SE526881C2 - Utskiljningshärdbar austenitisk legering, användning av legeringen samt framställning av en produkt av legeringen - Google Patents

Utskiljningshärdbar austenitisk legering, användning av legeringen samt framställning av en produkt av legeringen

Info

Publication number
SE526881C2
SE526881C2 SE0104192A SE0104192A SE526881C2 SE 526881 C2 SE526881 C2 SE 526881C2 SE 0104192 A SE0104192 A SE 0104192A SE 0104192 A SE0104192 A SE 0104192A SE 526881 C2 SE526881 C2 SE 526881C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
alloy
weight
content
heat treatment
product
Prior art date
Application number
SE0104192A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0104192L (sv
SE0104192D0 (sv
Inventor
Gustaf Zetterholm
Haakan Holmberg
Original Assignee
Sandvik Intellectual Property
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik Intellectual Property filed Critical Sandvik Intellectual Property
Priority to SE0104192A priority Critical patent/SE526881C2/sv
Publication of SE0104192D0 publication Critical patent/SE0104192D0/sv
Priority to PCT/SE2002/002300 priority patent/WO2003056053A1/en
Priority to EP02792137A priority patent/EP1472383B1/en
Priority to AU2002360028A priority patent/AU2002360028A1/en
Priority to AT02792137T priority patent/ATE360104T1/de
Priority to PCT/SE2002/002299 priority patent/WO2003056052A1/en
Priority to KR1020047008951A priority patent/KR100966068B1/ko
Priority to JP2003556567A priority patent/JP4327601B2/ja
Priority to AU2002358375A priority patent/AU2002358375A1/en
Priority to DE60219693T priority patent/DE60219693T2/de
Priority to US10/496,491 priority patent/US20050126661A1/en
Priority to BRPI0214816-1A priority patent/BR0214816B1/pt
Publication of SE0104192L publication Critical patent/SE0104192L/sv
Publication of SE526881C2 publication Critical patent/SE526881C2/sv
Priority to US11/487,442 priority patent/US20070041863A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236Cold rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

20 25 30 ;--f_"¿°._:s::-.. 2 deformationshårdnande vilket innebär att endast måttliga reduktioner är möjliga *t undvika sprickbildning vid tillverkningsprocessen. Som fjäderstål används alternativt stål av typen AlSl 304 och AlSl 316. Dessa stål är högre legerade samt har lägre kolhalt än stål av typen AlSl 302 och AlSl 631. Detta medför att en högre reduktionsgrad kan tillåtas i denna typ av stål. Nackdelen med dessa stål är att de resulterande produktegenskaperna som är väsentliga för en god tjäderfunktion ofta är sämre än för stål av AlSl 302 och AlSl 631 . Ett exempel på en sådan egenskap är relaxationsmotståndet, vilket beskriver en fläders förmåga att bibehålla fiäderkraft över tiden.
US-A-6,106,639 beskriver ett Cr-Ni-Cu stål vilket kan reduceras kraftigt mellan glödgningar. l exemplifieringen anges en hållfasthet av 1856 MPa vid en reduktion av s =3,41 (5,5 till 1 mm). Detta ställs mot specificerad hållfasthet enligt standard på 2050 MPa. En värmebehandling måste enligt US- A-6,106,639 utföras för att legeringen ska uppnå hållfasthetsvärden enligt denna standard. Legeringen enligt US-A-6,106,639 innehåller koppar som hållfasthetshöjande element vid värmebehandling. l US-A-6,048,416 beskrivs ett Cr-Ni-Cu-stål avsett för armering av fordonsdäck i form av höghållfast tråd. För att uppnå önskade egenskaper måste legeringen enligt US-A-6,048,416, sammansättningsmässigt ligga inom ett stabilitetsintervall uttryckt i ett så kallat JM-värde (JM=551462x(C%+N%)- 9,2xSi%-20xMn%-13,7xCr%-29x(Ni%+Cu%)-18,5xMo%), vilket ska vara större än -55 men mindre än -30. I legeringen enligt uppfinningen begränsas den kumulativa logaritmiska (e=2*ln(S0/Sf) reduktionsgraden till maximalt 4. Detta svarar mot en maximal areareduktion vid tråddragning på 98%. Legeringen enligt US-A-6,048,416 innehåller förutom koppar inget utskiljningshärdande element.
Sammanfattning av uppfinningen Det är därför ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en höghållfast, utskiljningshärdbar, austenitisk, rostfri stållegering innehållande en väl avvägd mängd aluminium och en hög kiselhalt, en produkt som är 0 000 10 15 20 25 30 526 sar * vu an. 3 reducerad genom kallbearbetning, speciellt dragning, utan mellanliggande xfärmebehandling, vars hållfasthet ökar genom slutlig värmebehandling vid 300°C till 500°C med minst 14%, som uppvisar en kraftförlust som är mindre än 3,0% vid 1400 N under 24 timmar för användning i tjäderapplikationer, såsom fjädrar av rundtråd och bandstål och i medicinska applikationer, såsom kirurgiska och dentala instrument.
