FI114484B

FI114484B - Kuumavalssattu nauhateräs ja sen valmistusmenetelmä

Info

Publication number: FI114484B
Application number: FI20021188A
Authority: FI
Inventors: Mikko Petteri Hemmilae; Reijo Arvi Liimatainen; Tommi Petteri Liimatainen
Original assignee: Rautaruukki Oyj
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-10-29
Also published as: ES2238669T3; DE60300561T3; ES2238669T5; ATE294256T1; PT1375694E; SI1375694T2; DE60300561T2; SI1375694T1; EP1375694B2; FI20021188A0; FI20021188A; EP1375694B1; DE60300561D1; EP1375694A1

Description

114484

Kuumavalssattu nauhateräs ja sen valmistusmenetelmä - Varmvalsat bandstäl och dess tillverkningsforfarande 5 Keksinnön kohteena on teräsnauha, joka on kuumavalssattu loppupaksuuteen, joka on vähintään 2 mm ja enintään 12 mm ja jonka mikrorakenne käsittää vähintään 95% martensiittia ja/tai bainiittia ja jossa teräs käsittää painoprosentteina: 0,08% -0,16% C, 0,5% - 1,5% Cr ja/tai 0,1% - 0,5% Mo, < 0,015% S ja < 0,03% P, 0,01% - 0,08% AI, sekä loput Fe ja ei-vältettävissä olevia epäpuhtauksia. Keksinnön koh-10 teenä on myös menetelmä tällaisen kuumavalssatun teräsnauhan valmistamiseksi.

Perinteisesti on kovia teräksiä valmistettu karkaisemalla, mutta tällöin ei ole saavutettu mm. optimaalista pinnanlaatua eikä iskusitkeyttä. Samoin valmistuskustannukset ovat olleet korkeat.

15

Julkaisussa GB-2 195 658 kuvataan takeita varten tarkoitettu teräs, joka sisältää edullisessa toteutusmuodossaan 0,05% - 0,08% hiiltä, 0,1% - 0,5% piitä, 0,5% -1,6% mangaania, 0,5% - 1,5% kromia, enintään 0,05% titaania, enintään 0,1% niobia, 0,005% - 0,012% typpeä, enintään 0,06% alumiinia ja 0,002% - 0,005% boo-20 ria. Edelleen julkaisun mukaan taonta aloitetaan lämpötilassa 1200°C - 1275°C ja taottu kappale sammutetaan kylvyssä jolloin kappaleen lämpötilaa mitataan jatku-. . vasti ja sammutus keskeytetään ennen kuin transformaatio martensiitiksi on päätty-nyt. Näin päästään vetolujuuteen 700-1100 N/mm2 samalla kun saadaan tyydyttävä '·'·* iskusitkeys sekä PS/TS-suhde noin 0,75 ilman erillistä päästöä ("tempering") tai : ’ :25 muuta lämpökäsittelyä.

Tällaisista takeina käytetyistä teräksistä poiketen tunnetut lujat nauhateräkset eli :***: valssauksessa käytetyt teräkset ovat korkeamangaanisia ja usein myös suhteellisen korkeahiilisiä, kuten esimerkiksi julkaisussa US-6 284 063 kuvattu kuumanauha, .·. :30 jonka paksuus on alle 5 mm. Julkaisun teräksessä on painoprosentteina 0,08% -,···’, 0,25% hiiltä, 1,2% - 2,0% mangaania, 0,02% - 0,05% alumiinia ja alle 0,07% piitä sekä enintään 0,015% fosforia ja enintään 0,003% rikkiä, kuumanauhan sisältäessä yli 95% martensiittia. Teräs voi myös lisäksi sisältää enintään 1,0% kromia, enin-tään 0,1% kuparia, enintään 0,5% molybdeenia, enintään 0,1% nikkeliä, enintään , :\35 0,009%typpeä, enintään 0,0025% booria ja mahdollisesti titaania stökiometrisessä suhteessa, Ti = 3,4% N, typen määrään. Valanne kuumennetaan ensin lämpötilaan 1000°C - 1300°C, esivalssataan lämpötila-alueella 950°C - 1150°C ja viimeistellään loppuvalssauslämpötilassa, joka on yli Ar3:n Tällä tavoin aikaansaatu kuuma- , 114484 nauha jäähdytetään kelauslämpötilaan luokkaa 20°C alle martensiittisen kelauslam-pötilan, jotta muiden faasimuotojen kuin martensiitin pitoisuus olisi alle 5%. Julkaisun mukaan jäähdytys kelauslämpötilaan on edullista toteuttaa siten, että jäähtyminen välillä 800°C —» 500°C tapahtuu alle 10 sekunnissa. Tällä tavoin saadaan lop-5 putuotteelle vetolujuus, joka on välillä 800 N/mm2 - 1400 N/mm2.

