJE STŘÍHÁNÍ RIGOR

C Cr V Mo 0,80 % 7,50 % 2,75 % 1,30%

KALENÍ. Tepelné zpracování kovových materiálů

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

MIKROSTRUKTURNÍ ROZBOR RYCHLE ZTUHLÝCH NÁSTROJOVÝCH OCELÍ LEGOVANÝCH NIOBEM

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

CPM REX 45 (HS) NÁSTROJOVÁ OCEL. Certifikace dle ISO 9001 CHEMICKÉ SLOŽENÍ CPM REX 45. Typické oblasti použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI.

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

Vlastnosti W 1,3. Modul pružnosti Součinitel tepelné roztažnosti C od 20 C. Tepelná vodivost W/m. C Měrné teplo J/kg C

NÁVRH TECHNOLOGIE POVRCHOVÉHO KALENÍ LASEREM U KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ FST

Charakteristika. Vlastnosti. Použití NÁSTROJE NA TLAKOVÉ LITÍ NÁSTROJE NA PROTLAČOVÁNÍ NÁSTROJE PRO TVÁŘENÍ ZA TEPLA VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ

Posouzení stavu rychlořezné oceli protahovacího trnu

NITRIDACE KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ FST Michal Peković Západočeská univerzita v Plzni Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

VLIV MIKROSTRUKTURY SLINUTÝCH KARBIDŮ NA ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ A STROJNÍCH SOUČÁSTÍ

Mikrostrukturní analýza svarového spoje oceli P92 po creepové expozici

NEDOSTATKY PŘI VÝBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VYSOKOLOGOVANÝCH NÁSTROJOVÝCH OCELÍ. Peter Jurči

Charakteristika. Použití. Vlastnosti FYZIKALNÍ VLASTNOSTI PEVNOST V TAHU RAMAX 2

Tepelné zpracování ocelí. Doc. Ing. Stanislav Věchet, CSc. ; Ing. Karel Němec, Ph.D.

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

Díly forem. Vložky forem Jádra Vtokové dílce Trysky Vyhazovače (nitridované) tlakové písty, tlakové komory (normálně nitridované) V 0,4

Charakteristika. Použití TVÁŘENÍ STŘÍHÁNÍ SVERKER 21

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

COMTES FHT a.s. R&D in metals

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

SMA 2. přednáška. Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ

MIKROSTRUKTURA A ŽÁROPEVNÉ VLASTNOSTI SVAROVÉHO SPOJE OCELI P92 SVOČ FST 2009

Západočeská univerzita v Plzni fakulta Strojní

Projekt: 1.5, Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/ Tepelné zpracování

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

NÁZEV PŘÍSPĚVKU KRYOGENNÍ ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJOVÉ OCELI PRO PRÁCI ZA TEPLA SVOČ FST Bc. Jana Nižňanská Brněnská 26, Plzeň Česká republika

TIXOFORMING VYSOCELEGOVANÝCH OCELÍ SVOČ FST 2016

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

C Cr V Mo W Mn 0,55 % 4,55 % 1,00 % 2,75% 2,15% 0,50%

I.) Nedestruktivní zkoušení materiálu = návštěva laboratoří nedestruktivního zkoušení a seznámení se se základními principy jednotlivých metodik.

Metalurgie vysokopevn ch ocelí

Použití. Části formy V 0,9. Části nástroje. Matrice Podpěrné nástroje, držáky matric, pouzdra, lisovací podložky,

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

US 2000 NÁSTROJOVÁ OCEL. Certifikace dle ISO 9001 CHARAKTER CHEMICKÉHO SLOŽENÍ US 2000 US 2000 US Typické oblasti použití.

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.6 k prezentaci Kalení

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

Charakteristika. Vlastnosti. Použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI MECHANICKÉ VLASTNOSTI UNIMAX

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

NTI/USM Úvod do studia materiálů Ocel a slitiny železa

C Cr V Mo W Si Mn 1,35% 4,25 % 4,00 % 4,50% 5,75% 0,30% 0,30%

dělení materiálu, předzpracované polotovary

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

Kvantifikace lomových ploch oceli Vanadis 6 v závislosti na tepelném zpracování

Vlastnosti V 0,2. Modul pružnosti Součinitel tepelné roztažnosti C od 20 C. Tepelná vodivost W/m. C Měrné teplo J/kg C

Prokalitelnost Prokalitelností Čelní zkouška prokalitelnosti: Stanovení prokalitelnosti výpočtem:

VLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA.