Dessa syften uppfylls enligt föreliggande uppfinning med en höghållfast, utskiljningshärdbar, austenitisk rostfri stållegering som innehåller (i vikt-%): C O-0,07 Si 0,5-3,0 N 0-0,1 Cr 15,0-20,0 Ni 7,0-12,0 AI 0,25-1,5 Cu 0 s Cu s 4,0 Mn 0-3,0 Mo 0-2,0 Ti 0-1,0 resten Fe och normalt förekommande föroreningar och tillsatser.
Kort beskrivning av figurerna Figur 1 visar fjädrarnas kraftförlust efter 24 timmar för material enligt uppfinningen jämfört med AlSl 302 och charge nr 150725.
Figur 2 visar brottgränsen för material enligt uppfinningen jämfört med AlSl 302* (* - med mellanliggande värmebehandling) och charge nr 150725.
Figur 3 visar brottgränsen som logaritmisk funktion av den kumulativa reduktionsgraden för material enligt uppfinningen jämfört charge nr 150725. . n n n o c a . a n c n nu n n »avan- n 00000 10 15 20 25 30 526 881 få 'i - 'Éï*- 4 Figur 4 visar schematiskt ett segment av ett möjligt utförande av en expanderring i en sidcvy.
Figur 5 visar i flgur 5a ringen sedd från ovan. Ändarna pressas mot varandra med kraften F, i figur 5b visas ringen sedd från sidan, ändarna pressas mot varandra med kraften F och ifigur 5c visas en del av expanderringen som utgör ett fasonfjäderelement och hur detta påverkas av kraften F.
Figur 6 visar olika utföringsformer för bandfjädrar.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen Legeringsämnenas betydelse för föreliggande legering är följande: 591 (C) har en hög benägenhet att förena sig med krom vilket innebär att kromkarbider utfälls i kristalkorngränserna, varigenom den omgivande grundmassan utarmas på krom. Vid höga kolhalter försämras således korrosionsegenskaperna hos materialet, det uppstår även problem med försprödning vilket främst vållar problem då tråden formas till fjädrar. Kolhalten bör därför hållas på en så låg nivå som möjligt, max 0,07 vikt-%, företrädesvis 0,025 vikt-%. _K_isgl (Si) har en ferritstablliserande effekt vilket medför att en för hög kiselhalt ger en tvåfasstruktur. Kiselhalten bör därför ej överstiga 3,0 vikt-%. Kisel är emellertid också gynnsamt i och med att det bidrar till en större hållfasthetsökning vid värmebehandling av den kallbearbetade produkten.
Kiselhalten bör därför inte understiga 0,5 vikt-% och skall ligga i intervallet 0,5 till 3,0 vikt-%, företrädesvis mellan 0,5 och 2,5 vikt-%, helst 0,5 till 1,5 vikt-%.
Kväve (N) är ett legeringselement som tillsammans med aluminium bildar icke önskvärda spröda slaggar i form av aluminiumnitrlder. Kväve ökar dessutom deformationshårdnandet vid kallbearbetning, vilket är till nackdel i föreliggande uno-an 526 881 u n I . | p u n n - u ø a ø o ø ø ø oc 5 uppfinning. Det är därför av största vikt att kvävehalten hålls på en så låg nivå som möiligt, 0,1. vikt-Vd, företrädesvis 0,05 vikt-%. _K_ro_m (Cr) är ett mycket väsentligt legeringselement vad beträffar materialets 5 korrosionsbeständighet. Detta beror på kroms förmåga att bilda ett passivt lager Cr2O3 på stålets yta. För att detta passiva skikt ska bildas, krävs att kromhalten överstiger ca 12,0 vikt-%, därutöver förbättras korrosionsmotståndet med ökad kromhalt. En annan fördel med krom är att materialets austenitiska struktur stabiliseras mot ombildning till maitensit vid kallbearbetning. Krom är dock 10 ferritstabiliserande, varför halten ej får vara för hög. l legeringen enligt föreliggande uppfinning bör därför kromhalten inte vara lägre än 15,0 vikt-% och ej högre än 20,0 vikt-%, företrädesvis ligga i intervallet 16,0 till 19,0 vikt-%. fljçkej (Ni) är ett legeringselement som itillräcklig mängd garanterar att 15 materialet får en austenitisk struktur vid rumstemperatur. Dessutom förbättras duktiliteten med ökadnickelhalt. Nickel är emellertid ett dyrt legeringselement och höga halter medför ett långsamt deformationshårdnande, vilket i sin tur medför svårigheter att uppnå tillräcklig hållfasthet. Nickelhalten bör därför ligga inom intervallet 7,0 till12,0 vikt-%, företrädesvis mellan 8,0 till11,0 vikt-%, helst 20 inom intervallet 9,0 till 10,0 vikt-%.
Aluminium (Al) är ett centralt legeringselement i föreliggande uppfinning.
