Dlaczego używana jest niskowęglowa stal bainityczna HQ785
Niskowęglowa stal bainityczna stała się standardowym wyborem w przypadku mocno obciążonych konstrukcji, ponieważ zapewnia wysoką wytrzymałość, dobrą ciągliwość i niezawodną spawalność przy niższym koszcie stopu niż konwencjonalne gatunki martenzytyczne hartowane i odpuszczane. Niska zawartość węgla utrzymuje równoważnik węgla na niskim poziomie, co sprawia, że spawanie w terenie jest praktyczne, podczas gdy mikrostruktura bainityczna zapewnia wytrzymałość, jaką zapewniałby węgiel.
Gatunek oznaczony jako HQ785 ma określoną granicę plastyczności 785 MPa. Podobnie jak inne bainityczne stale konstrukcyjne, jest ona dostarczana w stanie poddanym obróbce cieplnej, a jej właściwości użytkowe zależą od dokładnej kombinacji austenityzowania, chłodzenia i odpuszczania stosowanej w walcowni. Ponieważ rodzina jest stosunkowo młoda, kontrola mikrostruktury i równowaga między wytrzymałością a wytrzymałością pozostają dwoma kwestiami, z którymi przetwórcy muszą postępować najdokładniej.
Trasa obróbki cieplnej dla gatunku
Metoda obróbki cieplnej gatunku polega na normalizowaniu, hartowaniu i odpuszczaniu. Normalizacja udoskonala strukturę-kutą lub-walcowaną i usuwa pasma. Hartowanie od temperatury austenityzowania wytwarza następnie produkt przemiany, który przenosi wytrzymałość, a odpuszczanie łagodzi naprężenia hartownicze i reguluje ostateczną równowagę właściwości. Najbardziej użyteczną dźwignią kontrolną po hartowaniu jest temperatura odpuszczania.
W opisanych próbach kutej niskowęglowej stali bainitycznej tej klasy wytrzymałości zastosowano temperatury odpuszczania 570 C, 600 C, 630 C i 660 C. Po obróbce cieplnej próbki poddano obróbce mechanicznej i testowano pod kątem właściwości rozciągających, udarności i struktury metalograficznej, tak aby wpływ temperatury odpuszczania można było odizolować od wszystkich innych zmiennych.
Wpływ temperatury odpuszczania na wytrzymałość
| Temperatura odpuszczania | Reakcja siły plastyczności | Reakcja na wytrzymałość na rozciąganie |
|---|---|---|
| 570°C do 630°C | Spada z około 995 MPa do około 716 MPa | Spada z około 1077 MPa do około 804 MPa |
| 660 C | Wyczyść dalszą redukcję | Wyczyść dalszą redukcję |
Trend jest monotoniczny: wraz ze wzrostem temperatury odpuszczania zarówno granica plastyczności, jak i wytrzymałość na rozciąganie stale maleją w całym przedziale temperatur od 570°C do 630°C, a spadek staje się wyraźny, gdy temperatura osiągnie 660°C. Praktyczną konsekwencją jest to, że huta lub wytwórca, który chce zmierzonego marginesu powyżej minimalnej granicy plastyczności wynoszącej 785 MPa, powinien odpuszczać w dolnym końcu testowanego okna, podczas gdy wytwórca, który chce uzyskać najlepszą wytrzymałość w niskich temperaturach i najłatwiejszą obróbkę, powinien odpuszczać w kierunku górnego końca, a następnie sprawdzić, czy wytrzymałość nadal spełnia wymagania projektowe.
Każda zmiana temperatury odpuszczania wymaga zatem ponownego-testu mechanicznego. Temperatura odpuszczania nie jest dla tego gatunku parametrem kosmetycznym; przenosi produkt z jednej klasy wytrzymałości do drugiej.
Wpływ na wydłużenie i udarność
Temperatura odpuszczania w badanym oknie nie ma dużego wpływu na wydłużenie, ale stopniowo wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Udarność wykazuje wyraźniejszą i bardziej użyteczną reakcję: pochłonięta energia wzrasta wraz ze wzrostem temperatury odpuszczania, co właśnie sprawia, że wyższe temperatury odpuszczania są atrakcyjne dla konstrukcji poddawanych obciążeniom dynamicznym lub niskim temperaturom otoczenia.
