Vady a prevence kované nástrojové oceli

naše společnost, Aobo Steel, dodává především kovanou nástrojovou ocel. Tento článek pojednává o problémech, kterým jsme čelili při kování oceli, a jak se jim vyhnout. Obecně se kuje kruhová tyčová ocel o tloušťce 70 mm nebo větší. Tyče menší než 70 mm jsou válcovány za tepla. Kování se používá pro plechy o tloušťce 30 mm a více a válcování za tepla se používá pro tloušťky pod 30 mm.

Proces výroby kované nástrojové oceli

Tekutá ocel se nalévá do kokil a tuhne do ocelových ingotů. Ingoty z nástrojové oceli obvykle váží mezi 0,5 a 10 tunami. Při potřebě přetavování a rafinace slouží tyto ingoty jako základní materiál pro procesy jako ESR (Electroslag Remelting). Poté je kovací stroj kuje. Přečtěte si více o Co je ESR

Inženýři označují poměr počáteční plochy průřezu ocelového ingotu k ploše po kování jako poměr kování. Se zvyšujícím se poměrem kování proces rozkládá mikrostrukturu na jemnější zrna a eliminuje malé defekty, zlepšuje houževnatost a tažnost. Obecně řečeno, jakmile kovací poměr překročí 5, houževnatost se téměř nasytí. Za minimální hodnotu považujeme poměr kování 5.

Závady a prevence

Vady ingotů

1. Segregace

K segregaci dochází, když se chemické složení ocelového ingotu a nečistoty během tuhnutí rozdělují nerovnoměrně. Selektivní krystalizace, změny v rozpustnosti, rozdíly v hustotě a změny průtoku způsobují toto nerovnoměrné rozdělení.

Různé prvky se rozpouštějí různě při různých teplotách v pevné i kapalné fázi. Proměnlivé teplotní gradienty způsobují různou krystalizaci. Smršťování během tuhnutí a chemických reakcí také vede k segregaci. Tyto faktory mají za následek nerovnoměrnou distribuci složek na makro i mikroměřítku.

Segregace způsobuje nestejnoměrné mechanické vlastnosti a může vést k prasklinám. Kování, rekrystalizace, vysokoteplotní difúze a tepelné zpracování po kování eliminují dendritickou segregaci v ocelových ingotech. Zonální segregace však brání eliminaci tepelným zpracováním. Inženýři jej mohou homogenizovat pouze opakovaným pěchováním a deformačními procesy.

2. Inkluze

Nekovové sloučeniny, které se nerozpouštějí v kovové matrici, se nazývají nekovové vměstky. Mezi běžné nekovové inkluze patří sulfidy, oxidy a silikáty. Inkluze můžeme rozdělit do dvou typů: vnitřní a vnější. Vnitřní vměstky vznikají při tavení a odlévání z chemických reakcí. Externí inkluze pocházejí z vnějších zdrojů. Zahrnují písek, žáruvzdorné materiály a úlomky pece. Jejich přítomnost poškozuje proces kování za tepla. Snižuje také kvalitu kovaného dílu. Inkluze narušují kontinuitu kovu. Při stresu způsobují koncentraci stresu. Tyto koncentrace vedou k mikroskopickým trhlinám. Mohou se dokonce stát zdrojem únavového selhání kované součásti.

3. Plyny a bubliny

Tekutá ocel rozpouští mnoho plynů, včetně vodíku, dusíku a kyslíku. Jejich rozpustnost je mnohem vyšší v tekuté oceli než v plné oceli. Když ingot ztuhne, uvolní většinu plynu. Určité množství plynu však zůstává uvnitř nebo pod povrchem ingotu. Tento plyn tvoří bubliny.

Bubliny uvnitř ingotu mohou být vykovány a svařeny, pokud zůstanou uzavřené nebo pokud jejich vnitřní stěny zůstanou nezoxidované. Naproti tomu bublinky pod povrchem často způsobují praskliny.

Běžné zbytkové plyny v ocelových ingotech jsou kyslík, dusík a vodík. Kyslík a dusík tvoří oxidy a nitridy, když ocel tuhne. Tyto sloučeniny vytvářejí inkluze. Vodík je nejškodlivější plyn v oceli.

4. Smršťovací dutina a pórovitost

Během tuhnutí ingotu dochází k fyzickému smršťování a v některých oblastech se tvoří dutiny bez doplňování tekuté oceli. V axiálním středu hlavy ingotu se objevuje smršťovací dutina, kde dochází k tuhnutí jako poslední; tato vada je nevyhnutelná, protože tekutá ocel nemůže vyplnit mezeru. Struktura formy a proces lití ovlivňují velikost a umístění dutiny a nevhodná forma nebo špatná horní izolace mohou způsobit, že sekundární dutina (trubka) zasahuje do těla ingotu.