Aluminium tillsattes som utskiljningshärdande element för att höja hållfastheten vilket i sin tur påverkar relaxationsmotståndet. Vid utskiljningshärdning vid 350- :q-z zs 500 °c av kaiibearbetad tråd bildas det uiskiiiningar i fdrm av ß-NiAi, vilket _: _ höjer de mekaniska egenskaperna i skillnad till hittills kända material. Denna effekt är av största betydelse då tråden ska användas som fjädrar vars relaxationsmotstånd måste uppfylla mycket höga krav. En nackdel med aluminium är att det är ferritstabiliserande varför aluminiumhalten begränsas till 30 max 1,5 vikt-%. Mot bakgrund av ovanstående bör dock halten aluminium vara .wa minst 0,25 vikt-% och företrädesvis ligga i intervallet 0,4-1,0 vikt-%. 526 881 ~ r Q a n c n n o o n » o. 6 ßggg (Cu) är ett legeringselement som har två viktiga egenskaper. För det första är koppar ett austenitstabiliserande element och för det andra sänker koppar materialets deformationshårdnande och medför förbättrad duktilitet.
Eftersom materialet ska klara extrema reduktioner utan mellanliggande 5 glödgnlngar måste halten koppar vara så hög som möjligt. Med ökande kopparhalt ökar dock risken för oönskade utskiljningar vilket försämrar materialets duktilitet. Därför bör kopparhalten ligga i intervallet 0 s Cu 2 4,0 vikt- %, företrädesvis mellan 2,0 till 3,5 vikt-%, helst mellan 2,4 till 3,0 vikt-°/>. 10 Mangan (Mn) har liknande inverkan som nickel både med avseende på att bilda austenit vid stelning samt att stabilisera denna mot martensitomvandling vid kallbearbetning. Mangan ökar däremot deformationshårdnandet, vilket nickel inte gör. Detta leder till ett snabbare deformationshårdnande och minskar den maximalt möjliga reduktionsgraden mellan glödgningarna. Manganhalten bör 15 därför begränsas till maximalt 3,0 vikt-%, företrädesvis till 1,0 vikt-%.
Molybden (Mo) är ett ferritstabiliserande element som har en kraftigt gynnsam effekt på korrosionsmotståndet i kloridmiljö. Etablerade PRE (Pitting Resistance Equivalent) -formler tilldelar molybden en faktor ~3 ijämförelse med kroms 20 inverkan. En hög molybdenhalt stabiliserar emellertid ferritfasen istål.
Dessutom ökas risken för utskiljning av intermetalliska faser, såsom sigmafas.
Molybdenhalten begränsas därför uppåt till 2,0 vikt-%.
Iitg (Ti) är liksom aluminium ett utskiljningshärdande element som tillsätts för 25 att höja hållfastheten, vilket i sin tur påverkar relaxationsmotståndet. Dessutom ger titan tillsammans med kisel en kraftig värmebehandlingseffekt redan vid Ijz; låga halter av titan. Titan är dock kraftigt ferritstabiliserande, varför halten ej får vara för hög. Titanhalten begränsas därför upp till 1,0 vikt-%, företrädesvis max 0,75 vikt-%. j::í_ so 526 881 2 " u | c u n a | o o a - o ø a u nu Beskrivning av testförfarandet Försöksmaterialen tillverkades genom smältning i en högfrekvensugn. Därefter helslipades samtliga försöksgöt innan dem smiddes. Smide utfördes på göten 5 till 103x103 mm fallande längd. Värmningstemperaturen låg i intervallet mellan 1240°C och 1260°C. Hålltiden vid full temperatur var 1 timme. Vid efterföljande ämnesbehandling helslipades och ultraljudsprovades ämnena.
Valstråden i dimensionsområdet ø 5,50 mm - ø 5,60 mm tillverkades genom 10 att värma ämnena till 1200°C - 1240°C, varpå de valsades till färdigdimension och därefter kyldes genom vattensläckning. De varmvalsade trådarna kallbearbetades därefter genom dragning i en konventionell dragmaskin.
Den kemiska sammansättningen, ivikt-%, hos legeringarna i 15 försöksprogrammet och referensmaterial återfinns i Tabell 1.
Tabell 1. Kemisk sammansättning (i vikt-%) 1 2 3 4 0 Aisi 302 150725 c 0,023 0,021 0,023 0,027 0,033 g 0,12 0,011 sr 0,90 1,40 1,37 0,59 0,90 g 2,0 0,51 N 0,021 0,020 0,019 0,010 0,020 g 0,1 0,012 cr 10,45 10,35 10,42 10,40 10,73 2 10,0 17,44 g 19,0 Nr 9,03 9,01 9,73 9,02 9,02 2 0,0 9,40 g 9,5 Ai 0,42 0,93 0,01 0,03 0,44 ----------- __ < 0,003 *Iïf ou 2,99 2,97 2,90 3,00 2,40 ----------- __ 3,02 Mn 0,00 0,93 0,73 0,70 0,93 g 2,0 0,00 M0 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 g 0,00 0,10 10 15 I binic 20 526 881 8 Legeringarnas hållfasthet i kallbearbetat tillstånd och efter värmebehandling vid enaxlig dragprovning framgår av Tabell _, där brottgränsen motsvarar belastningens maximivärde i krafttöjningsdiagrammet. Samtliga legeringar har reducerats till en logaritmisk kumulativ reduktionsgrad av s=3,95 ( motsvarande 98 % areareduktion) utan mellanliggande glödgning. AlSl 302 kunde inte kallbearbetas till s=3,95 utan sprickbildning, varför en glödgningsoperation måste utföras före dragning till färdig dimension. Alla legeringar har dock samma tråddiameter.