Julkaisussa US-4 406 713 on kuvattu menetelmä suurilujuuksisen, sitkeän, helposti muokattavan ja hitsattavan teräksen valmistamiseksi, joka teräs sisältää 0,005% -0,3% hiiltä, 0,3% - 2,5% mangaania, enintään 1,5% piitä, enintään 0,1% niobia, 10 enintään 0,15% vanadiinia, enintään 0,3% titaania ja enintään 0,3% zirkonia. Menetelmän mukaan toteutetaan austenitointi lämpötilassa 1000°C - 1300°C ja sen jälkeen ensin esimerkiksi kuumavalssaus lämpötilavälillä Ar3 - 930°C, jolloin aus-teniitin rekristallisaatio on selvästi hidastunut, ja pinta-alan muokkausasteeseen vähintään 30%. Tällainen muokkaus aikaansaa huomattavia jännityksiä austeniittiin, 15 mikä siirtää ferriittifaasin erkautumislämpötilaa normaalissa jatkuvan jäähtymisen diagrammissa korkeampiin lämpötiloihin ja lyhyempiin aikoihin päin. Muokkauksen jälkeisessä jäähtymisessä hiili konsentroituu transformoitumattomaan austeniittiin ferriitin erkautumisen edistyessä. Sen jälkeen kun ferriitti muodostaa 5-65% teräksestä, se sammutetaan nopeasti Ms-lämpötilan alapuolelle, jolloin teräkseen saa-20 daan kaksifaasirakenne, joka koostuu hienorakeisesta ferriitistä ja korkeahiilisestä martensiitista.

Keksinnön tavoitteena on saada aikaan sellainen kuumavalssattu nauhateräs ja sen valmistusmenetelmä, että teräs ei olisi kriittinen nauhan paikallisille kelaus lämpöti- "'25 laeroille, olisi hyvin hitsattavaa, soveltuisi termisesti leikattavaksi, soveltuisi sär- mättäväksi ja omaisi suuren lujuuden ja erityisesti hyvän iskusitkeyden. Keksinnön toisena tavoitteena on saada aikaan tällainen kuumavalssattu nauhateräs ja sen val- :'"; mistusmenetelmä, joka mahdollistaisi edulliset valmistuskustannukset.

* » · . *. 30 Keksinnön ensimmäisen periaatteen mukaan aluksi määritelty kuumavalssattu nau- t * · .···* hateräs käsittää lisäksi 0,6% - 1,1% Mn, ja 0,1% - 0,3% Si, ja teräsnauhan veto-murtolujuus on 700 Mpa - 1500 Mpa murtovenymällä, jonka A5-arvo on vähintään 6%, ja myötölujuus on 600 Mpa - 1400 Mpa. Keksinnön toisen periaatteen mukaan ι,,.ι tällaista teräsnauhaa valmistetaan menetelmällä, joka käsittää vaiheina: teräsnauhan ,';·35 kuumavalssauksen lämpötilavälillä 860CC - 960°C mainittuun loppupaksuuteen; ja ,tämän kuumavalssatun teräsnauhan suorasammutuksen ("direct quenching") enintään 15 sekunnin viiveellä viimeisestä valssauspistosta kelauslämpötilaan välillä 114484 3 20°C - 520°C siten, että jäähtymisnopeus suorasammutuksessa on vähintään 30°C/s. Mitään päästöhehkutusta ei tehdä.