6.3 Výrobky Způsob výroby volí výrobce. Pro minimální stupeň přetváření válcovaných a kovaných výrobků viz A4.

5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN

C Cr V Mo Mn Si 2,30% 14,00 % 9,00 % 1,30% 0,50% 0,50%

PŘÍNOS METALOGRAFIE PŘI ŘEŠENÍ PROBLÉMŮ TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJOVÝCH OCELÍ. Antonín Kříž

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

E-B 502. EN 14700: E Fe 1

ϑ 0 čas [ s, min, h ]

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

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

Fe Fe 3 C. Metastabilní soustava

a UJP PRAHA a.s., Nad Kamínkou 1345, Praha Zbraslav, b PBS Velká Bíteš a.s. Vlkovská 279, Velká Bíteš,

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STROJNÍ ÚSTAV MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ

Transkript:

Kvantifikace strukturních změn v chrom-vanadové ledeburitické oceli v závislosti na teplotě austenitizace Bc. Pavel Bílek Ing. Jana Sobotová, Ph.D Absrakt Vzorky z Cr-V ledeburitické nástrojové oceli vyráběné práškovou metalurgií, Vanadis 6, byly austenitizovány při teplotách v rozsahu 1000 1200 C a poté byli kaleny do oleje o pokojové teplotě. Strukturní změny byly pozorovány pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu a k hodnocení byl použit software NIS Elements. Získané výsledky popisují, že karbidy typu M 7 C 3 podléhají intenzivnímu rozpouštění do austenitu a nad teplotou 1100 C nebyli již dále detekovány. Na druhé straně, karbidy typu MC zůstávají téměř neovlivněny a symptomy rozpouštění byly objeveny pouze při teplotě austenitizace 1200 C. Sycení austenitu uhlíkem, chromem a částečně také vanadem vede ke zvýšení tvrdosti zakaleného materiálu. Maximu bylo zjištěno při teplotě austenitizace 1025 C. Klíčová slova Cr-V ledeburitická ocel, teplota austenitizace, karbidy, mikrostruktura, tvrdost. 1. Úvod Skupina Cr-V ledeburitických ocelí je v současné době široce používaná v různých odvětvích průmyslu, odkud jsou kladeny požadavky na vysokou výrobní stabilitu, spolehlivost, odolnost proti opotřebení, ale i plastické deformaci. [1] Hlavním legujícím prvkem v Cr-V ledeburitických ocelích je chrom. Ten tvoří různé typy více či méně stabilních karbidů. Uvedené karbidy se snadno rozpouštějí v austenitu, který je poté sycen uhlíkem a legujícími prvky. Vysoký obsah legujících prvků v austenitu zajišťuje dobrou prokalitelnost materiálu. [2] Dalším typickým prvkem Cr-V ledeburitických ocelí je vanad. Vanad má vysokou afinitu k uhlíku a tvoří velmi stabilní tvrdé MC karbidy. [3] Jejich přítomnost na jedné straně zhoršuje obrobitelnost, na druhé straně zlepšuje odolnost proti opotřebení. Vanad je v nástrojových ocelích jako legující prvek používán pro zvýšení prokalitelnosti. Oceli obsahující vanad jsou dále odolné proti hrubnutí zrna v průběhu austenitizace, což příznivě ovlivňuje mechanické vlastnosti po tepelném zpracování. Brzdící efekt MC karbidů při hrubnutí austenitického zrna lze vysvětlit jejich velikostí a termickou stabilitou. [2] Struktura a vlastnosti ledeburitických ocelí jsou závislé na charakteru matrice a na typu, množství, velikosti a rozložení karbidických fází. Vlastnosti nástrojových ocelí jsou dány superpozicí vlivu matrice a karbidů. Například tvrdost ve stavu po žíhání na měkko úzce souvisí s typem a množstvím karbidů. Matrice je feritická a výslednou tvrdost oceli významně neovlivňuje. Po austenitizaci a kalení je matrice tvořena martenzitem a její tvrdost významným způsobem ovlivňuje výslednou tvrdost ocelí. Bez přítomnosti karbidů v materiálu a jejich rozpouštění během austenitizace nelze získat dostatečnou tvrdost matrice po tepelném zpracování. Karbidy, které nepodléhají rozpouštění, pak brání hrubnutí zrna a zvyšují odolnost ocelí proti opotřebení. [1]