Värmebehandlingen genomfördes i samma syfte som för fiäderstål av typen AlSl 302, då en höjning av de mekaniska egenskaperna erhålls. Därigenom påverkas flera viktiga fjäderegenskaper, som t.ex. relaxationsmotståndet, men på ett kraftigare sätt än hittills känt.
Tabell 2. Brottgräns före och efter värmebehandlingen.
Charge nr. Brottgräns efter Brottgräns efter Värmebehandlings- kallbearbetning Värmebehandling effekt [MPa] [MPa] [%] 1 2014 2298* 14,1 2 2132 2496* 17,1 3 2136 2442* 14,3 4 1942 2502* 28,8 5 2162 2482” 14,8 AlSl 302 2140 2370* 10,7 150725 1760 1953* 11,0 * Värmebehandlingstid = 1,5 h, Värmebehandlingstemperatur = 350 °C ** Värmebehandlingstid = 1,0 h, Värmebehandlingstemperatur = 480 °C För utvärdering av relaxationsmotståndet tillverkades fiädrar av typen cylindriska skruvflädrar med ej nedlagda varv. Försöksresultaten framgår av Tabell 3. 10 15 20 25 30 526 881 o a v» ; Q n n u ~ Q o n a - ø o o o aa Tabell 3. Fjäderrnåu Tråddiameter (Di) 0,762 mm Fjädrarnas innerdiameter 6,84 mm Fjädrarnas medeldiameter (Dm) 7,6 mm Stigning 1,52 mm Antal varv (NV) 50,5 st Fjäderkraften (F) och den totala fjädringen (fi) fastställdes vid rumstemperatur med hjälp av en kraft versus töjningskurva. Därefter beräknades fjäderkonstanten (C) och skjuvmodulen (G) med hjälp av ekvation 1 och 2.
Ekvation 1. C = (F*Nv)/ft Ekvation 2. G = (8*F*Nv* Df, )/(ft* Df) Relaxationsprovningen genomfördes genom att belasta anlöpta fjädrar med en konstant töjning. Belastningen avlästes varje minut under de fem första minuterna därefter minskade antalet avläsningar. Varje prov stoppades efter ett dygn. Fjädrar från respektive charge belastades initialt på fyra olika nivåer.
Relaxationen beräknades med hjälp av ekvation 3 och resultaten sammanställdes i Figur 1.
Ekvation 3. R = ((F1-F2)/F1)*100 där R = Relaxation F1 = Initial belastning F; = Belastningen vid en given tid I Figur 1 framgår att legeringen med mycket låg aluminiumhalt, dvs charge nr 150725 relaxerar betydligt kraftigare än legeringarna i försöksprogrammet, vilka samtliga har aluminium som ett aktivt legeringselement. Samtliga legeringari 526 sei 10 försöksprogrammet har dessutom likvärdig eller bättre relaxationsmotstånd än Al-S! 302.
Beskrivning av föredragna utföringsexempel l det följande beskrivs några utföringsforrner av uppfinningen. Dessa är avsedda att åskådliggöra uppfinningen, men ej att begränsa den.
Stålet enligt föreliggande uppfinning utsätts för en kraftig kalldeformation. Den 10 kan formas till olika tvärsnittsgeometrier, som t.ex. rund, oval tråd, profiler av olika tvärsnitt som t.ex. rektangulär, trekantig eller mera komplicerade utföranden och geometrier. Rund tråd kan även plattvalsas.
Exempel 1: Fjädrar av rundtråd 15 Som ovan beskriven lindas fjädrar av tråd tillverkad av legeringen enligt uppfinningen. Dessa fjädrar uppvisar bra fjäderegenskaper i form av relaxation, dvs bibehàllandet av fjäderkraft under en lång tidsperiod och används med fördel itypiska fjäderapplikationer, som t.ex. fjädrar i låsapplikationer, dvs. 20 Mekaniska delar inom lâsanordningen, fjädrar i aerosolförpackningar, pennor, speciellt kulspetspennor, pumpfjädrar, fjädrar till industriella vävstolar, fjädrar till fordonsindustrin, elektronik, data och finmekanik.
Exempel 2: Fjädrar av bandstål 25 - För plana vridfjädrar är vridmomentet en avgörande storhet. Vridmomentet kan uttryckas som ****_ å. MZEIZÉM no) :...: 39 000 I 0 c 00 10 15 20 25 30 526 881 o o c n a a u n a n o Q .n 11 Där: lvl = tjäderns xfridmcment I = böjtröghetsmoment (b*t^3/12) B = fjäderbandsbredd T = tjäderbandstjocklek L = utbredd fiäderlängd no = antal varv vid fri fjäder (omonterad) n = antal arbetande varv För att öka vridmomentet vid en given fjädergeometri kan så kallad omvänd lindning genomföras. Vid s.k "resilient" lindning förformas fjädern genom att lindas i motsatt riktning mot arbetsrikningen. Därefter sker en värmebehandling av fiädern varefter den lindas in åt motsatt håll i fiäderhuset. Vid s.k ”cross curve" lindning formas bandet över ett stift varefter vämebehandling sker.
