Napake in preprečevanje kovanega orodnega jekla

Naše podjetje, Aobo Steel, večinoma dobavlja kovano orodno jeklo. Ta članek bo razpravljal o težavah, s katerimi smo se srečevali pri kovanju jekla, in o tem, kako se jim izogniti. Na splošno se kuje okrogla jeklena palica, ki je 70 mm ali večja. Palice, manjše od 70 mm, so vroče valjane. Kovanje se uporablja za plošče debeline 30 mm ali več, vroče valjanje pa za debeline pod 30 mm.

Postopek izdelave kovanega orodnega jekla

Tekoče jeklo se vlije v kalupe za ingote in strdi v jeklene ingote. Ingoti orodnega jekla običajno tehtajo med 0,5 in 10 ton. Kadar sta potrebna pretaljenje in rafiniranje, ti ingoti služijo kot osnovni material za postopke, kot je ESR (elektronsko pretaljevanje žlindre). Nato jih kuje kovaški stroj. Preberite več o Kaj je ESR

Inženirji razmerje med površino začetnega prečnega prereza jeklenega ingota in njegovo površino po kovanju imenujejo razmerje kovanja. Ko se razmerje kovanja poveča, postopek razgradi mikrostrukturo na drobnejša zrna in odpravi majhne napake ter izboljša žilavost in duktilnost. Na splošno velja, da ko razmerje kovanja preseže 5, se žilavost skoraj nasiči. Kot najmanjšo vrednost upoštevamo razmerje kovanja 5.

Napake in preprečevanje

Napake ingota

1. Ločevanje

Segregacija se zgodi, ko se kemična sestava in nečistoče jeklenega ingota med strjevanjem neenakomerno porazdelijo. Selektivna kristalizacija, spremembe v topnosti, razlike v gostoti in variacije pretoka povzročajo to neenakomerno porazdelitev.

Različni elementi se različno topijo pri različnih temperaturah v trdni in tekoči fazi. Različni temperaturni gradienti povzročajo različno kristalizacijo. Krčenje med strjevanjem in kemičnimi reakcijami vodi tudi do segregacije. Posledica teh dejavnikov je neenakomerna porazdelitev komponent na makro in mikro ravni.

Segregacija povzroča neenakomerne mehanske lastnosti in lahko povzroči razpoke. Kovanje, rekristalizacija, visokotemperaturna difuzija in toplotna obdelava po kovanju odpravljajo dendritično segregacijo v jeklenih ingotih. Vendar se conska segregacija upira odstranitvi s toplotno obdelavo. Inženirji ga lahko homogenizirajo le s ponavljajočimi se postopki stiskanja in deformacije z vlečenjem.

2. Vključki

Nekovinske spojine, ki se ne raztopijo v kovinskem matriksu, imenujemo nekovinski vključki. Pogosti nekovinski vključki vključujejo sulfide, okside in silikate. Vključke lahko razdelimo na dve vrsti: notranje in zunanje. Notranji vključki nastanejo med taljenjem in ulivanjem zaradi kemičnih reakcij. Zunanji vključki prihajajo iz zunanjih virov. Vključujejo pesek, ognjevarne materiale in drobce peči. Njihova prisotnost škoduje procesu vročega kovanja. Prav tako zmanjša kakovost kovanega dela. Vključki motijo kontinuiteto kovine. Pod stresom povzročajo koncentracije stresa. Te koncentracije vodijo do mikroskopskih razpok. Lahko postanejo celo vir odpovedi zaradi utrujenosti kovanega dela.

3. Plini in mehurčki

Tekoče jeklo raztaplja številne pline, vključno z vodikom, dušikom in kisikom. Njihova topnost je veliko večja v tekočem jeklu kot v trdnem jeklu. Ko se ingot strdi, sprosti večino plina. Vendar nekaj plina ostane znotraj ali pod površino ingota. Ta plin tvori mehurčke.

Mehurčke znotraj ingota je mogoče kovati in variti, če ostanejo zaprti ali če njihove notranje stene ostanejo neoksidirane. Nasprotno pa mehurčki pod površino pogosto povzročijo razpoke.

Pogosti preostali plini v jeklenih ingotovih so kisik, dušik in vodik. Kisik in dušik tvorita okside in nitride, ko se jeklo strdi. Te spojine ustvarjajo vključke. Vodik je najbolj škodljiv plin v jeklu.

4. Votlina zaradi krčenja in poroznost

Med strjevanjem ingota pride do fizičnega krčenja in na nekaterih območjih nastanejo praznine brez dopolnjevanja tekočega jekla. V aksialnem središču glave ingota se pojavi krčilna votlina, kjer nazadnje pride do strjevanja; ta napaka je neizogibna, ker tekoče jeklo ne more zapolniti praznine. Struktura kalupa in postopek vlivanja vplivata na velikost in lokacijo votline, neustrezen kalup ali slaba zgornja izolacija pa lahko omogoči, da se sekundarna votlina (cev) razširi v telo ingota.