Karbidické fáze mají různou tepelnou stabilitu. Zatímco se některé z nich v průběhu austenitizace rozpouštějí do tuhého roztoku již při relativně nízkých teplotách, ostatní zůstávají ve struktuře až do teploty solidu. [2] Pro výrobu nástrojů je nezbytné získat materiál ve stavu žíhaném na měkko k tomu, aby byla dosažena jeho minimální tvrdost. Na druhé straně, je nezbytné tepelně zpracovat nástroje z Cr-V ledeburitické oceli před použitím, protože správné tepelné zpracování dá materiálu tvrdost, houževnatost, odolnost proti opotřebení a další vlastnosti požadované pro dostatečnou funkčnost. Standardní tepelné zpracování Cr-V ledeburitických ocelí se skládá z následujících kroků: austenitizace, výdrž na teplotě k rozpuštění určitého množství karbidů a k homogenizaci austenitu, ochlazování při pokojové (nebo záporné) teplotě a vícenásobné popouštění, obvykle na sekundární tvrdost. Po těchto procesech, tvrdost dosahuje až více než 60 HRC. [4] Předložený příspěvek hodnotí vliv teploty austenitizace na množství, hustotu a velikost karbidických částic a dále na tvrdost Cr-V ledeburitické oceli. 2. Experiment 2.1 Materiál a zpracování Experimentálním materiálem je práškovou metalurgií vyráběná ocel Vanadis 6 (2,1 %C, 1,0 %Si, 0,4 %Mn, 6,8 %Cr, 1,5 %Mo, 5,4 %V) [5]. Vzorky kruhového tvaru byly austenitizovány při teplotách 1000, 1025, 1050, 1075, 1100, 1150 a 1200 C po dobu 30 minut ve vakuové peci a následně zakaleny do oleje o pokojové teplotě. Z tepelně zpracovaného materiálu byly vzorky preparovány, broušeny, leštěny a leptány 2% roztokem Nitalu. 2.2. Experimentální metody Mikrostrukturní analýza byla provedena na řádkovacím elektronovém mikroskopu JOEL 7600F při zvětšení 5000x. K identifikace karbidických částic byla využita EDS analýza (mapping) na tomtéž zařízení při nastavení urychlovacího napětí 15 kv a standardní pracovní vzdálenosti 15 mm. Bylo provedeno 10 hodnocení strukturních změn pro všechny sledované teploty austenitizace. Každý jednotlivý karbid na mikrosnímku byl identifikován porovnáním s rozložením (mapou) chromu a vanadu na odpovídající sledované ploše. K určení objemového podílu karbidů M 7 C 3 a MC a dále také jejich velikosti a hustoty (počet částic na mm 2 metalografického vzorku) byl použit software NIS-Elements. Hodnocen byl tepelně zpracovaný materiál i materiál ve stavu dodaném od výrobce. Ze získaných výsledků objemového podílu karbidů byla vypočtena střední hodnota a směrodatná odchylka. Velikost karbidů jako funkce teploty austenitizace byla hodnocena pomocí velikostních tříd. Měření tvrdosti bylo provedeno normalizovanou Rockwellovou metodou C (HRC). Na každém vzorku se provedlo pět měření a byla vypočtena střední hodnota. 3. Výsledky a diskuse Struktura oceli Vanadis 6 v dodaném stavu je tvořena matricí s rovnoměrně rozmístěnými karbidy (obr. 1a). Karbidy jsou dvojího typu. Větší karbidy (1) a stejně jako submikronové částice (2) jsou karbidy na bázi chromu (obr. 1b). Menší karbidy (3) jsou bohaté na vanad (obr. 1c). Dle [6] lze popsat, že karbidy na chromové bázi jsou M 7 C 3 a vanadové částice jsou MC karbidy. Tvrdost materiálu v dodaném stavu byla 21,3 HRC.