Keksinnöllinen ajatus perustuu siihen, että mangaanin ja hiilen määrää alentamalla 5 sekä seostamalla kromia ja/tai molybdeenia sekä tarvittaessa booria voidaan kar-kenevuus ("hardening") säilyttää hyvänä sekä saavuttaa seuraavat edut. Teräksen rakenne ei ole kriittinen mangaanin ja hiilen suotautumiselle valun aikana matalan mangaani- ja hiilipitoisuuden ansiosta. Teräksen ominaisuudet eivät ole kriittisiä nauhan paikallisille kelauslämpötilaeroille, mikä helpottaa teräksen valmistusta ja 10 vaikuttaa edullisesti mekaanisten ominaisuuksien homogeenisuuteen, jolla taas on edullinen vaikutus sekä lopputuotteen tasomaisuuteen että jäännösjännityksiin. Teräslevyllä on hyvä hitsattavuus sekä laserleikattavuus ja samanaikaisesti sillä hyvä väsymiskestävyys tällaisista termisistä käsittelyistä huolimatta. Edelleen teräslevyllä on erinomaiset särmättävyysominaisuudet, hyvä iskusitkeys samoin kuin hyvä pääs-15 tönkestävyys.

Valmistamalla tämän tyyppinen teräs perinteisen uunikarkaisun sijaan sammuttamalla suoraan kuumavalssauksesta, saavutetaan erinomainen iskusitkeys, koska faasimuutos martensiitiksi ja/tai bainiitiksi tapahtuu hienojakoisesta, muokkautuneesta 20 austeniitista. Samoin pinnan laatu paranee, koska uunihilse pestään hilsepesulla ennen muokkausta. Valmistuskustannukset myös laskevat prosessin virtaviivaistumi-sen myötä. Nauhavalssauslinjalla käytetään tyypillisesti korkeaa uunin kuumennus- ; Y lämpötilaa, esimerkiksi välillä 1000°C - 1300°C, ja pitkää pitoaikaa, esimerkiksi 2 • · · h -10 h. Erikoiskarbidien, esim. Cr- ja Mo-karbidien, liukeneminen ja rakenteen :"25 homogenisoituminen on tällöin mahdollisimman täydellistä. Toisaalta austeniitin rakeenkasvu korkeassa kuumennuslämpötilassa ei aiheuta lopputuotteen haurastu-mistä, koska austeniitti hienontuu kuumamuokkauksen aikana. Näin saavutetaan :'": erinomainen kovuus yhdistettynä erinomaiseen iskusitkeyteen.

.*.30 Keksinnön mukaista, suoraan paksuuteen 2 mm - 12 mm kuumavalssattua nauhate- , * · · ’ räs voidaan valmistaa kulutusta kestävänä ja eri kovuisena, tyypillisesti kovuusvälil- lä 300 HB - 400 HB, ns. kulutuslevynä samalla valmistusmenetelmällä vain muut-tamalla analyysiä ja/tai valssauksen jälkeistä nauhan jäähtymisnopeutta ja/tai läm-pötilaa ennen kelausta keksinnön rajoissa. Tällaista kulutusterästä on mahdollista , ; · 35 käyttää myös kohteissa, joissa rakenteelta vaaditaan tyypillisesti rakenneteräkseltä vaadittavia ominaisuuksia, kuten hyvää muovattavuutta, hitsattavuutta ja iskusitke-yttä, joten keksinnön mukainen kuumavalssattu nauhateräs on käyttökelpoista myös rakenneteräksenä. Seuraavaksi selostettavassa teräksen analyysissä kaikki pi- 114484 4 toisuusprosentit ovat painoprosentteja ja teräksen ei muutoin määritelty loppuosa on tietenkin rautaa Fe ja ei-vältettävissä olevia epäpuhtauksia.