Kovačji običajno odrežejo krčno votlino in dvižni del med kovanjem, ker če ostanejo, votline ni mogoče zvariti, kar povzroči notranje razpoke in ostanke. Poroznost nastane iz intergranularnih praznin, ki nastanejo zaradi končnega krčenja pri strjevanju, in iz mikropor, ki nastanejo zaradi izločanja plina. Te pore se povečajo v območjih ločevanja in ostanejo kot majhne luknjice v dendritičnih regijah, kar zmanjša gostoto ingota, prekine kontinuiteto kovine in zmanjša mehanske lastnosti kovanega dela. Zato morajo kovačji med kovanjem izvesti velike deformacije, da odpravijo poroznost.

Nepravilno kovanje

1. Razpoke kovanja, ki jih povzroči nepravilno segrevanje

Pregrevanje ali neenakomerno segrevanje povzroči, da se odkovek pregreje ali sežge lokalno ali kot celota, kar povzroči, da zrna postanejo groba, meje zrn pa oksidirajo ali stopijo, kar povzroči razpoke ali površinske razpoke odkovka;
Če je stopnja segrevanja prehitra, je temperaturna razlika med površino in notranjostjo odkovka prevelika, kar povzroči veliko toplotno obremenitev in povzroči razpoke;
Recimo, da je temperatura ogrevanja prenizka ali pa je čas zadrževanja prekratek. V tem primeru je temperaturna razlika med notranjostjo in zunanjostjo velika, kar povzroči velike toplotne obremenitve. Ta napetost vodi do centralnih ali prečnih razpok na robovih ali ravnih površinah odkovka zaradi velike deformacijske odpornosti in zmanjšane plastičnosti.

2. Razpoke, ki nastanejo zaradi nepravilne deformacije kovanja

Recimo, da je udarna sila premočna, da je količina deformacije prevelika v enem udarcu in da je hitrost deformacije prehitra. V tem primeru se bo notranja natezna napetost povečala zaradi velike razlike v deformaciji med površino in jedrom odkovka. To je nagnjeno k nastanku prečnih razpok v notranjosti ali sprednjih in zadnjih končnih ploskvah. Velika in pretirana deformacija lahko povzroči dvig temperature jedra in pregrevanje, kar povzroči razpoke.

3. Vpliv neustrezne končne temperature kovanja na kakovost kovanja

Končna temperatura kovanja neposredno vpliva na kakovost odkovkov. Če je končna temperatura kovanja previsoka, bodo zrna med postopkom ohlajanja še naprej rasla in s tem zmanjšala mehanske lastnosti jekla. Če je končna temperatura kovanja prenizka, lahko pod pogojem slabe nizkotemperaturne plastičnosti pretirani udarci kladiva povzročijo takojšnje kovanje razpoke. Na splošno mora biti končna temperatura kovanja nekoliko višja od temperature Ar ali Ar, da se zagotovi, da kovanje poteka v enofaznem območju z relativno enakomerno plastičnostjo in napetostnim stanjem.

4. Vpliv nepravilnega hlajenja na kakovost kovanih delov

Določena orodna jekla za hladno delo, kot npr Orodno jeklo D3, imajo visoko vsebnost zlitin in dobro prepustnost. Lahko se podvržejo martenzitni transformaciji pri zračnem hlajenju pri visokih temperaturah. Pod kombiniranim delovanjem notranje in preostale napetosti zaradi deformacije so ta jekla nagnjena k vzdolžnim razpokam, če se po kovanju počasi ne ohladijo. Za takšna orodna jekla so potrebne metode počasnega hlajenja, kot so hlajenje s peskom, hlajenje s pepelom, hlajenje v peči ali takojšnje žarjenje po kovanju.

5. Bele lise, ki se pojavijo po kovanju

To se zgodi predvsem pri srednjeogljičnih nizkolegiranih modulih velikega preseka, kot npr 1.2714 orodno jeklo, včasih pa tudi v nizkoogljičnih srednje legiranih jeklih za izločanje. Glavni razlog je prekomerna količina vodika v jeklu, skupaj s hitrim ohlajanjem pri nizkih temperaturah (150-250 ℃) po kovanju, kar vodi do krhkega loma in nastajanja belih madežev (razpok) v jeklu. Prisotnost belih madežev zmanjša mehanske lastnosti jekla in lahko vodi do razpok zaradi kaljenja. Če se odkrijejo bele lise, je treba razmerje kovanja povečati, velik odsek pa prekovati v manjši odsek, da se razpoke zvarijo skupaj. V nasprotnem primeru je treba jeklo z belimi lisami zavrniti.

O kovanih orodnih jeklih iz Aobo Steel

Aobo Steel ima več kot dvajset let izkušenj s proizvodnjo orodnega jekla za kovanje, ki se nahaja v Huangshiju, glavni proizvodnji jekla na Kitajskem. Imamo bogate izkušnje s proizvodnjo navadnega orodnega jekla, kot je npr Orodno jeklo D2 , Orodno jeklo D3 , Orodno jeklo A2 , Orodno jeklo H11 , Orodno jeklo H13 , in tako dalje. Imamo tudi zmogljivost raziskav in razvoja orodnega jekla po meri.