Padělatelé obvykle odříznou smršťovací dutinu a nálitek během kování, protože pokud zůstanou, dutinu nelze svařit, což způsobí vnitřní praskliny a odpad. Pórovitost vzniká z mezikrystalových dutin vytvořených konečným smrštěním tuhnutím az mikropórů vzniklých vysrážením plynů. Tyto póry se zvětšují v segregačních oblastech a zůstávají jako malé dírky v dendritických oblastech, což snižuje hustotu ingotu, narušuje kontinuitu kovu a snižuje mechanické vlastnosti výkovku. V důsledku toho musí padělatelé během kování uplatňovat velké deformace, aby eliminovali poréznost.

Nesprávné kování

1. Praskání kování způsobené nesprávným ohřevem

Přehřátí nebo nerovnoměrné zahřátí způsobí, že se výkovek lokálně nebo jako celek přehřeje nebo spálí, což způsobí zhrubnutí zrn a oxidaci nebo roztavení hranic zrn, což má za následek praskání výkovku nebo praskání povrchu;
Pokud je rychlost ohřevu příliš vysoká, teplotní rozdíl mezi povrchem a vnitřkem výkovku je příliš velký, což má za následek velké tepelné pnutí a způsobuje praskání;
Předpokládejme, že teplota ohřevu je příliš nízká nebo doba výdrže je příliš krátká. V takovém případě je teplotní rozdíl mezi vnitřkem a vnějškem velký, což má za následek velké tepelné namáhání. Toto napětí vede k centrálnímu nebo příčnému praskání na hranách nebo plochých plochách výkovku v důsledku velkého deformačního odporu a snížené plasticity.

2. Trhliny způsobené nesprávnou deformací kování

Předpokládejme, že příklepová síla je příliš silná, velikost deformace je příliš velká v jediném zdvihu a rychlost deformace je příliš vysoká. V takovém případě se vnitřní tahové napětí zvýší v důsledku velkého rozdílu v deformaci mezi povrchem a jádrem výkovku. To je náchylné k tvorbě příčných trhlin v interiéru nebo předních a zadních čelních plochách. Velká a nadměrná deformace může způsobit zvýšení teploty jádra a přehřátí, což má za následek praskání.

3. Vliv nesprávné konečné teploty kování na kvalitu kování

Konečná teplota kování přímo ovlivňuje kvalitu zápustkových výkovků. Pokud je konečná teplota kování příliš vysoká, zrna budou během procesu ochlazování dále růst, čímž se sníží mechanické vlastnosti oceli. Pokud je konečná teplota kování příliš nízká, za podmínek nízké plasticity při nízkých teplotách mohou nadměrné údery kladiva způsobit okamžité praskliny při kování. Obecně by konečná teplota kování měla být mírně vyšší než teplota Ar nebo Ar, aby se zajistilo, že kování proběhne v jednofázové oblasti s relativně rovnoměrnou plasticitou a stavem napětí.

4. Vliv nesprávného chlazení na kvalitu kovaného dílu

Některé nástrojové oceli pro tváření za studena, jako např Nástrojová ocel D3, mají vysoký obsah slitin a dobrou propustnost. Mohou podstoupit martenzitickou přeměnu při ochlazení vzduchu z vysokých teplot. Při kombinovaném působení vnitřního a zbytkového napětí z deformace jsou tyto oceli náchylné k podélnému praskání, pokud nejsou po kování pomalu ochlazovány. Pro takové nástrojové oceli jsou nutné metody pomalého chlazení, jako je chlazení pískem, chlazení popela, chlazení pece nebo okamžité žíhání po kování.

5. Bílé skvrny objevující se po kování

K tomu dochází především u středně uhlíkových nízkolegovaných velkoprofilových modulů, jako jsou např Nástrojová ocel 1.2714a někdy také v nízkouhlíkových středně legovaných precipitačně kalených ocelích. Hlavním důvodem je nadměrné množství vodíku v oceli spojené s rychlým ochlazením při nízkých teplotách (150-250 ℃) po kování, což vede ke křehkému lomu a tvorbě bílých skvrn (trhlin) v oceli. Přítomnost bílých skvrn snižuje mechanické vlastnosti oceli a může vést k prasklinám při kalení. Pokud jsou detekovány bílé skvrny, měl by se zvýšit poměr kování a velká část by měla být překovaná na menší část, aby se pokusily trhliny svařit dohromady. V opačném případě by měla být ocel s bílými skvrnami odmítnuta.

O kovaných nástrojových ocelích od Aobo Steel

Společnost Aobo Steel má více než dvacet let zkušeností s výrobou nástrojové oceli na kování se sídlem v Huangshi, hlavním výstupu zápustkové oceli v Číně. Máme bohaté zkušenosti s výrobou běžné nástrojové oceli, jako je např Nástrojová ocel D2 , Nástrojová ocel D3 , Nástrojová ocel A2 , Nástrojová ocel H11 , Nástrojová ocel H13 , a tak dále. Máme také schopnost výzkumu a vývoje pro přizpůsobenou nástrojovou ocel.