Keksinnön mukaisella teräksellä on ensinnäkin suhteellisen alhainen hiilipitoisuus 5 eli vähintään 0,08% C ja enintään 0,16 % C hyvän iskusitkeyden, särmättävyyden sekä hitsattavuuden vuoksi. Epäpuhtautena olevaa fosforia P saa olla enintään 0,03% ja vastaavasti rikkiä S saa olla enintään 0,015%, joiden määriä siis on rajoitettu hyvän iskusitkeyden ja särmättävyyden saavuttamiseksi. Edelleen ominaisuuksia voidaan tarvittaessa parantaa sulan Ca- tai CaSi-käsittelyllä. Tiivistysaineena 10 käytetään alumiinia, jota lopputuotteessa voi olla vähintään 0,01% AI ja enintään 0,08 % AI. Kromia vähintään 0,5% Cr ja enintään 1,5% Cr ja/tai molybdeeniä vähintään 0,1% Mo ja enintään 0,5% Mo seostetaan karkenevuuden ja päästönkestä-vyyden lisäämiseksi. Tällöin erkautuminen ("precipitation") mahdollistuu korkeammissa kelauslämpötiloissa, millä voidaan mm. vähentää ja jopa estää lujuuden 15 lasku sekä lievittää paikallisista lämpötilaeroista aiheutuvia lujuuseroja kelan jäähtymisen aikana

Muista samantyyppisistä lujista nauhateräksistä poiketen mangaania vähintään vain 0,6% Mn ja enintään vain 1,1 % Mn. Tällöin teräs ei ole yhtä altis mangaanin ja hii-20 Ien suotautumiselle ("segregation"), mikä parantaa mikrorakenteen homogeenisuutta. Kokeissa on havaittu, että näin saavutetaan hyvä särmättävyys ja tasaiset mekaaniset ominaisuudet eri suunnassa sekä laadukas termisesti leikattu pinta. Piitä taas • · keksinnön teräksessä on tiivistysaineena ("killing agent") ja jähmeää liuosta ("solid V.; solution") lujittamassa pitoisuuksina vähintään 0,10% Si ja enintään 0,30 % Si, mi-: ” 25 kä vaikuttaa edullisesti iskusitkeyteen ja muovattavuuteen.

Keksinnön mukaisesta teräksestä voidaan termisesti leikata, mm. laserleikata, tark-kamittaisia osia. Laserleikatulla kappaleella on havaittu saavutettavan varsin sileä ia» leikkauspinta. Toisaalta on havaittu, että lujuusero perusaineen ja teknisessä leikka- , ·, 30 uksessa syntyneen pehmeän vyöhykkeen, joka on karkaistuneen vyöhykkeen välit-» *« ,···* tömässä läheisyydessä, välillä on kohtuullisen pieni. Nämä yhdessä vaikuttavat edullisesti väsymiskestävyyteen ("fatigue strength"). Lisäksi matala hiilipitoisuus \· laskee karkaistuneen vyöhykkeen huippukovuutta, jolloin leikkauspinta ei ole herk-·...! kä haurastumaan ("embrittlement") ja halkeilemaan kappaleen muovauksessa eikä , ; *35 käyttöolosuhteissa.

♦ * Tässä esitetyissä koeanalyyseissä ei ollut mainittavia määriä kuparia, mutta muiden ei-esitettyjen kokeiden perusteella voidaan kuitenkin päätyä siihen, että kuparipitoi- 114484 5 suutta on rajoitettava pienemmäksi kuin 0,3% Cu kuumavalssatun nauhan erinomaisen pinnanlaadun varmistamiseksi. Mikäli kuparipitoisuus ylittää 0,3% on suositeltavaa seostaa myös nikkeliä vähintään 0,25 kertaa kuparipitoisuus. Vaikka kuparia ei seoksessa olisikaan on nikkelin määrä rajoitettu < 1,5% Ni.

5

Booria voidaan seostaa tyypillisesti vähintään 0,0005% B ja enintään 0,005% B pienentämään raekokoa ja lisäämään karkenevuutta. Titaania voidaan seostaan tyypillisesti vähintään 0,01% Ti ja enintään 0, 1% Ti sitomaan typpeä N ja estämään boorinitridien BN muodostuminen, koska boorinitridi vie boorin tehon karkenevuu-10 den lisääjänä ja raekoon pienentäjänä.

Keksinnön mukainen teräs on varsinkin hiilipitoisuuden alarajalla lujuuteensa nähden hyvin särmättävissä eli taivutettavissa ja hitsattavissa esim. lisäaineettomalla suurtaajuushitsauksella, ts. HF-hitsauksella, putkeksi. Koevalmistuksessa on lisäksi 15 havaittu, että materiaali soveltuu erinomaisesti sekä avoprofiilien että HF-hitsattujen putkipalkkien valmistukseen.