Därefter lindas fjädern i omvänd riktning in i tjäderhuset. Genom detta förfarande kan ett lägre och ibland till och med ett negativt värde på no erhållas i jämförelse med en enkelt lindad fjäder, se Figur 6. På grund av den mycket goda hållfasthetshöjningen vid värmebehanling lämpar sig legeringen enligt föreliggande uppfinning mycket väl för användning till vridfjädrar, där höga vridmomnet och god relaxationsbesändighet krävs.
Exempel 3: Expandertråd En expander är en bit tråd som veckas och formas till en seriekopplad fasonfjäder. Denna fjäder används t.e.x för att reglera oljeskrapringarnas tryck mot cylindervägen i en förbränningsmotor. En typisk expander för personbilsmotorer ses som den veckade tråden mellan två kolvringar. En möjlig utföringsform av en sådan veckad ring visas schematiskt i Figur 4.
En nackdel med motordrivna fordon idag är den stora energiåtgången som krävs för att ge fordonet dess önskade prestanda. De enklaste sätten för att åstadkomma en minskad energiåtgång är bland annat att minska drivningens inre friktion och att minska fordonets totala massa. Kolvpaketet svarar för mer 526 881 n > a u o n ~ ~ o a . o o o o nu 12 än hälften av en motors friktion. Det är därför en pågående strävan att förbättra materialet och precisionen i ringarna, kolvarna och cylinderväggar i syfte att minska egenvikter och anliggningstryck. Expandern är den fjäder som reglerar oljeskrapringarnas tryck mot cyiinderväggen och därmed även oljekonsumption och en del av en motors inre friktion. Expandertrådens belastning utgörs utav kraften F, som visad i Figur 5a till 5c.
För en fasonfiäder där lasten läggs på i 90° vinkel mot den maximalt belastade ryggen gäller följande samband: om, Tillåten max belastning i fjäderns rygg F den belastande kraften vilken avgörs av expandertrådens längd i förhållande till kolvdiametern Trådens tjocklek Trådens bredd Trådmaterialets E-modul Fjädringsväg, hur mycket expandern deformeras FUWfTIIIJ-I krökningsradien i varje tjäderelement 6FR o' =-- m” BTZ 42R3F s : Eßrt (3) kombinationen av (1) och (2) ger: (1) (2) _ 4218F _ 6FR 3 T _ vzazam EsT3 o' Tz Es mflX B Uttryck (3) visar att den trådtjocklek som krävs för en given egenskap är beroende av expanderns utformning. Ökas materialets tillåtna spänning kan en mindre krökningsradie tillåtas, vilket är av stort intresse då ringar av mindre modeller kan tillverkas. Möjligheten att kunna tillverka mindre ringar får allt 10 15 20 25 526 881 13 större betydlse, då efterfrågan på små motorer ökar allt eftersom miljökraven skärps.
Ett annat sätt att se nyttan av en högre hållfasthet i expanderringen är genom att göra en energibetraktelse enligt resonemanget nedan.
A Elastisk energi K Materialutnyttjande konstant E E-modul V Fjäderns effektivvolym (hur mycket av fjäderns material som arbetar) cr Pålagd spänning 0,2 (4) A = VK -É- Uttryck (4) visar att en viss elastisk energi för given E-modul är en funktion av effektiwolymen, materialutnyytjandet och den tillåtna maximalspänningen. En ökad maximal tillåten spänning ökar som regel materialutnuttjandekonstanten, vilket i kombination ger en stor effekt på den nödvändiga effektivvolymen. Det är alltså möjligt att minska materialvolymen vid ökad tillåten spänning för bibehållen nivå elastisk energi.
Att forma en expanderring till dess komplexa form är endast möjligt med mjuka material. Formbarheten är den primära orsaken till att rostfritt stål används överhuvudtaget. För expanderns funktion är dock sträckgränsen och brottgränsen minst lika viktig som i alla fiäderapplikationer. Detta har tidigare varit ett svårhanterligt motsatsförhållande. Genom att använda stålet enligt uppfinningen kan materialet formas i ett relativt mjukt tillstånd för att sedan värmebehandlas i färdig form, varpå önskade tjäderegenskaper erhålls genom utskiljningshärdning. o n ~ u n o . Q u o a . o a ø o oo Dacia 10 15 20 25 30 526 881 o o o c o c o u n o o n Q o ø o c oo 14 Exempel 4: Plattråd Denna utföringsform enligt föreliggande uppfinning används speciellt i applikationer som ställer höga krav på stålets relaxationsegenskaper, då den skall motstå en kraft utan att förformas. Detta gör stålet speciellt lämpligt för användning som t.e.x. tråd för vindrutetorkare, där god stansbarhet hos utgångsmaterialet ska kombineras med en god relaxationsbeständighet hos den färdiga produkten.