Praktycznym zadaniem rozwojowym tego gatunku jest zatem znalezienie temperatury odpuszczania, która utrzyma granicę plastyczności w sposób bezpieczny powyżej określonego minimum, jednocześnie zwiększając wytrzymałość na tak wysoką, jak pozwala na to zastosowanie. W przypadku konstrukcji o zimnym klimacie i połączeń spawanych, które będą poddawane obciążeniom w trakcie eksploatacji, górna część badanego okna jest zwykle lepszym punktem wyjścia.
Punkty kontroli procesu dla rur i płyt ze stali bainitycznej
Zanotuj temperaturę austenityzowania, czas utrzymywania i szybkość chłodzenia dla każdego ładunku, ponieważ temperatury rozpoczęcia i zakończenia przemiany bainitycznej zależą od szybkości chłodzenia.
Sprawdź, czy hartowanie faktycznie wytworzyło zamierzony produkt przemiany, za pomocą badania metalograficznego, a nie samej twardości.
Utrzymuj temperaturę odpuszczania w wąskim zakresie i rejestruj wsad pieca; małe przekroczenie w górnej części okna kosztuje dużą granicę plastyczności.
Zbadaj właściwości mechaniczne na próbkach pobranych z tego samego wsadu do obróbki cieplnej oraz, jeśli produktem jest rura lub zespół spawany, zarówno z metalu nieszlachetnego, jak i ze strefy wpływu ciepła.
Po odpuszczaniu należy sprawdzić płaskość i stabilność wymiarową, ponieważ zwolnienie naprężenia hartowniczego może spowodować przesunięcie długiego elementu.
Należy zachować odpowiednią procedurę spawania, stosując zakres dopływu ciepła odpowiadający produkcji, ponieważ strefy wpływu ciepła stali bainitycznej są wrażliwe na nadmierne dopływ ciepła.
Często zadawane pytania
P: Jaka jest określona granica plastyczności HQ785?
Oznaczenie gatunku wskazuje określoną minimalną granicę plastyczności na poziomie 785 MPa, co plasuje go w klasie konstrukcyjnej o wysokiej wytrzymałości, zachowując jednocześnie spawalność ze względu na niską zawartość węgla.
P: Jak temperatura odpuszczania zmienia wytrzymałość stali?
Podwyższenie temperatury odpuszczania obniża zarówno granicę plastyczności, jak i wytrzymałość na rozciąganie. W zgłoszonych próbach granica plastyczności spadła z około 995 MPa do około 716 MPa, a wytrzymałość na rozciąganie z około 1077 MPa do około 804 MPa w temperaturze od 570°C do 630°C, ze znacznie większym spadkiem w temperaturze 660°C.
P: Czy wyższa temperatura odpuszczania zmniejsza wytrzymałość?
Nie. Udarność i wydłużenie poprawiają się wraz ze wzrostem temperatury odpuszczania, dlatego też, gdy głównym wymaganiem jest udarność w niskich temperaturach, wybiera się wyższe temperatury odpuszczania.
P: Dlaczego normalizacja jest uwzględniana przed hartowaniem?
Normalizowanie udoskonala strukturę-odkuwaną lub-walcowaną i zmniejsza segregację, więc późniejsze hartowanie daje bardziej jednolity produkt transformacji i bardziej przewidywalny wynik.
P: Czy właściwości można dostosować po dostawie?
Można, ale tylko po-pełnej ponownej obróbce cieplnej, po której następują nowe testy mechaniczne. Samo-odpuszczanie jest dopuszczalne tylko wtedy, gdy uzyskana wytrzymałość i udarność zostaną-ponownie zweryfikowane pod kątem wymagań projektowych.
P: Co należy sprawdzić w certyfikacie młyna?
Warunki obróbki cieplnej, zakres temperatur odpuszczania, wyniki granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie, wartości wydłużenia i udarności oraz opis metalograficzny mikrostruktury.