Keksinnön mukaisesti teräs valmistetaan loppuvalssauslämpötilassa, joka pysyy välillä 860°C - 960°C, loppupaksuuteen 2 mm -12 mm. Nauhan jäähdytys aloitetaan 20 viimeistään 15 sekunnin kuluttua viimeisestä valssauspistosta ja jäähdytetään nopeasti, jäähtymisnopeuden ollessa vähintään 30°C/s, matalaan kelauslämpötilaan välillä 20°C - 520°C. Tuloksena on tyypillisesti lähes täysin bainiittinen ja/tai marten- t · ,v siittinen mikrorakenne, jolloin bainiittia ja/tai martensiittia on vähintään 95 tila- *3,: vuus-%. Kelauslämpötila-alueella 20°C - 100°C martensiitti on päästämätöntä, kun :”j25 taas kelauslämpötilan ollessa vähintään 100°C on martensiitti päästettyä, jolloin ; | esimerkiksi alueella 100°C - 200°C martensiitti on lievästi päästettyä ja kelausläm- : pötila-alueella noin 200°C - 520°C martensiitti on päästettyä ja erkautunutta.

.··, Vaikka kelaus tehtiin alemmalla päästöhaurausalueella, 200°C - 400°C, tai jäähdy tys tehtiin alueen läpi, ei päästöhaurautta havaittu tällä valmistusmenetelmän ja , 30 koostumuksen yhdistelmällä. Murtolujuudeksi ("tensile strength") Rm tulee noin 700 Mpa - 1500 MPa ja myötölujuudeksi ("yield strength") Rp0,2 eli lujuudeksi • · *;·’ 0,2%:n venymällä tulee noin 600 MPa - 1400 Mpa. Murtovenymä A5, joka on va- : f: kiintunut käsite tarkoittaen näytesauvan paksuuteen suhteutettua mittauspituutta, on tällöin noin 6% - 18%. Myötösuhteeksi Y/T on tyypillisesti alueella 0,8 - 0,96.

’.35 v [ Erityisesti kulutusta kestäviä ("wear resistant") pintakovia levyjä haluttaessa voi- M M f daan teräksen hiilipitoisuus järjestää välille 0,12% - 0,16% C ja kuuma valssattu te-räsnauha tällöin suorasammuttaa kelauslämpötilaan, joka on välillä 20°C - 400°C.

114484 6

Sammutus voidaan tehdä joko alhaisiin kelauslämpötiloihin välillä 20°C - 100°C, tai edullisesti kelauslämpötilaan yli 100°C, mutta kuitenkin alle 400°C, jolloin jäännösjännitykset on vähentyneet tai poistuneet vaikuttamatta kuitenkaan kulutusteräk-sen kovuuteen. Voidaan siis soveltaa suhteellisen alhaista kelauslämpötilaväliä 5 100°C - 200°C esimerkiksi ohuemmille nauhoille, tai hieman ylempää kelausläm pötilaväliä 200°C - 400°C esim. paksummille nauhoille. Jos taas halutaan enemmänkin rakenneterästen ("structural steel") tapaisia ominaisuuksia, jäljestetään teräksen hiilipitoisuus välille 0,08% - 0,12% C ja kuumavalssattu teräsnauha suo-rasammuttaa kelauslämpötilaan, joka on välillä 20°C - 520°C. Tässäkin tapaukses-10 sa sammutus voidaan tehdä alhaisiin kelauslämpötiloihin välillä 20°C - 100°C, tai samasta syystä kuin edellä edullisesti kelauslämpötilaan yli 100°C, mutta kuitenkin alle 520°C. Esimerkiksi suhteellisen alhaista kelauslämpötilaväliä 100°C - 200°C voidaan soveltaa ohuemmille nauhoille ja esimerkiksi hieman ylempää kelauslämpötilaväliä 200°C - 520°C paksummille nauhoille. Tässä "rakenneteräksen" tapauk-15 sessa eli oltaessa hiilipitoisuusvälillä 0,08% - 0,12%, on kelauslämpötilalla mainittua suuruusluokka olevalla vaihtelulla kuitenkin suhteellisen vähäinen vaikutus te-räsnauhan ominaisuuksiin, niiden pysyessä kelauslämpötilasta riippumatta hyvinä.