a 1 b 2 3 c 5μm Obr. 1 Mikrostruktura ledeburitické oceli Vanadis 6 ve stavu žíhaném na měkko: a celkový pohled (SEM), b EDS mapa chrómu z obrázku 1a, c EDS mapa vanadu z obrázku 1a. Zakalená struktura obsahuje martenzit, zbytkový austenit a dva typy nerozpuštěných karbidů (obr. 2). Na základě předešlého pozorování, větší a světlejší částice odpovídají M 7 C 3 karbidům (1) a naopak menší a tmavší odpovídají karbidům typu MC (2). 2 1 2μm Obr. 2 Mikrostruktura ledeburitické oceli Vanadis 6 po tepelném zpracování. Objemový podíl karbidů M 7 C 3 a MC spolu s celkovým množstvím karbidů jako funkce teploty austenitizace je na obr. 3, respektive v tabulce 1. Ve stavu žíhaném na měkko materiál obsahuje 29,5 % karbidů. Objemový podíl M 7 C 3 karbidů je 15,6 % a karbidu MC 13,9 %. Austenitizace vede k rozpouštění karbidů do tuhého roztoku. Přednostně se rozpouští karbidy typu M 7 C 3. Při teplotě austenitizace 1000 C je jejich podíl 7,3 % a dále klesá se vzrůstající teplotou austenitizace. Při teplotě vyšší než 1100 C nebyly již karbidy M 7 C 3 pozorovány. Objemový podíl MC karbidů klesá se vzrůstající teplotou austenitizace pouze mírně až do teploty 1150 C. Nad touto teplotou je jejich pokles výraznější. Z obr. 3 je patrné, že zatímco karbidy M 7 C 3 se v průběhu ohřevu na austenitizační teplotu postupně kompletně rozpouštějí v austenitu, fáze MC zůstává velmi stabilní až do vysokých teplot. Částečné rozpouštění těchto karbidů bylo sledováno až při teplotě okolo 1200 C. Písmeno Z v tabulkách a grafech značí základní stav, ve kterém byl materiál dodán. Jedná se o stav po žíhání na měkko.

Obr. 3 Množství karbidů v ledeburitické oceli Vanadis 6 v závislosti na teplotě austenitizace. Tabulka 1 Množství karbidů v oceli Vanadis 6 pro různé teploty austenitizace. [%] Z 1000 C 1025 C 1050 C 1075 C 1100 C 1150 C 1200 C MC 13,87 12,09 11,75 11,96 12,36 12,79 12,51 9,93 ± 1,90 ± 0,83 ± 1,33 ± 1,49 ± 1,17 ± 1,07 ± 1,75 ± 1,58 M 7 C 3 15,59 7,33 7,45 2,51 2,18 0,99 0,00 0,00 ± 1,69 ± 2,03 ± 2,15 ± 0,84 ± 1,91 ± 0,53 ± 0,00 ± 0,00 Σ 29,46 19,42 19,20 14,47 14,53 13,78 12,51 9,93 Závislost hustoty karbidů na teplotě austenitizace (obr. 4, respektive tabulka 2) má obdobný charakter jako závislost objemového podílu na teplotě austenitizace (obr. 3). Se vzrůstající teplotou klesá hustota M 7 C 3 karbidů. Při teplotě austenitizace 1000 C je hustota 5023 /mm 2 a při teplotě 1100 C již pouze 1023 /mm 2. Austenitizace nad touto teplotou vede ke kompletnímu rozpuštění M 7 C 3 karbidů do matrice. Hustota MC karbidů klesá velmi mírně až do teploty 1150 C na hodnotu 17 698 /mm 2. Významný pokles hustoty MC karbidů na 12 558 /mm 2 byl pozorován až při teplotě austenitizace 1200 C. Velikostní rozdělení MC karbidů v závislosti na teplotě austenitizace je na obr. 5, respektive v tabulce 3. Z obrázku je patrné, že jemnější částice se v omezené míře rozpouštějí v austenitu, větší částice zůstávají prakticky nedotčeny. Velikostní rozdělení M 7 C 3 karbidů v závislosti na teplotě austenitizace je na obr. 6, respektive v tabulce 4. Je vidět, že se vzrůstající austenitizační teplotou počet karbidických částic ve všech velikostních třídách klesá velmi rychle. To potvrzuje, že fáze M 7 C 3 je méně stabilní než fáze MC a podléhá mnohem výrazněji rozpouštění v austenitu.