Exempel 5: Rund- och plattråd samt bandstål för medicinska applikationer Tråd, tillverkad av legeringen enligt uppfinningen kan även användas i medicinska applikationer, som t.e.x i form av dentala instrument som filar, såsom rotkanalsfllar, nervutdragare och dyligt, samt kirurgiska nålar. Plattvalsad tråd av stålet enligt uppfinningen kan med fördel användas för tillverkning av dentala och kirurgiska instrument.
Alla dessa applikationer har gemensamt att de har komplicerade geometrier, som tillverkas genom slipning, böjning, och/eller vridning med fördel före den sista värmebehandlingen och som sedan får en kraftigt ökning av de mekaniska egenskaperna, dvs en hög brotthållfasthet i kombination med god duktilitet.

Claims (1)

1. 526 ss1 f: Patentkrav Höghållfast austenitisk rostfri legering, k ä n n e t e c k n a d av, att den är utskiljningshärdbar och uppvisar följande sammansättning (i vikt- %): C 0-0,07 Si 0,5-3,0 N 0-0,1 Cr 15,0-20,0 Ni 8,0-11,0 Al 0,25-1,5 Cu 2,4-3,0 Mn 0-1,0 Mo 0-2,0 Ti 0-1,0 samt resten Fe jämte normalt förekommande föroreningar och tillsatser. Höghållfast austenitisk rostfri utskiljningshärdbar legering enligt krav 1, k ä n n etec k n a d a v, att den innehåller nickel i en halt av mellan 9,0 och 10,0 vikt-%. Höghållfast austenitisk rostfri utskiljningshärdbar legering enligt krav 1, k ä n n ete c k n a d a v, att den innehåller krom i en halt av mellan 16,0 och 19,0 vikt-%. Höghållfast austenitisk rostfri utskiljningshärdbar legering enligt krav 1, k ä n n ete c k n a d a v , att den innehåller aluminium i en halt av 0,4 - 1,0 vikt-%. 10. 11. 12. 526 881 /e Höghållfast austenitisk rostfri utskiljningshärdbar Iegering enligt krav 1, kä n neteckn ad av; att den innehåller kisel i en halt av 0,5 till 2,5 vikt- %. Höghållfast austenitisk rostfri utskiljningshärdbar Iegering enligt krav 1, k ä n n e te c k n a d a v, att den innehåller kisel i en halt av 0,5 till 1,5 vikt-%. Användning av en Iegering med en sammansättning enligt något av föregående krav som produkt i form av tråd, profiler och/eller band. Användning av en Iegering med en sammansättning krav 1-6 i fiäderapplikationer, såsom fiädrar av rundtråd och bandstål. Användning av en Iegering med en sammansättning krav 1-6 i medicinska applikationer, såsom kirurgiska och dentala instrument. Framställning av en produkt av legeringen enligt något av krav 1-6 k ä n n e t e c k n a d a v att produkten reduceras genom kallbearbetning, speciellt genom dragning, utan mellanliggande värmebehandling. Framställning av en produkt av legeringen enligt krav 10 k ä n n ete c k n a d a v att den kan reduceras genom kallbearbetning med mer än 99,0 procentenheter utan mellanliggande värmebehandling. Framställning av en produkt av legeringen enligt krav 10 eller 11 k ä n n e t e c k n a d a v att den utsätts för en slutlig värmebehandling vid 300 °C till 500°C varvid hållfastheten ökar med minst 14 %.
SE0104192A 2001-12-11 2001-12-11 Utskiljningshärdbar austenitisk legering, användning av legeringen samt framställning av en produkt av legeringen SE526881C2 (sv)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0104192A SE526881C2 (sv) 2001-12-11 2001-12-11 Utskiljningshärdbar austenitisk legering, användning av legeringen samt framställning av en produkt av legeringen
BRPI0214816-1A BR0214816B1 (pt) 2001-12-11 2002-12-11 aço austenìtico possìvel de endurecimento ou têmpera com ocorrência de precipitação.