20 Esimerkkiosa

Esimerkki 1. Laboratoriossa tehtiin perinteisiä karkaisukokeita koostumuksella ai, Y: katso taulukko 1, kuumentamalla näytteitä, joiden mitat olivat 8x100x250 mm, uu- nissa 20 minuuttia ja lämpötilassa 900°C. Näytteet karkaistiin veteen ja päästöheh-...25 kutettiin 2 h eri lämpötiloissa. Tulokset on esitetty taulukossa 2. Tuloksista käy il-mi, että materiaalilla on matalan sitkeyden alue lämpötilavälillä 250°C - 350°C.

. ·, : Toisaalta venymä kasvaa selvästi yli 400°C päästölämpötiloissa, jolloin myös lujuus alkaa pudota.

30 Taulukko L Koekoostumukset

1 le I Si Μη 1P Is I AI I N 1 Cr 1 Mo 1 Ti I B

,..' I teräs A ! lal 0.098 0.22 0,71 0.008 0.004 i 0.030 0.005 0,94 0,20 0,032 0,002 : | a2 0.086 0,28 0,77 0.008 0,003 0.024 0.005 0.82 0.27 0,032 0.002 Y |_a3_ 0,083 0.21 0,77 0.010 0,003 0,033 0,005 1,04 0,27 0,036 0,002 •.,.· j teräs B i

! bl 0.140 0,26 0,81 0,110 0,003 :0.027 0.006 0,65 0.21 0,038 0.002 I

V : b2 0,146 0,23 0,82 0.006 0,003 0.032 0,007 0,88 0,27 0,036 0,002 j b3 0,135 0,23 0,90 0,009 0,004 1 0,035 0,006 0,88 0,27 0,038 0,002 : ’ ‘: b4 [0,130 0,25 0,84 0.008 0,002 10,032 0,005 1,06 0,28 0,037 0,002 | 114484 7

Taulukko 2. Päästökoetulokset koostumuksella ai.

Tpäästö Aika Rp0.2 Rm A5 Charpy-V, J/cm2 sitkeys, %_ _jb_N/mm2 N/mm2 %_(-20 °C) (-40 °C) (-20 X) |(-40°C) *) 972 1072 12,6 20 5 100 2 897 1123 11,7 133 85 40 15 150 2 913 1125 12,0 172 72 65 10 200 2 922 1113 12,4 122 50 40 10 250 2 938 1112 12,2 36 26 10 10 300 2 928 1086 11,7 55 28 10 5 350 2 963 1064 11,8 115 27 40 10 400 2 971 1049 12,6 93 58 20 15 450 2 911 960 14,2 218 85 80 15 500 2 822 901 15,1 251 216 98 80 600 2 741 773 17,3 334 329 100 98 [700 |2 [430 [528 21,2 430_[451_[_lp0_[l00_ *) ainoastaan sammutettu 5

Tuotantomittakaavan suorasammutuskokeita matalalla hiilitasolla

Esimerkki 2. Nauhavalssaimelia valssattiin koostumuksella a2 6 mm paksua kuu-10 manauhaa suorasammuttamalla kelauslämpötilaan TCOil. Tulokset on esitetty taulukossa 3.

Tuloksista käy ilmi, että myös kelattaessa esimerkin 1 osoittamalla päästöhauraus-lämpötila-alueella 300°C, saavutetaan kuitenkin erinomainen sitkeys. Lujuus ja venymä eivät juuri poikkea esimerkistä 1. Materiaali särmäyskoetulokset on esitetty . .15 taulukossa 4.

• ·

Esimerkki 3. Nauhavalssaimelia valssattiin koostumuksella a2 3 mm paksua kuu-] manauhaa suorasammuttamalla kelauslämpötilaan TCoil- Tulokset on esitetty taulu- * * kossa3.

• · :.'*20 Tuloksista käy ilmi, että myös kelattaessa selvästi korkeammassa lämpötilassa *... · 450°C saavutettiin kuitenkin vastaavat mekaaniset ominaisuudet kuin esimerkissä 2.

Esimerkki 4. Nauhavalssaimelia valssattiin koostumuksella a2 4 mm paksua kuu-• manauhaa suorasammuttamalla kelauslämpötilaan TCoil· Tulokset on esitetty taulu- -.25 kossa3.

Tuloksista käy ilmi. että myös kelattaessa selvästi matalammassa lämpötilassa eli *·;’ 100°C:ssa saavutettiin kuitenkin vastaavat mekaaniset ominaisuudet kuin esimer- :T: keissä2ja3.

114484 8

Voidaan päätellä, että tällä teräksen koostumuksella ja valmistusmenetelmällä saavutetaan homogeeninen materiaali, joka ei ole herkkä kelauslämpötilavaihteluille.

Esimerkki 5. Nauhavalssaimella valssattiin koostumuksella a3 10 mm paksua 5 kuumanauhaa suorasammuttamalla kelauslämpötilaan TCoil- Tulokset on esitetty taulukossa 3.

Tuloksista käy ilmi, että lujuus ja iskusitkeys laskevat hieman, mutta ominaisuudet ovat silti erinomaiset, kunhan kelauslämpötila ei ylitä noin 500 °C.

10 Taulukko 3. Valssauskokeissa saavutetut nauhan mekaaniset ominaisuudet _______Pitkittäinen___Poikittainen _ teräs paks. leveys TCoil Rp0.2 Rm Y/T A5 HB ChV Rp0.2 Rm A5 mm mm °C N/mm1 N/mm2 % -40 °C, N/mm N/mra % _________j/cm2 2_:__ ai 8 a1 971 1049 0,93 12,6 57 ai 8 b1 897 1123 0,80 11,7 25 a2 3 1000 460 958 1030 0,93 10,9 304 925 1016 10,5 a2 3 1000 450 971 1014 0,96 11,8 299 977 1056 9,9 a2 4 1000 100 977 1117 0,87 13,3 329 987 1130 11,6 a2 6 1000 200 934 1078 0,87 12,8 240 920 1070 9,9 a3 10 1250 520 748 874 0,86 13,0 71 819 899 11,8 a3 10 1250 510 836 901 0,93 13,0 133 896 957 11,0 a3 10 1250 370 853 965 0,88 11,5 171 898 975 9,5 a3 10 1250 320 858 979 0,88 11,1 165 914 1005 10,8 bl 4 1300 470 980 1031 0,95 10,0 304 1051 1071 8.4 b2 4 1500 515 860 1000 0,86 12,4 295 974 1006 9.9 b2 4 1500 530 702 853 0,82 17,4 252 747 847 13,8 b2 4 1500 100 1179 1347 0,88 8,9 396 1189 1308 6,9 b3 4 1250 380 1163 1275 0,91 9,6 375 1162 1294 6,8 :Y: b3 4 1250 200 1125 1317 0,85 11,5 387 1130 1333 8,9 [b4 |6 11250 |200 1125 11295 0,87 9,5 384 __|___ ' ‘ a1 Perinteinen laboratoriotesti: liuotus, sammutus veteen, päästö 400°C, 2h ·;··.1 b1 Perinteinen laboratoriotesti: liuotus, sammutus veteen, päästö 100°C, 2h ;.[i5 '···’ Tuotantomittakaavan suorasammutuskokeita korkealla hiilitasolla : Esimerkki 6. Nauhavalssaimella valssattiin korkeammalla hiilitasolla, koostumuk- • » silla b2 ja b3 4 mm paksua kuumanauhaa suorasammuttamalla kelauslämpötilaan ’. 20 Tcoil- Kokeissa käytettiin kelauslämpötiloja 100°C, 200°C ja 380°C. Tulokset on !: esitetty taulukossa 3.

·;·1 Tuloksista käy ilmi. että lujuus ja kovuus laskevat hieman kelauslämpötilan nous- >, · ί tessa, mutta ominaisuudet ovat silti samaa luokkaa, kunhan kelauslämpötila ei ylitä ·:·1: noin400°C.

25 114484 9

Esimerkki 7. Nauhavalssaimella valssattiin korkeammalla hiilitasolla, koostumuk-5 sella bl ja b2 4 mm paksua kuumanauhaa suorasammuttamalla kelauslämpötilaan Tcoil· Kokeissa käytettiin kelauslämpötiloja 470°C, 515°C ja 530°C. Tulokset on esitetty taulukossa 3.

Tuloksista käy ilmi, että lujuus ja kovuus laskevat, kun taas venymä kasvaa selvästi kelauslämpötilan noustessa.

10

Taulukko 4. Särmäyskokeet koostumuksella a2, kelauslämpötila 300°C

R =__Pitkittäin valss. suuntaan__Poikkittain valss. suuntaan_ 3t__ok__ok_ 2,5t__ok__ok_ 2t__ok__(ok), matalaa pintahalkeilua_ l,5t__ok__syvää halkeilua_

It__(ok), matalaa pintahalkeilua__syvää halkeilua_ 0,7t 1 (ok), matalaa pintahalkeilua _

Taivutussäde = R, levypaksuus = t 15 » · • · • · * · · · · • · 1 • * » ·

Claims

10 1 1 4484

1. Loppupaksuuteen, joka on vähintään 2 mm ja enintään 12 mm, kuumavalssattu teräsnauha, jonka mikrorakenne käsittää vähintään 95% martensiittia ja/tai bainiittia ja jossa teräs käsittää painoprosentteina: 0,08% - 0,16% C, 0,5% - 1,5% Cr ja/tai 5 0,1% - 0,5% Mo, 0,6% - 1,1% Mn, ja 0,1% - 0,3% Si, < 0,015% S ja < 0,03% P, 0,01% - 0,08% AI, sekä loput Fe ja ei-vältettävissä olevia epäpuhtauksia, ja jonka teräsnauhan vetomurtolujuus on 700 Mpa - 1500 Mpa murtovenymällä, jonka A5-arvo on vähintään 6%, ja myötölujuus on 600 Mpa - 1400 Mpa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuumavalssattu teräsnauha, tunnettu siitä, että teräs lisäksi käsittää 0,0005% - 0,005% B ja/tai 0,01% - 0,1% Ti.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuumavalssattu teräsnauha, tunnettu siitä, että sen myötösuhde on alueella 0,8 - 0,96. 15

4. Menetelmä sellaisen kuumavalssattu teräsnauhan valmistamiseksi, jonka loppu-paksuus on vähintään 2 mm ja enintään 12 mm, joka teräs käsittää painoprosentteina: 0,08% - 0,16% C; 0,5% - 1,5% Cr ja/tai 0,1% - 0,5% Mo; 0,01% - 0,08% AI; 0,6% - 1,1% Mn; 0,1% - 0,3% Si; sekä loput Fe ja ei-vältettävissä olevia epäpuh- 20 tauksia, menetelmän käsittäessä vaiheina: - kuumavalssataan teräsnauha lämpötilavälillä 860°C - 960°C mainittuun loppu-paksuuteen; « - suorasammutetaan tämä kuumavalssattu teräsnauha enintään 15 sekunnin viiveel- • .' lä viimeisestä valssauspistosta kelauslämpötilaan välillä 20°C - 520°C siten, että ‘: : 25 jäähtymisnopeus suorasammutuksessa on vähintään 30°C/s. » * * ·

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestetään te-räksen hiilipitoisuus välille 0,12% - 0,16% C ja suorasammutetaan mainittu kuumavalssattu teräsnauha kelauslämpötilaan välillä 20°C - 400°C, tai kelauslämpöti- : ·. ·. 30 laan välillä 20°C - 100°C, tai välillä 100°C - 200°C, tai välillä 200°C - 400°C.

'!' 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestetään te- • » :.: ; räksen hiilipitoisuus välille 0,08% - 0,12% C ja suorasammutetaan mainittu kuu- mavalssattu teräsnauha kelauslämpötilaan välillä 20°C - 520°C, kelauslämpötilaan . * · ·. 35 välillä 20°C - 100°C, tai välillä 100°C - 200°C, tai välillä 200°C - 520°C. 114484