Obr. 4 Hustota karbidických fází MC a M 7 C 3 pro Vanadis 6 jako funkce teploty austenitizace. Tabulka 2 Hustota karbidických fází v oceli Vanadis 6 pro různé teploty austenitizace. [Počet/mm 2 ] Z 1000 C 1025 C 1050 C 1075 C 1100 C 1150 C 1200 C MC 11326 21395 20279 18907 19721 18674 17698 12558 M 7 C 3 22023 5023 3535 2047 1163 1023 0 0 Obr. 5 Velikostní rozdělení MC karbidů pro Vanadis 6 v závislosti na teplotě austenitizace.

Tabulka 3 Velikostní rozdělení MC karbidů v oceli Vanadis 6 pro různé teploty austenitizace. Třída [μm] Z 1000 C 1025 C 1050 C 1075 C 1100 C 1150 C 1200 C 0-0,6 121 559 491 444 453 397 364 59 0,6-1,2 148 303 283 300 305 272 297 214 1,2-1,8 108 55 61 63 67 110 77 51 1,8-2,4 70 3 37 6 23 24 23 12 Obr. 6 Velikostní rozdělení M 7 C 3 karbidů pro Vanadis 6 v závislosti na teplotě austenitizace. Tabulka 4 Velikostní rozdělení M 7 C 3 karbidů v oceli Vanadis 6 pro různé teploty austenitizace. Třída [μm] Z 1000 C 1025 C 1050 C 1075 C 1100 C 0-1,2 842 101 75 62 21 32 1,2-2,4 34 74 19 24 18 10 2,4-3,6 18 33 20 2 7 1 3,6-4,8 16 6 17 0 4 1 4,8-6,0 19 2 8 0 0 0 Obr. 7 uvádí mikrosnímky vzorků austenitizovaných při různých teplotách austenitizace (levý sloupec), porovnání s EDS mapami vanadu (střední sloupec) a chrómu (pravý sloupec). Mikrosnímky a EDS mapy jsou v souladu s výše uvedenými výsledky. Celkový podíl karbidů se vzrůstající teplotou austenitizace klesá. Zatímco karbidy typu M 7 C 3 se s narůstající teplotou austenitizace výrazně rozpouští v austenitu, k rozpouštění karbidů typu MC dochází pouze omezeně a to pouze v oblasti vysokých austenitizačních teplot.

Z 1100 1025 1050 1075 1100 1150 1200 Obr. 7 Mikrosnímky a odpovídající EDS mapy V a Cr oceli Vanadis 6 po různé teplotě austenitizace.

Na obr. 8 a v tabulce 5 jsou výsledky měření tvrdosti. Tvrdost sledovaného materiálu v dodaném stavu byla 21,3 HRC. Tepelné zpracování způsobuje výrazné zvýšení tvrdosti. Nejvyšší hodnota byla naměřena po kalení z teploty 1025 C. S narůstající teplotou austenitizace tvrdost klesá velmi mírně až do teploty 1100 C, dále je pokles významnější. Důvodem uvedeného výsledku mohou být následující děje. Rozpouštěním karbidů je austenit obohacován uhlíkem a legujícími prvky. Sycení je tím výraznější, čím vyšší je teplota austenitizace. Vyšší obsah uhlíku a legujících prvků v austenitu způsobuje vyšší tvrdost martenzitu. Dle [7] vyšší teplota austenitizace však vede i k poklesu teplot martenzit start M S a martenzit finish M F a to způsobuje zvýšení obsahu zbytkového austenitu v zakaleném materiálu. Konečná tvrdost oceli je tak ovlivněna superpozicí obou dějů. Saturací martenzitu, která vede ke zvýšení tvrdosti a množstvím zbytkového austenitu, který tvrdost materiálu snižuje. Optimum bylo nalezeno při teplotě austenitizace 1025 C. Obr. 8 Tvrdost ledeburitické oceli Vanadis 6 v závislosti na teplotě austenitizace. Tabulka 5 Tvrdost oceli Vanadis 6 při různých teplotách austenitizace. T [ C] Z 1 000 1025 1050 1075 1100 1150 1200 21,3 63,8 65,2 64,6 63,2 63,7 60,3 56,8 HRC ± 1,0 ± 0,5 ± 0,3 ± 0,2 ± 0,7 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,2 4. Závěry 1) Mikrostruktura materiálu Vanadis 6 ve stavu žíhaném na měkko je tvořena feritickou matricí a dvěma typy karbidů. Objemový podíl MC karbidů je 13,9 % a objemový podíl M 7 C 3 karbidů 15,6 %. 2) Po tepelném zpracování je mikrostruktura oceli Vanadis 6 tvořena martenzitem, zbytkovým austenitem a v závislosti na teplotě austenitizace buď oběma typy karbidů anebo pouze fází MC. S rostoucí teplotou austenitizace, M 7 C 3 karbidy podléhají rozpouštění, které vede k redukci jejich hustoty a velikosti. Nad teplotou 1100 C již tyto karbidy nebyly detekovány. Karbidy MC jsou stabilní až do teploty austenitizace 1150 C. Nad touto teplotou se i fáze MC začíná rozpouštět do matrice, ale pouze v omezeném množství. Hustota MC karbidů klesá pozvolna s rostoucí teplotou austenitizace. 3) Pro ocel Vanadis 6 byla zjištěna nejvyšší hodnota tvrdosti 65,2 HRC po teplotě austenitizace 1025 C. Další zvyšování austenitizační teploty vede ke snížení tvrdosti zkoumaného materiálu.

4) Zjištěné výsledky potvrzují, že karbidy typu M 7 C 3 podléhají výrazně rozpouštění v austenitu. Karbidy typu MC jsou stabilní a mohou účinně zabránit hrubnutí austenitického zrna i při vysokých teplotách. Seznam symbolů T teplota austenitizace [ C] hustota [počet/mm 2 ] V vanad Cr chrom HRC tvrdost Z základní stav Seznam použité literatury [1] MACEK, K., et al. Kovové materiály. druhé vydání. Praha : ČVUT, 2006. 164 s. [2] JURČI, P. Nástrojové oceli ledeburitického typu. 1. vydání. Praha : ČVUT, 2009. 221 s. [3] FREMUNT, P.; KREJČÍK, P.; PODRÁBSKÝ, T. Nástrojové materiály. 1. vyd. Brno : Dům techniky, 1994. 230 s. [4] JURČI, P. Structural changes in Cr-V ledeburitic steel during austenitizing and quenching. Materials Engineering. 2010, XVII, 1, s. 1-10. ISSN 1335-0803. [5] Vanadis 6 - SuperClean : High performance powder metallurgical cold work tool steel [online]. 2008 [cit. 2010-03-08]. Uddelholm. Dostupné z WWW: <http://www.bucorp.com/files/van_6_ds.pdf>. [6] JURČI, P., et al. Microstructual features of Cr-V ledeburitic steel saturated with nitrogen. In Materiali in tehnologie [online]. 38. Ljubljana : Institute of matels and technology, 2004 [cit. 2010-09-10]. Dostupné z WWW: <http://ctklj.ctk.uni-lj.si/kovine/izvodi/mit0412/jurci.pdf>. ISSN 1580-2949. [7] KRAUS, V. Tepelné zpracování a slinování : Přednášky [online]. Plzeň : ZČU, 2000 [cit. 2010-06-17]. Dostupné z WWW: <http://tzs.kmm.zcu.cz/tzsprcelk.pdf>.