KR1020047008951A KR100966068B1 (ko) 2001-12-11 2002-12-11 석출 경화형 오스테나이트계 강
AU2002358375A AU2002358375A1 (en) 2001-12-11 2002-12-11 Precipitation hardenable austenitic steel
AU2002360028A AU2002360028A1 (en) 2001-12-11 2002-12-11 Precipitation hardenable austenitic steel
AT02792137T ATE360104T1 (de) 2001-12-11 2002-12-11 Ausscheidungshärtbarer austenitischer stahl
PCT/SE2002/002299 WO2003056052A1 (en) 2001-12-11 2002-12-11 Precipitation hardenable austenitic steel
PCT/SE2002/002300 WO2003056053A1 (en) 2001-12-11 2002-12-11 Precipitation hardenable austenitic steel
JP2003556567A JP4327601B2 (ja) 2001-12-11 2002-12-11 析出硬化型オーステナイト鋼
EP02792137A EP1472383B1 (en) 2001-12-11 2002-12-11 Precipitation hardenable austenitic steel
DE60219693T DE60219693T2 (de) 2001-12-11 2002-12-11 Ausscheidungshärtbarer austenitischer stahl
US10/496,491 US20050126661A1 (en) 2001-12-11 2002-12-11 Precipitation hardenable austenitic steel
US11/487,442 US20070041863A1 (en) 2001-12-11 2006-07-17 Precipitation hardenable austenitic steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0104192A SE526881C2 (sv) 2001-12-11 2001-12-11 Utskiljningshärdbar austenitisk legering, användning av legeringen samt framställning av en produkt av legeringen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0104192D0 SE0104192D0 (sv) 2001-12-11
SE0104192L SE0104192L (sv) 2003-06-12
SE526881C2 true SE526881C2 (sv) 2005-11-15

Family

ID=20286302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0104192A SE526881C2 (sv) 2001-12-11 2001-12-11 Utskiljningshärdbar austenitisk legering, användning av legeringen samt framställning av en produkt av legeringen

Country Status (10)

Country Link
US (2) US20050126661A1 (sv)
EP (1) EP1472383B1 (sv)
JP (1) JP4327601B2 (sv)
KR (1) KR100966068B1 (sv)
AT (1) ATE360104T1 (sv)
AU (2) AU2002360028A1 (sv)
BR (1) BR0214816B1 (sv)
DE (1) DE60219693T2 (sv)
SE (1) SE526881C2 (sv)
WO (2) WO2003056052A1 (sv)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060266439A1 (en) * 2002-07-15 2006-11-30 Maziasz Philip J Heat and corrosion resistant cast austenitic stainless steel alloy with improved high temperature strength
DE102005024029B3 (de) * 2005-05-23 2007-01-04 Technische Universität Bergakademie Freiberg Austenitischer Leichtbaustahl und seine Verwendung
PL2136089T3 (pl) * 2008-06-16 2011-04-29 Gally S P A Nakrętka samozakleszczająca się
IT1396294B1 (it) * 2009-10-05 2012-11-16 Gally S P A Dadi autobloccanti
JP6259579B2 (ja) * 2012-03-29 2018-01-10 新日鐵住金ステンレス株式会社 耐熱へたり性に優れた高強度ステンレス鋼線、高強度ばね並びにその製造方法
KR101420782B1 (ko) * 2013-12-30 2014-07-17 광일토건환경 주식회사 흙막이 가시설 시공방법
JP6747639B2 (ja) * 2014-08-28 2020-09-02 国立大学法人豊橋技術科学大学 金属材料および加工処理方法
AT516453B1 (de) * 2014-11-03 2018-02-15 Berndorf Band Gmbh Metallische Bänder und deren Herstellungsverfahren
AT516464B1 (de) * 2014-11-03 2018-02-15 Berndorf Band Gmbh Metallische Bänder und deren Herstellungsverfahren
CN105483502A (zh) * 2015-12-03 2016-04-13 浙江腾龙精线有限公司 一种弹簧线的生产方法
CN108977727A (zh) * 2018-06-29 2018-12-11 柳州市横阳机械有限公司 不锈钢丝的制备方法
CN112941423A (zh) * 2019-11-26 2021-06-11 上海微创医疗器械(集团)有限公司 医用合金及支架
CN114959423B (zh) * 2022-06-07 2023-04-14 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 一种高硅含钛奥氏体不锈钢的冶炼方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2553330A (en) * 1950-11-07 1951-05-15 Carpenter Steel Co Hot workable alloy
US3282686A (en) * 1965-02-01 1966-11-01 Armco Steel Corp Stainless steel and articles
US3282684A (en) * 1963-07-31 1966-11-01 Armco Steel Corp Stainless steel and articles
US3362813A (en) * 1964-09-15 1968-01-09 Carpenter Steel Co Austenitic stainless steel alloy
US3357868A (en) * 1964-11-17 1967-12-12 Armco Steel Corp Stainless steel and method
US3376780A (en) * 1966-09-19 1968-04-09 Armco Steel Corp Stainless steel, products and method
US3408178A (en) * 1967-06-27 1968-10-29 Carpenter Steel Co Age hardenable stainless steel alloy
US3957545A (en) * 1970-07-28 1976-05-18 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Austenitic heat resisting steel containing chromium and nickel
JPS5129854B2 (sv) * 1973-04-21 1976-08-27
US3969109A (en) * 1974-08-12 1976-07-13 Armco Steel Corporation Oxidation and sulfidation resistant austenitic stainless steel
SE419102C (sv) * 1974-08-26 1985-12-23 Avesta Ab Anvendning av ett kromnickelstal med austenitisk struktur till konstruktioner som erfordrar hog extrem krypbestendighet vid konstant temperatur upp till 1200?59c
US4102225A (en) * 1976-11-17 1978-07-25 The International Nickel Company, Inc. Low chromium oxidation resistant austenitic stainless steel
US4218268A (en) * 1977-06-30 1980-08-19 Kubota Ltd. High corrosion resistant and high strength medium Cr and low Ni stainless cast steel
JPS54120223A (en) * 1978-03-11 1979-09-18 Kawasaki Steel Co Production of stainless steel spring material with fatigue resistance
JPS59162254A (ja) * 1983-03-01 1984-09-13 Takeshi Masumoto 加工性に優れたFe基合金材料
JPS6036649A (ja) * 1983-08-05 1985-02-25 Nisshin Steel Co Ltd 靭性に優れたマルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼
EP0273279B1 (en) * 1986-12-30 1993-10-27 Nisshin Steel Co., Ltd. Process for the production of a strip of a chromium stainless steel of a duplex structure having high strength and elongation as well as reduced plane anisotropy
TW290592B (sv) * 1993-07-08 1996-11-11 Asahi Seiko Co Ltd
US5496421A (en) * 1993-10-22 1996-03-05 Nkk Corporation High-strength martensitic stainless steel and method for making the same
DE4498699T1 (de) * 1993-11-09 1996-01-25 Nisshin Steel Co Ltd Rostfreier Stahl mit ausgezeichnetem Korrosionswiderstand gegenüber Schmelzsalz sowie Verfahren zur Herstellung dieses Stahls
JPH07138704A (ja) * 1993-11-12 1995-05-30 Nisshin Steel Co Ltd 高強度高延性複相組織ステンレス鋼およびその製造方法
US5411513A (en) * 1994-02-24 1995-05-02 Danek Medical, Inc. Transmission mechanism for a surgical cutting instrument
JPH08104953A (ja) * 1994-08-11 1996-04-23 Nisshin Steel Co Ltd 抗菌性を有するオーステナイト系ステンレス鋼
US5686044A (en) * 1995-03-31 1997-11-11 Nippon Yakin Kogyo Co., Ltd. Austenitic stainless steels for press forming
US5681528A (en) * 1995-09-25 1997-10-28 Crs Holdings, Inc. High-strength, notch-ductile precipitation-hardening stainless steel alloy
MY118759A (en) * 1995-12-15 2005-01-31 Nisshin Steel Co Ltd Use of a stainless steel as an anti-microbial member in a sanitary environment
JP4173609B2 (ja) * 1999-09-16 2008-10-29 日新製鋼株式会社 成形性および熱間加工性に優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレス鋼および鋼板

Also Published As

Publication number Publication date
EP1472383A2 (en) 2004-11-03
WO2003056053B1 (en) 2004-04-08
AU2002358375A1 (en) 2003-07-15
AU2002360028A1 (en) 2003-07-15
US20050126661A1 (en) 2005-06-16
DE60219693T2 (de) 2007-12-27
EP1472383B1 (en) 2007-04-18
DE60219693D1 (de) 2007-05-31
KR100966068B1 (ko) 2010-06-28
JP4327601B2 (ja) 2009-09-09
SE0104192L (sv) 2003-06-12
WO2003056053A1 (en) 2003-07-10
ATE360104T1 (de) 2007-05-15
WO2003056052A1 (en) 2003-07-10
JP2005513273A (ja) 2005-05-12
BR0214816A (pt) 2004-08-31
KR20040061028A (ko) 2004-07-06
SE0104192D0 (sv) 2001-12-11
US20070041863A1 (en) 2007-02-22
BR0214816B1 (pt) 2011-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070041863A1 (en) Precipitation hardenable austenitic steel
EP2832876B1 (en) High-strength stainless steel wire having excellent heat deformation resistance, high-strength spring, and method for manufacturing same
EP1154027A1 (en) Heat-resistant alloy wire
DK3055436T3 (en) STEEL WIRE WITH HIGH TENSION STRENGTH
EP0639654B1 (en) Fe-Ni-Cr-base super alloy, engine valve and knitted mesh supporter for exhaust gas catalyzer
US20050016645A1 (en) Co-Ni-base alloy
EP0657558B1 (en) Fe-base superalloy
JP5154122B2 (ja) 高強度ステンレス鋼及びこれを用いた高強度ステンレス鋼線
EP2196553B1 (de) Stahllegierung für Maschinenkomponenten
JP4790539B2 (ja) 高強度高弾性型ステンレス鋼及びステンレス鋼線
JP4347579B2 (ja) 鍛造用鋼およびこれを用いて得られる鍛造品
JPH0796697B2 (ja) 高強度ばね用鋼
JP5144334B2 (ja) ステンレス鋼の高強度軟質細線
JP4163055B2 (ja) 耐熱ばね用ステンレス鋼線、及びそれを用いた耐熱ばね製品
JP4057208B2 (ja) 良好な冷間加工性及び高温強度を具備したエンジンバルブ用Fe基耐熱合金
JP4315049B2 (ja) 強度,疲労強度,耐食性及び耐磨耗性に優れた薄鋼帯板及びその製造方法
JPS644578B2 (sv)
JP2001200345A (ja) 冷間加工性に優れたフェライト系快削ステンレス鋼
JP3216837B2 (ja) 耐熱ボルト用鉄基超耐熱合金
JPH1180906A (ja) 降伏応力を高めた高強度ステンレス鋼帯およびその製造方法
WO2023153185A1 (ja) オーステナイト系ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法
WO2023153184A1 (ja) オーステナイト系ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法
JPH10130789A (ja) 冷間加工性に優れた耐熱合金
JPH06306456A (ja) 高強度オーステナイト組織鋼部品の製造方法
JP2008031545A (ja) ピストンリング

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed