10 Mariuz ADAMCZYK, Bogdan GARBARZ, Barbara NIŻNIK-HARAŃCZYK OBRÓBKA CIEPLNO-PLASTYCZNA STALI KONSTRUKCYJNYCH ZAWIERAJĄCYCH 3 4Al UMOŻLIWIAJĄCA WYTWORZENIE MIKROSTRUKTURY LAMELARNEJ Artykuł zawiera wyniki badań tali kontrukcyjnych z dodatkiem topowym glinu w ilości 3 4, poddanych wielowariantowej obróbce cieplno-platycznej. Nowe tale z glinem charakteryzują ię wytępowaniem tabilnej truktury dwufazowej autenityczno-ferrytycznej w zakreie temperatury nagrzewania do przeróbki platycznej i przeróbki platycznej na gorąco. Umożliwia to wytworzenie mikrotruktury lamelarnej (pamowej). Celem badań było uzykanie wyokich właściwości mechanicznych nowej klay tali z dodatkiem topowym glinu, konkurencyjnych w tounku do właściwości obecnie wytwarzanych kontrukcyjnych wyrobów talowych o wyokiej granicy platyczności minimum 500 MPa, w warunkach technologicznych typowych dla średnio zaawanowanych technicznie walcowni. W wyniku zatoowania zróżnicowanych wartości parametrów obróbki cieplno-platycznej, wytworzono lamelarne truktury charakteryzujące ię wartością średniej grubości pam mikrotruktury w zakreie od 8,6 µm do 13,3 µm. Właściwości mechaniczne ekperymentalnych tali po zatoowanych wariantach obróbki cieplno-platycznej miezczą ię w zerokim zakreie wartości: R m od 620 do 1080 MPa, R p0,2 od 420 do 540 MPa oraz wydłużenie całkowite od 6 do 19. Korzytne proporcje wytrzymałości i platyczności uzykano dla tali zawierających 0,30C-1,72Mn-3,0Al oraz 0,28C-1,67Mn-2,98Al-0,70Si-0,49Cr: granica platyczności ok. 500 MPa, wytrzymałość ok. 700 MPa i wydłużenie całkowite ok. 17. Słowa kluczowe: tal zawierająca glin, obróbka cieplno-platyczna, mikrotruktura lamelarna, właściwości mechaniczne THERMO-MECHANICAL PROCESSING OF STRUCTURAL STEELS CONTAINING 3 4Al ALLOWING TO PRODUCE LAMINATED MICROSTRUCTURE Reult of invetigation of tructural teel alloyed with 3 4 of aluminium ubjected to multivariant thermomechanical proceing are preented in the paper. The new teel grade with aluminium addition are characteried by their dual phae autenite-ferrite tructure table at temperature of reheating and hot working. Thi property enable to produce laminated (banded) microtructure. The aim of the invetigation wa to obtain high mechanical propertie of the new cla of teel containing aluminium, competitive with mechanical propertie of currently produced tructural teel product with a high yield trength of minimum 500 MPa, uing medium-advanced rolling facilitie. A a reult of application of different value of thermo-mechanical treatment laminated tructure were produced with an average thickne of microtructural band in the range of 8.6 µm to 13.3 µm. Mechanical propertie of the experimental teel obtained after the applied variant of thermo- mechanical proceing howed wide range of value: R m from 620 to 1080 MPa, R p0,2 from 420 to 540 MPa and total elongation from 6 to 19. A favorable proportion of trength and ductility wa obtained for the teel containing 0.30C-1.72Mn-3.0Al and 0.28C-1.67Mn-2.98Al-0.70Si- 0.49Cr: yield trength ca. 500 MPa, tenile trength ca. 700 MPa and total elongation ca. 17. Keyword: aluminium-alloyed teel, thermo-mechanical treatment, laminated microtructure, mechanical propertie 1. WPROWADZENIE W artykule przedtawiono wyniki badań mikrotruktury i właściwości mechanicznych nowej klay tali kontrukcyjnych zawierających jako główny pierwiatek topowy glin w ilości 3 4 1), poddanych ek- 1) w całym artykule zawartości pierwiatków podano w may perymentalnej obróbce cieplno-platycznej w warunkach półprzemyłowych z wykorzytaniem urządzeń B LPS [1 3], w celu wytworzenia mikrotruktury lamelarnej (pamowej), prowadzącej do uzykania wyokiej wytrzymałości i jednocześnie dużej platyczności. Dodatek Al w ilości powyżej ok. 1,5 do tali o zawartości węgla typowej dla gatunków kontrukcyjnych powoduje wytępowanie dwufazowej truktury autenit + ferryt w zakreie temperatury nagrzewania do prze- Mariuz Adamczyk, Bogdan Garbarz (bgarbarz@imz.pl), Barbara Niżnik-Harańczyk Intytut Metalurgii Żelaza im. St. Stazica
róbki platycznej na gorąco i na gorąco [4], co umożliwia wytworzenie metodą regulowanego mikrotruktury lamelarnej (pamowej) charakteryzującej ię cienkimi pamami kładników fazowych, o minimalnej oiągalnej grubości pam 2 3 mikrometry [5 7]. Jet to metoda alternatywna do technologii kztałtowania ultradrobnoziarnitej mikrotruktury z ziarnami równooiowymi. Z dotychczaowych badań wynika, że wytworzenie mikrotruktury lamelarnej pozwalającej uzykać właściwości porównywalne do tali ultradrobnoziarnitych z ziarnami równooiowymi, może być łatwiejze do zatoowania w warunkach przemyłowego, ze względu na korzytniejze technologicznie wielkości i zakrey temperaturowe wymaganych odkztałceń. Z dotępnych publikowanych źródeł wynika, że dotychcza możliwości wytworzenia mikrotruktury lamelarnej metodą na gorąco były badane przez Zhanga i wp., z wykorzytaniem ekperymentalnych tali o kładach chemicznych miezczących ię w zakreie: 0,05-0,15C, 5Mn i 3Al [8 10]. Badania Zhanga i wp. doprowadziły dotychcza do uzykania truktur lamelarnych o średniej grubości lameli powyżej 20 µm, co nie kwali/kuje tych mikrotruktur do klay ultradrobnoziarnitej, dla której rozmiar ziarna lub grubość lameli wynoi umownie kilka mikrometrów. Wyniki badań tali kontrukcyjnych z dodatkiem glinu w ilości 3-5 wykonanych we wcześniejzych pracach potwierdziły, że zatoowanie obróbki cieplno-platycznej powodującej wytworzenie ilnej pamowości trukturalnej (mikrotruktury lamelarnej), zapewnia uzykanie wyokiej wytrzymałości i jednocześnie dobrej platyczności [6]. Finalne odkztałcenie platyczne badanych tali z glinem w temperaturze z zakreu 800 700 z wartością gniotu ε > 0,4 prowadzi do wytworzenia truktury o grubości lameli w zakreie 2 5 µm i do uzykania wytrzymałości rzędu 1,0 GPa i wydłużenia całkowitego na poziomie 15 [6]. Podane wartości parametrów /nalnych gniotów, ze względu na tounkowo duże odkztałcenie umaryczne w zakreie temperatury poniżej 800, nie jet łatwe do uzykania w tandardowych warunkach walcowni przemyłowych. Z tych powodów dalze badania dotyczących obróbki cieplno-platycznej tali kontrukcyjnych z dodatkiem topowym glinu powyżej 3 których częścią jet praca będąca źródłem wyników prezentowanych w niniejzym artykule, kontynuowane ą m.in. w kierunku doboru kładu chemicznego tali i parametrów na gorąco z uwzględnieniem możliwości technologicznych przeciętnie zaawanowanych technicznie walcowni przemyłowych. 2. MATERIAŁ DO BADAŃ I ZASTOSOWANE METODY BADAWCZE 11 2.1. PRZYGOTOWANIE MATERIAŁU DO BADAŃ Materiałem przeznaczonym do badań były cztery ekperymentalne tale z dodatkiem topowym glinu o kładzie chemicznym podanym w tabeli 1. Wytopy badawcze wykonano w elektrycznych piecach indukcyjnych typu VIMLAB 30 oraz VSG 100S. Stale D3, D4 oraz P zotały wytopione w próżni i natępnie odlane w atmoferze powietrza, natomiat w przypadku tali B3 proce wytapiania i odlewania prowadzony był w próżni. Ekperymentalne tale zawierają węgiel w zakreie 0,17 0,32, glin w ilości 3 4, ok. 1,7 manganu oraz zbliżoną ilość pierwiatków domiezkowych. Stal oznaczona ymbolem P zawiera dodatkowo 0,7 krzemu oraz 0,5 chromu. Wytapianie tali z wyoką zawartością glinu może powodować powtanie zwiękzonej ilości wtrąceń niemetalicznych (tlenków i azotków), zwłazcza w przypadku kontaktu ciekłej tali z powietrzem. Z przeprowadzonych dotychcza w Intytucie Metalurgii Żelaza badań w warunkach laboratoryjnych wynika, że w talach z wyoką zawartością glinu (powyżej 3 Al) wytopionych w piecu otwartym, umaryczny udział objętościowy wtrąceń niemetalicznych jet o ok. 30 więkzy od udziału wtrąceń wytępujących w tali wykonanej w piecu próżniowym, przy czym zawartość tlenków i azotków jet wyżza około dwukrotnie. Pomimo zwiękzonej zawartości wtrąceń niemetalicznych w talach z dodatkiem topowym glinu wytopionych w piecu otwartym w porównaniu z proceem próżniowym, uzykana czytość metalurgiczna jet wytarczająca do przewidywanych zatoowań kontrukcyjnych nowej klay tali z glinem. Wtępne badania właściwości mechanicznych tali z dodatkiem topowym glinu w potaci próbek po przeróbce cieplno-platycznej, nie wykazały itotnie niżzego poziomu właściwości platycznych w porównaniu ze tandardowymi talami kontrukcyjnymi. Opracowanie przemyłowej technologii wytapiania i odlewania tych tali, wymaga wykonania erii wytopów próbnych w dużej kali. Wlewki laboratoryjne poddano wtępnej przeróbce platycznej na gorąco metodą kucia wobodnego oraz na płakowniki o grubości 20 i zerokości 120 w przypadku tali B3 oraz 75 w przypadku tali D3, D4 i P. Materiał przed przeróbką platyczną nagrzewano do temperatury z zakreu 1180 1100. platyczne wykonano w przedziale temperatury 1140 800, a chłodzenie materiału odbywało ię w pokojnym powietrzu. Uśredniony topień przerobu platycznego badanych tali Tabela 1. Skład chemiczny wytopów laboratoryjnych ekperymentalnych tali z glinem Table 1. Chemical compoition of laboratory melt of experimental teel with aluminium Lp. Typ pieca, maa wlewka Oznaczenie tali Zawartości pierwiatków, maowe ppm C Mn Si P S Al Cr Cu Sn N O 1 VSG 100S, ~98kg B3 0,30 1,72 0,30 0,009 0,010 3,00 - <0,02 <0,01 24 5 2 D3 0,17 1,72 0,34 0,008 0,007 2,97 - <0,02 <0,01 26 10 3 VIM LAB 30-75 ~22 kg D4 0,32 1,66 0,33 0,008 0,009 3,90 - <0,02 <0,01 29 15 4 P 0,28 1,67 0,70 0,008 0,008 2,98 0,49 <0,02 <0,01 38 7
12 po wtępnej przeróbce platycznej, liczony jako iloraz przekrojów poprzecznych wlewka i odkztałconego materiału, wynoi odpowiednio: 8 dla tali D3, D4 i P oraz 10 dla tali B3. 2.2. ZAKRES I METODY BADAŃ Zakre badań obejmował: wykonanie pomiarów dylatometrycznych w celu określenia temperatur początku i końca przemian fazowych, utalenie kładu fazowego tali w zakreie temperatury nagrzewania i, zaprojektowanie parametrów odkztałceniowo-temperaturowo-czaowych oraz przeprowadzenie prób na gorąco i regulowanego chłodzenia płakowników z badanych tali, badania metalogra&czne truktury krzepnięcia wlewków i mikrotruktury tali po kolejnych etapach przetwarzania i obróbki cieplnej, wykonanie pomiarów właściwości mechanicznych po tetach i regulowanego chłodzenia. Badania dylatometryczne ekperymentalnych tali przeprowadzono w celu wyznaczenia temperatur krytycznych w trakcie nagrzewania i podcza chłodzenia z różnymi zybkościami. Próbki do badań wykonano z płakowników o przekroju 21 75 po walcowaniu wtępnym. Nagrzewanie próbek w dylatometrze prowadzono z zybkością 2,5/min do temperatury ~1100. Cykle chłodzenia wykonano po wygrzewaniu w temperaturze 1100 w czaie 10 minut z zybkościami: 100/, 10/, 1/ oraz 0,1/. Ekperymenty nagrzewania, i regulowanego chłodzenia przeprowadzono z wykorzytaniem urządzeń linii B LPS [1]. Ekperymenty wykonano na próbkach o wyjściowych wymiarach 21 75 500 dla tali D3, D4 i P oraz 20 130 500 dla tali B3. Materiał do nagrzewano w czaie 40±10 minut w atmoferze powietrza. Temperatury nagrzewania próbek do oraz temperatury przeputów i początku chłodzenia po walcowaniu utalono w oparciu o wyniki badań przemian fazowych zachodzących w trakcie nagrzewania i w trakcie chłodzenia. Pomiary twardości przeprowadzono w połowie grubości płakowników po obróbce cieplno-platycznej metodą Vickera, wykonując po 5 pomiarów na każdej próbce, przy zatoowaniu obciążenia 294 N (30 kg). Próby jednooiowego rozciągania wykonano z zatoowaniem próbek płakich zgodnie z normą PN-EN ISO 6892 1 : 2010 w warunkach odkztałcenia kwazitatycznego z prędkością odkztałcenia 2 10-3 -1, przeprowadzając trzy tety na każdy badany wariant materiału. Badania metalogra&czne wlewków i próbek po kolejnych etapach przetwarzania i obróbki cieplnej ekperymentalnych tali wykonano z zatoowaniem techniki mikrokopii świetlnej w zakreie powiękzeń 20 1000 oraz w zakreie dużych powiękzeń metodami kaningowej mikrokopii elektronowej. 3. WYNIKI BADAŃ I ICH DYSKUSJA 3.1. MAKROSTRUKTURA I MIKROSTRUKTURA WLEWKÓW LABORATORYJNYCH Próbki do badań pobrano z dolnej części ekperymentalnych wlewków. Strukturę oberwowano na przekroju wzdłużnym w płazczyźnie leżącej w oi wlewka, w odległości około 15 od jego dolnej powierzchni. Na ryunku 1 zamiezczono przykładowe fotogra"e ilutrujące trukturę krzepnięcia wlewka ze tali P w obzarze przypowierzchniowym oraz w obzarze środkowym. W wartwie do kilku milimetrów od powierzchni wlewka truktura jet równooiowa, a w pozotałej części wlewka w trakcie krzepnięcia powtała truktura dendrytyczna. Dendryty wykrytalizowały z fazy ciekłej w potaci ferrytu (oznaczonego jako ferryt δ), natomiat przetrzenie międzydendrytyczne ą obzarami wytępowania w wyokiej temperaturze pierwotnego autenitu, który w wyniku powolnego chłodzenia uległ przemianie w miezaninę perlitu oraz ferrytu α (Ry. 1c). W pozotałych badanych talach rodzaj truktury krzepnięcia jet podobny jak we wlewku ze tali P. 3.2. WYZNACZENIE TEMPERATUR PRZEMIAN FAZOWYCH W TRAKCIE NAGRZEWANIA I CHŁODZENIA Badane tale z glinem w trakcie nagrzewania od temperatury otoczenia do 1100 nie podlegają pełnej przemianie fazowej α γ. W tabeli 2 zetawiono wyznaczone na podtawie analizy krzywych dylatometrycznych wartości temperatury A c1 (początku przemiany fazowej α γ). W przypadku tali D3 oraz B3 różniących ię prawie dwukrotnie zawartością węgla, przy takiej amej zawartości glinu (~3), manganu (~1,7) i krzemu (~0,3) wartość temperatury początku przemiany ferrytu w autenit jet bardzo zbliżona. Wzrot zawartości glinu o około 1 w przypadku tali D4, przy a) b) c) Ry. 1. Mikrotruktura na przekroju wzdłużnym wlewka ze tali P: a) w obzarze przypowierzchniowym, b, c) w obzarze środkowym Fig. 1. Microtructure on a longitudinal ection of the ingot made of teel P: a) in a ub-urface area, b, c) in a central area
podobnej zawartości pozotałych pierwiatków, wpływa na podwyżzenie temperatury początku przemiany do 768. Najwyżzą temperaturą A c1 = 787 charakteryzuje ię tal P, zawierająca: 3 Al, 0,7 Si oraz 0,5 Cr. Tabela 2. Temperatury charakterytyczne przemian fazowych zachodzących przy nagrzewaniu ekperymentalnych tali do temperatury 1100 z zybkością 2,5/min. Table 2. Characteritic temperature of the phae tranformation occurring on heating of the experimental teel till temperature of 1100 at a rate of 2.5/min. Oznaczenie tali A c1 A c3 D3 759 nie wytępuje w zakreie do 1100 D4 768 nie wytępuje w zakreie do 1100 P 787 nie wytępuje w zakreie do 1100 B3 756 nie wytępuje w zakreie do 1100 W tabeli 3 zamiezczono wyniki pomiarów wpływu zybkości chłodzenia badanych tali z temperatury wygrzewania na rodzaj i udział kładników trukturalnych po ochłodzeniu oraz na średnią twardość. Na podtawie analizy krzywych dylatometrycznych oraz wyników badań mikrotrukturalnych próbek, w talach B3 oraz D4 chłodzonych z zybkością 100/ twierdzono wytępowanie przemiany przechłodzonego autenitu w martenzyt, która rozpoczyna ię odpowiednio w temperaturze M = 296 oraz M = 372. W przypadku tali B3 twierdzono wyżzy udział martenzytu w trukturze z uwagi na więkzy udział fazowy autenitu w temperaturze wygrzewania. W talach D3 oraz P zybkość chłodzenia 100/ była niżza od krytycznej i przemiana autenitu w martenzyt poprzedzona była przemianą bainityczną. Stale D3 i P różnią ię zakreem temperaturowym przemiany bainitycznej oraz temperaturą jej rozpoczęcia, która wynoi odpowiednio B = 548 dla tali D3 oraz B = 420 dla tali P. Z przeprowadzonych analiz wynika, iż w tali D3 oraz P dla tej zybkości chłodzenia, w temperaturze 13 powyżej A c1 oberwuje ię częściową zmianę udziału objętościowego ferrytu i autenitu w zakreie dwufazowym. Chłodzenie próbek wzytkich badanych tali z zybkością 10/ powoduje poniżej temperatury A c1 zajście przemiany bainitycznej, a zmniejzenie zybkości chłodzenia do 1/ prowadzi do wytąpienia przemiany perlitycznej. W wyniku chłodzenia próbek z zybkością 0,1/, autenit wytępujący we wzytkich badanych talach ulega częściowo przemianie w ferryt α oraz w perlit. 3.3. WYZNACZENIE SKŁADU FAZOWEGO STALI W ZAKRESIE TEMPERATURY PRZERÓBKI PLASTYCZNEJ NA GORĄCO W celu wyznaczenia zakreu temperaturowego obróbki cieplno-platycznej badanych tali, wykonano ekperymenty obróbki cieplnej, na podtawie których określono kład fazowy (zawartości autenitu i ferrytu) badanych tali w zależności od temperatury wygrzewania. Próbki o wymiarach 5 15 20 nagrzewano w elektrycznym piecu komorowym w atmoferze powietrza do temperatury z przedziału 700 1250 (tale D3, D4, P) oraz 1000 1200 (tal B3), po czym wytrzymywano w czaie 40 minut. Bezpośrednio po wygrzewaniu próbki chłodzono przez zanurzenie w wodzie. Zatoowanie próbek o małym przekroju pozwoliło na uzykanie dużej średniej zybkości chłodzenia, dzięki czemu możliwe było całkowite zahamowanie przemian dyfuzyjnych. Analizę ilościową udziału ferrytu i autenitu (przemienionego w trakcie chłodzenia w martenzyt i bainit) przeprowadzono za pomocą analizatora obrazu MetIlo 12.1. na podtawie zdjęć mikrotruktury wykonanych za pomocą mikrokopu świetlnego. Wyniki analizy ilościowej udziału ferrytu i autenitu w badanych talach w zakreie temperatury 800 1250 zamiezczono na ryunkach 2a-d. Na podtawie przeprowadzonych ekperymentów twierdzono, iż żadna ze tali do temperatury 1250 nie ulega całkowitej Tabela 3. Wpływ zybkości chłodzenia badanych tali z temperatury 1100 (tale D3, D4, P) oraz z 1000 (tal B3) na objętościowy udział kładników mikrotrukturalnych oraz na średnią twardość próbek Table 3. The effect of cooling rate of the invetigated teel from temperature of 1100 (teel D3, D4, P) and from 1000 (teel B3) on the volume fraction of the microtructural contituent and on the mean hardne of the pecimen Oznaczenie tali D3 D4 P B3 Szybkość chłodzenia, / ferryt δ + α Udział kładników truktury, obj. perlit bainit + martenzyt martenzyt Średnia twardość HV10 0,1 79,5 20,5 - - 165 1 78,0 3,0 19,0-191 10 71,5-28,5-219 100 61,5-38,5-263 0,1 65,0 35,0 - - 206 1 63,0 5,0 32,0-244 10 57,5-42,5-306 100 42,0 - - 58,0 382 0,1 64,0 36,0 - - 211 1 63,5 33,5 3,0-218 10 50,5-49,5-342 100 36,0-64,0-408 0,1 61,0 39,0 - - 205 1 61,5 26,0 12,5-226 10 51,5-48,5-302 100 22,0 - - 78,0 391
14 a) b) c) d) Ry. 2. Udziały objętościowe ferrytu i autenitu w mikrotrukturze badanych tali w podanych temperaturach wygrzewania, wyznaczone po wygrzewaniu w ciągu 40 minut: a) tal D3, b) tal D4, c) tal P, d) tal B3 Fig. 2. Volume fraction of ferrite and autenite in microtructure of the invetigated teel in the hown reheating temperature, determined after oaking during 40 minute: a) teel D3, b) teel D4, c) teel P, d) teel B3 przemianie fazowej α γ. W analizowanym zakreie temperatury wygrzewania badane tale charakteryzują ię trukturą dwufazową, o zróżnicowanym udziale ferrytu i autenitu. Udział autenitu w trukturze zależy od kładu chemicznego tali. Najmniejzym udziałem autenitu w wyokiej temperaturze charakteryzuje ię tal D3 o najniżzej zawartości węgla (0,17C), natomiat najwiękzy udział tej fazy uzykano w tali B3 o zawartości węgla 0,30 oraz Si. 3.4. OBRÓBKA CIEPLNO-PLASTYCZNA BADANYCH STALI METODĄ WALCOWANIA NA GORĄCO I REGULOWANEGO CHŁODZENIA PO EKSPERYMENTALNYM WALCOWANIU W LINII B-LPS Badania wpływu odkztałcenia platycznego na gorąco i zybkości chłodzenia bezpośrednio po walcowaniu na mikrotrukturę oraz na właściwości mechaniczne ekperymentalnych tali z glinem wykonano z zatoowaniem urządzeń linii LPS/B, metodą płakowników walcami płakimi o średnicy beczki 550. Walcowanie płakowników z badanych tali realizowano z zatoowaniem wielkości gniotów 20 30, poza otatnim przeputem, który ze względu na niżzą temperaturę pama i więkze naciki materiału na walce wynoił około 10. liniowa dla pierwzych przeputów wynoiła około 0,3, natomiat końcowy przeput wykonywano z prędkością około 0,5. Temperaturę próbek w trakcie ekperymentów mierzono przy użyciu pirometrów tacjonarnych, będących na wypoażeniu linii B-LPS oraz za pomocą pirometru przenośnego. Po otatnim przepuście pama chłodzono z różnymi zybkościami w celu powodowania zajścia różnych przemian fazowych i trukturalnych, wpływających na +nalne właściwości mechaniczne. W przypadku tali B3 zatoowano cztery warianty chłodzenia płakowników po walcowaniu: wolne tudzenie w kruzywie z zybkością <0,2/ oznaczenia K, wobodne chłodzenie w powietrzu ze średnią zybkością około 1/ oznaczenie P, przyśpiezone chłodzenie ze średnią zybkością około 20/: natrykiem wody o wydajności 150 l/min do temperatury około 550 (temperatury początku przemiany bainitycznej) oznaczenie N i dalze chłodzenie w powietrzu, zybkie oziębianie z średnią zybkością >80/, przez zanurzenie w wodzie oznaczenie W. Dla tali D3, D4 oraz P zrealizowano po dwa warianty chłodzenia: w przypadku tali D3 oraz D4 wobodne chłodzenie w powietrzu ze średnią zybkością około 1/ oraz przyśpiezone chłodzenie ze średnią zybkością około 20/ do temperatury około 550 i dalze chłodzenie w powietrzu, w przypadku tali P wobodne chłodzenie w powietrzu ze średnią zybkością około 1/ oraz zybkie chłodzenie przez zanurzenie w wodzie ze średnią zybkością >80/. Zakre zatoowanych zybkości chłodzenia próbek po walcowaniu odpowiada zybkości chłodzenia wyrobów talowych walcowanych na gorąco w warunkach przemyłowych i chłodzonych wobodnie w powietrzu lub w poób przypiezony. Parametry ekperymentalnej obróbki cieplno-platycznej badanych tali oraz informacje o poobie chłodzenia materiału po walcowaniu zamiezczono w tabelach 4 13. Podane w tych
tabelach wartości odkztałcenia rzeczywitego obliczono z zatoowaniem zależności: h = ln h n n-1 (1) 15 gdzie: h n grubość walcowanego pama po odkztałceniu, h n-1 grubość walcowanego pama przed odkztałceniem Tabela 4. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali B3 o wymiarach 20 120 500, wariant B3-K; nagrzewanie: 1200 / 37 min. Table 4. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel B3 with dimenion 20 120 500, variant B3-K; reheating: 1200 / 37 min. Grubość po przepuście Cza przerwy pama 1 15,5 22,5 0,25 0,31 h 1 h 2 : 8,9 1069 2 10,6 31,6 0,38 0,31 h 2 h 3 : 15,0 1028 3 7,5 29,2 0,35 0,40 956 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 950 780 45 Kruzywo 780 20 7400 Tabela 5. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali B3 o wymiarach 20 120 500, wariant B3-P; nagrzewanie: 1200 / 41 min. Table 5. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel B3 with dimenion 20 120 500, variant B3-P; reheating: 1200 / 41 min. Grubość po przepuście Cza przerwy pama 1 15,6 22,0 0,25 0,30 h 1 h 2 : 7,0 1049 2 10,7 31,4 0,38 0,31 h 2 h 3 : 7,3 1014 3 7,6 29,0 0,34 0,41 h 3 h 4 : 10,9 962 4 6,2 18,4 0,20 0,52 h 4 h 5 : 30,3 905 5 5,6 9,7 0,10 0,53 812 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 810 20 980 Tabela 6. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali B3 o wymiarach 20 120 500, wariant B3-N; parametry nagrzewania: 1200 / 38 min. Table 6. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel B3 with dimenion 20 120 500, variant B3-N; reheating: 1200 / 38 min. Grubość po przepuście Cza przerwy pama 1 15,8 21,0 0,24 0,31 h 1 h 2 : 6,9 1051 2 10,9 31,0 0,37 0,31 h 2 h 3 : 5,4 1015 3 7,7 29,4 0,35 0,42 h 3 h 4 : 5,6 973 4 6,1 20,8 0,23 0,53 h 4 h 5 : 24,0 916 5 5,6 8,2 0,09 0,52 830 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 830 780 14 Natryk wodą 150 l/min 780 550 10 Tabela 7. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali B3 o wymiarach 7,9 130 660, wariant B3-W; nagrzewanie: 1000 / 13 min. Table 7. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel B3 with dimenion 7.9 130 660, variant B3-W; reheating: 1000 / 13 min. Grubość po przepuście Cza przerwy pama 1 6,4 20,0 0,22 0,31 h 1 h 2 : 7,7 870 2 5,6 12,5 0,13 0,32 824 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 824 740 17 Zanurzenie w wodzie 740 20 -
16 Tabela 8. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali D3 o wymiarach 21 75 500, wariant D3-P; nagrzewanie: 1200 / 33 min. Table 8. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel D3 with dimenion 21 75 500, variant D3-P; reheating: 1200 / 33 min. Grubość po przepuście Cza przerwy pama 1 14,4 31,4 0,38 0,31 h 1 h 2 : 8,2 1108 2 10,3 28,5 0,34 0,32 h 2 h 3 : 8,2 1061 3 7,4 28,2 0,33 0,42 h 3 h 4 : 5,9 1023 4 5,7 23,0 0,26 0,53 h 4 h 5 : 33,4 971 5 5,0 12,3 0,13 0,52-828 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 830 20 1000 Tabela 9. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali D3 o wymiarach 21 75 500, wariant D3-N; nagrzewanie: 1200 / 32 min. Table 9. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel D3 with dimenion 21 75 500, variant D3-N; reheating: 1200 / 32 min. Grubość po przepuście Cza przerwy pama 1 14,3 31,9 0,38 0,31 h 1 h 2 : 16,6 1095 2 10,3 28,6 0,33 0,31 h 2 h 3 : 14,1 1049 3 7,4 28,2 0,33 0,42 h 3 h 4 : 13,4 951 4 5,8 21,6 0,24 0,53 h 4 h 5 : 27,6 923 5 5,2 10,3 0,11 0,52 831 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 830 750 19 Natryk wodą 150 l/min 750 560 10 Tabela 10. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali D4 o wymiarach 21 75 500, wariant D4-P; nagrzewanie: 1200 / 51min. Table 10. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel D4 with dimenion 21 75 500, variant D4-P; reheating: 1200 / 51 min. Grubość po przepuście Cza przerwy pama 1 14,4 31,4 0,38 0,31 h 1 h 2 : 25,4 1058 2 10,4 27,8 0,33 0,32 h 2 h 3 : 13,0 996 3 7,3 29,8 0,35 0,41 h 3 h 4 : 7,1 938 4 5,9 19,2 0,21 0,53 h 4 h 5 : 22,3 992 5 5,4 8,5 0,09 0,52 843 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 840 20 1000 Tabela 11. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali D4 o wymiarach 21 75 500, wariant D4-N; nagrzewanie: 1200 / 39 min. Table 11. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel D4 with dimenion 21 75 500, variant D4-N; reheating: 1200 / 39 min. Grubość po przepuście Cza przerwy pama 1 14,3 31,9 0,38 0,31 h 1 h 2 : 12,3 1102 2 10,3 28,0 0,33 0,32 h 2 h 3 : 13,9 1069 3 7,4 28,2 0,33 0,42 h 3 h 4 : 12,3 1010 4 5,8 21,6 0,24 0,53 h 4 h 5 : 11,7 911 5 5,3 8,6 0,09 0,51 868 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 870 770 20 Natryk wodą 150 l/min 770 590 10
17 Tabela 12. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali P o wymiarach 21 75 500, wariant P-P; nagrzewanie: 1200 / 42 min. Table 12. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel P with dimenion 21 75 500, variant P-P; reheating: 1200 / 42 min. Grubość po przepuście Cechy morfologiczne oraz poób rozmiezczenia wytępujących w badanych talach po przeróbce platycznej kładników trukturalnych ą pochodną truktury krzepnięcia oraz zatoowanych parametrów przeróbki platycznej i chłodzenia bezpośrednio po przeróbce. Na ryunku 3 zamiezczono chemat tranformacji mikrotruktury w wyniku obróbki cieplno-platycznej. Z płakowników po walcowaniu i regulowanym chłodzeniu pobrano próbki do badań metalogra&cznych. Zgłady metalogra&czne wykonano na płazczyźnie protopadłej do płazczyzny i równoległej do kierunku, leżącej w odległości 1/3 zerokości pama od brzegu. Po zatoowanej obróbce cieplnoplatycznej badane tale charakteryzują ię pamową mikrotrukturą złożoną z ferrytu wyokotemperaturowego δ oraz z produktów rozpadu autenitu. Przykładowe obrazy mikrotruktury próbek z ekperymentalnych tali, po zatoowaniu wybranych wariantów obróbki cieplno-platycznej, zamiezczono na ryunkach 4-9. Stal B3 po walcowaniu i chłodzeniu z zybkością około 1/ wg wariantu B3-P (Tab. 5) charakteryzuje ię pamowym rozmiezczeniem kładników truktury, która złożona jet z wydłużonych w kierunku pam ferrytu δ i powtałego w trakcie wolnego chłodzenia ferrytu α ( przyratającego do pam ferrytu δ) oraz z produktów przemiany w pamach byłego autenitu, w potaci ziarn perlitu, poligonalnego ferrytu α oraz niewielkiej ilości bainitu (Ry. 4). Chłodzenie po walcowaniu próbki tali B3 z zybkością około 20/ do temperatury 550 i dalej w powietrzu wg wariantu B3-N (Tab. 6), prowadzi do uzykania pamowej wielofazowej truktury kładającej ię z wydłużonych ziarn zgrupowanych w pama ferrytu δ i α oraz z wyp będących miezaniną bainitu, martenzytu oraz niewielkiej ilości drobnego perlitu (Ry. 5). W wyniku zybkiego oziębiania w wodzie po walcowaniu próbki ze tali B3 wg wariantu B3-W (Tab. 7), wytworzona zotała pamowa truktura ferrytyczno- Cza przerwy pama 1 14,3 31,9 0,38 0,31 h 1 h 2 : 18,3 1086 2 10,4 27,3 0,32 0,31 h 2 h 3 : 8,2 1026 3 7,5 27,9 0,33 0,42 h 3 h 4 : 13,1 980 4 5,9 21,3 0,24 0,53 h 4 h 5 : 9,8 919 5 5,3 10,2 0,11 0,52 862 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 860 20 1000 Tabela 13. Parametry obróbki cieplno-platycznej próbki ze tali P o wymiarach 5,3 86 500, wariant P-W; nagrzewanie: 1100 / 14 min. Table 13. Parameter of thermo-mechanical treatment of pecimen of teel P with dimenion 5.3 86 500, variant P-W; reheating: 1100 / 14 min. Grubość po przepuście Cza przerwy pama 1 3,9 26,4 0,31 0,31 840 Warunki chłodzenia Przybliżony zakre temperatury, Przybliżony cza, Powietrze 840 800 7 Zanurzenie w wodzie 800 20 a) b) obróbka cieplno-platyczna Ry. 3. Schemat obrazujący przekztałcenie dendrytycznej truktury krzepnięcia (a) w mikrotrukturę lamelarną (b), w wyniku zatoowania obróbki cieplno-platycznej Fig. 3. A cheme howing the tranformation of the dendritic olidi$cation tructure (a) into the lamellar microtructure (b) a a reult of thermo-mechanical proceing martenzytyczna (Ry. 6). W odróżnieniu od truktur tali B3 otrzymanych po innych wariantach obróbki kończonych wolnym lub bardzo wolnym chłodzeniem po walcowaniu, udział ferrytu jet wyraźnie mniejzy (ą to tylko pama ferrytu δ). Stal D3 po walcowaniu i przyśpiezonym chłodzeniu natrykiem wody do temperatury 560 wg wariantu
18 a) b) Ry. 4. Mikrotruktura na przekroju wzdłużnym próbki B3-P po walcowaniu na gorąco i chłodzeniu w powietrzu (Tab. 5): a) mikrokop świetlny, b) SEM Fig. 4. Microtructure on a longitudinal ection of pecimen B3-P ubjected to hot rolling and cooling in the air (Tab. 5): a) optical microcope, b) SEM a) b) Ry. 5. Mikrotruktura na przekroju wzdłużnym próbki B3-N po walcowaniu na gorąco i chłodzeniu natrykiem wodnym do temperatury 550 i dalzym chłodzeniu w powietrzu (Tab. 6): a) mikrokop świetlny, b) SEM Fig. 5. Microtructure on a longitudinal ection of pecimen B3-N ubjected to hot rolling and water pray cooling to the temperature of 550 and further cooling in the air (Tab. 6): a) optical microcope, b) SEM a) b) Ry. 6. Mikrotruktura na przekroju wzdłużnym próbki B3-W po walcowaniu na gorąco i chłodzeniu zanurzeniowym w wodzie (Tab.7): a) mikrokop świetlny, b) SEM Fig. 6. Microtructure on a longitudinal ection of pecimen B3-W ubjected to hot rolling and cooling by ierion in water (Tab. 7): a) optical microcope, b) SEM
19 a) b) Ry. 7. Mikrotruktura na przekroju wzdłużnym próbki D3-N po walcowaniu na gorąco, chłodzeniu natrykiem wodnym do temperatury 560 i dalzym chłodzeniu w powietrzu (Tab. 9): a) mikrokop świetlny, b) SEM Fig. 7. Microtructure on a longitudinal ection of pecimen D3-N ubjected to hot rolling and water pray cooling to the temperature of 560 and further cooling in the air (Tab. 9): a) optical microcope, b) SEM a) b) Ry. 8. Mikrotruktura na przekroju wzdłużnym próbki P-P po walcowaniu na gorąco i chłodzeniu w powietrzu (Tab. 12): a) mikrokop świetlny, b) SEM Fig. 8. Microtructure on a longitudinal ection of pecimen P-P ubjected to hot rolling and cooling in the air (Tab. 12): a) optical microcope, b) SEM a) b) Ry. 9. Mikrotruktura na przekroju wzdłużnym próbki P-W po walcowaniu na gorąco i chłodzeniu zanurzeniowym w wodzie (Tab. 13): a) mikrokop świetlny, b) SEM Fig. 9. Microtructure on a longitudinal ection of pecimen P-W ubjected to hot rolling and cooling by ierion in water (Tab. 13): a) optical microcope, b) SEM
20 D3-N (Tab. 9) charakteryzuje ię trukturą o niejednorodnym rozmiezczeniu wydłużonych w kierunku płynięcia materiału pam ferrytu i ziarn faz powtałych w wyniku przemiany autenitu, którymi ą bainit, martenzyt oraz prawdopodobnie autenit reztkowy (Ry. 7). Struktura tali D3 wyróżnia ię najwiękzym udziałem ferrytu wyokotemperaturowego pośród wzytkich badanych materiałów. Struktura tali P po obróbce cieplno-platycznej wg wariantu P-P i wobodnym chłodzeniu w powietrzu (Tab. 12) złożona jet z ilnie wydłużonych pam ferrytu δ i α oraz z pam perlitu oraz ferrytu poligonalnego, powtałych z autenitu w trakcie chłodzenia (Ry. 8). Szybkie chłodzenie próbki w wodzie po walcowaniu wg wariantu P-W (Tab. 13) prowadzi do wytworzenia pamowej truktury ferrytyczno-martenzytycznej (Ry. 9). Tabela 14. Średnia grubość mikrotrukturalnych pam ferrytu i pam kładników powtałych w wyniku przemiany autenitu, w ekperymentalnych talach po zatoowanych wariantach obróbki cieplno-platycznej Table 14. Average thickne of the microtructural band of ferrite and band of contituent arien a a reult of autenite tranformation in the experimental teel after the ued variant of thermo-mechanical proceing Oznaczenie wariantu Średnia grubość pama µm Odchylenie tandardowe średniej grubości µm B3-K 13,3 0,4 B3-P 11,8 1,3 B3-N 12,6 3,5 B3-W łabo wykztałcona truktura pamowa D3-P 11,3 1,2 D3-N 10,4 0,8 D4-P 9,1 0,2 D4-N 10,9 0,8 P-P 8,6 1,0 P-W 12,4 1,9 W tabeli 14 podano wyniki pomiarów średniej grubości pam mikrotruktury (pam ferrytu i pam powtałych w wyniku przemiany autenitu), wytworzonych w ekperymentalnych talach po zatoowanych wariantach obróbki cieplno-platycznej. Pomiary wykonano na płazczyźnie równoległej do kierunku i protopadłej do płazczyzny. Średnią grubość pam obliczono na podtawie minimum 120 cięciw dla każdego wariantu. Pamowa truktura badanych tali dla wzytkich zrealizowanych wariantów i regulowanego chłodzenia charakteryzuje ię wartością średniej grubości pam w zakreie od 8,6 do 13,3 µm. Grubość pam uzależniona jet od: kładu chemicznego tali (w tym przypadku itotnie wpływa zmiana zawartości C) i mikrotruktury krzepnięcia, temperatury wygrzewania przed walcowaniem, wielkości przerobu platycznego oraz od zybkości chłodzenia po walcowaniu. Najilniej na grubość +nalną pam trukturalnych wpływa morfologia dendrytów po zakrzepnięciu i umaryczna wielkość odkztałcenia w zakreie temperaturowym poniżej ok. 900. 3.5. WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE EKSPERYMENTALNYCH STALI PO OBRÓBCE CIEPLNO-PLASTYCZNEJ W LINII B-LPS Właściwości mechaniczne zmierzono w próbie kwazitatycznego jednooiowego rozciągania na próbkach płakich o długości pomiarowej L 0 = 60 oraz o zerokości części pomiarowej wynozącej 10. Próbki do badań pobrano w połowie długości płakowników z badanych tali po +nalnej obróbce, równolegle do kierunku, bez obróbki mechanicznej płakich powierzchni (tj. grubości próbek były równe grubościom płakowników podanych w tabelach 4 13). Średnie wartości pomiarów wykonanych na trzech próbkach dla każdego wariantu oraz średnie wartości pięciu pomiarów twardości, zamiezczono w tabeli 15. Właściwości mechaniczne badanych tali zmieniają ię itotnie w zależności od zatoowanych warunków odkztałcenia i chłodzenia po odkztałceniu. Rodzaj wytworzonej mikrotruktury wpływa także na mechanizm umocnienia odzwierciedlony przebiegiem krzywych odkztałcenia, których przykłady zamiezczono na ryunkach 10 13. Tabela 15. Średnie wartości właściwości mechanicznych ekperymentalnych tali po obróbce cieplno-platycznej, wyznaczone w tandardowej próbie rozciągania w temperaturze otoczenia Table 15. Average value of mechanical propertie of the experimental teel ubjected to thermo-mechanical proceing, determined in a tandard tenile teting at room temperature Warianty obróbki wg tabel 4 13 Granica platyczności R p0,2 MPa Wytrzymałość na rozciąganie R m MPa Wydłużenie trwałe A X, x = 5,5 6,3 R p0,2 / R m Twardość HV30 B3-K 432* 621 18,6 0,70 222 B3-P 495 735 16,7 0,67 249 B3-N 449 953 7,1 0,47 309 B3-W 538 1078 5,9 0,50 368 D3-P 393 630 15,7 0,62 222 D3-N 421 667 18,8 0,63 237 D4-P 418 758 13,0 0,55 263 D4-N 418 877 11,4 0,48 283 P-P 530 699 16,7 0,76 254 P-W 539 876 7,2 0,62 348 * górna granica platyczności Re H
21 Ry. 10. Zależności naprężenia w funkcji wydłużenia zarejetrowane w trakcie kwazitatycznej próby rozciągania w temperaturze otoczenia z zatoowaniem znormalizowanych parametrów odkztałcenia; a) tal B3/wariant obróbki cieplno-platycznej B3-K/próbka wytrzymałościowa 3, b) tal B3/wariant obróbki cieplno-platycznej B3-P/próbka wytrzymałościowa 2 Fig. 10. Relationhip between the tre and the elongation recorded during a quazitatic tenile teting at room temperature uing tandard deformation parameter; a) teel B3/variant of thermo-mechanical treatment B3-K/tenile pecimen 3, b) teel B3/variant of thermo-mechanical treatment B3-P/tenile pecimen 2 Ry. 11. Zależności naprężenia w funkcji wydłużenia zarejetrowane w trakcie kwazitatycznej próby rozciągania w temperaturze otoczenia z zatoowaniem znormalizowanych parametrów odkztałcenia; a) tal D3/wariant obróbki cieplno-platycznej D3-P/próbka wytrzymałościowa 2, b) tal D3/wariant obróbki cieplno-platycznej D3-N/próbka wytrzymałościowa 3 Fig. 11. Relationhip between the tre and the elongation recorded during a quazitatic tenile teting at room temperature uing tandard deformation parameter; a) teel D3/variant of thermo-mechanical treatment D3-P/tenile pecimen 2, b) teel D3/variant of thermo-mechanical treatment D3-N/tenile pecimen 3 Ry. 12. Zależności naprężenia w funkcji wydłużenia zarejetrowane w trakcie kwazitatycznej próby rozciągania w temperaturze otoczenia z zatoowaniem znormalizowanych parametrów odkztałcenia; a) tal D4/wariant obróbki cieplno-platycznej D4-P/próbka wytrzymałościowa 2, b) tal D4/wariant obróbki cieplno-platycznej D4-N/próbka wytrzymałościowa 1 Fig. 12. Relationhip between the tre and the elongation recorded during a quazitatic tenile teting at room temperature uing tandard deformation parameter; a) teel D4/variant of thermo-mechanical treatment D4-P/tenile pecimen 2, b) teel D4/variant of thermo-mechanical treatment D4-N/tenile pecimen 1 Ry. 13. Zależności naprężenia w funkcji wydłużenia zarejetrowane w trakcie kwazitatycznej próby rozciągania w temperaturze otoczenia z zatoowaniem znormalizowanych parametrów odkztałcenia; a) tal P/wariant obróbki cieplno-platycznej P-P/próbka wytrzymałościowa 3, b) tal P/wariant obróbki cieplno-platycznej P-W/próbka wytrzymałościowa 1 Fig. 13. Relationhip between the tre and the elongation recorded during a quazitatic tenile teting at room temperature uing tandard deformation parameter; a) teel P/variant of thermo-mechanical treatment P-P/tenile pecimen 3, b) teel P/variant of thermo-mechanical treatment PW/tenile pecimen 1 Korzytnym połączeniem względnie wyokich właściwości mechanicznych i dużej platyczności cechują ię tale B3 oraz P o pamowej trukturze ferrytyczno-perlitycznej, wytworzonej w wyniku zatoowanych cykli obróbki cieplno-platycznej zakończonych chłodzeniem w powietrzu (warianty B3-P oraz P-P). Materiały te charakteryzują ię granicą platyczności na poziomie 500 MPa, wytrzymałością na rozciąganie około 700 MPa oraz wydłużeniem A = 17 (krzywe rozciągania odpowiednio Ry. 10b i Ry. 13a). Bardzo wolne chłodzenie tali B3 (wariant B3-K) prowadzi do uzykania wyżzej platyczności (A = 18,6) oraz niż-
22 zych wartości granicy platyczności i wytrzymałości na rozciąganie (R p0,2 = 430 MPa i R m = 620 MPa). Stale D3 oraz D4 chłodzone wobodnie w powietrzu (wariant D3-P oraz D4-P) cechują ię niżzą o około 100 MPa wartością granicy platyczności oraz niżzym wydłużeniem od tali B3 i P po podobnej obróbce. Próbki tali B3 chłodzone po odkztałceniu w poób przyśpiezony natrykiem wodnym (wariant B3-N) charakteryzują ię względnie wyoką wytrzymałością R m = 953 MPa, ale niką wartością wydłużenia (A = 7,1). Dla takiego amego poobu chłodzenia po odkztałceniu tali D4 (wariant D4-N) uzykano niżzą wytrzymałość na rozciąganie (R m = 877 MPa) oraz wyżzą platyczność (A = 11,4). Stal D3 chłodzona po obróbce cieplno-platycznej w poób przyśpiezony (wariant D3-N) charakteryzuje znacznie niżzą wytrzymałością na rozciąganie (R m = 667 MPa) oraz najwyżzą pośród badanych materiałów platycznością (A = 18,8). Najwyżzą wytrzymałość R m = 1078 MPa i twardość 358 HV30, przy granicy platyczności 538 MPa, ale najniżzą wartość wydłużenia A = 5,9, uzykano dla tali B3 o trukturze ferrytyczno-martenzytycznej, chłodzonej bezpośrednio po walcowaniu przez zanurzenie w wodzie (wariant B3-W). Intenywne chłodzenie w wodzie po odkztałceniu tali P (wariant P-W) prowadzi do uzykania podobnego jak w przypadku tali B3 poziomu granicy platyczności (R p0,2 = 539 MPa), porównywalnej twardości (348 HV30), niżzej o 200 MPa wytrzymałości na rozciąganie (R m = 876 MPa) i nieco więkzej platyczności (A = 7,2). 4. PODSUMOWANIE WYNIKÓW I WNIOSKI Stale kontrukcyjne zawierające jako główny pierwiatek topowy glin w ilości 3 4, charakteryzują ię wytępowaniem tabilnej truktury dwufazowej autenityczno-ferrytycznej w zakreie temperatury nagrzewania do przeróbki platycznej na gorąco i w zakreie temperatury przeróbki platycznej na gorąco. Umożliwia to wytworzenie metodą obróbki cieplno-platycznej mikrotruktury lamelarnej (pamowej), prowadzącej do uzykania wyokiej wytrzymałości i dużej platyczności. W artykule przedtawiono wyniki badań nowej klay tali z dodatkiem topowym glinu, o właściwościach mechanicznych konkurencyjnych w tounku do właściwości obecnie wytwarzanych kontrukcyjnych tali o granicy platyczności minimum 500 MPa. Wykazano, że wyokie właściwości mechaniczne i dobra platyczność tali o mikrotrukturze lamelarnej z dodatkiem topowym glinu, możliwe ą do uzykania w warunkach toowania tandardowych operacji obróbki cieplno-platycznej, typowych dla średnio zaawanowanych technicznie walcowni. W wyniku zatoowania zróżnicowanych wartości parametrów obróbki cieplno-platycznej, w ekperymentalnych talach zawierających jako główne pierwiatki topowe Al w ilości 3,0 i Mn w ilości 1,7, wytworzono lamelarne mikrotruktury charakteryzujące ię średnią grubością pam trukturalnych w zakreie od 8,6 do 13,3 µm. Grubość pam zależy od kładu chemicznego tali i mikrotruktury krzepnięcia, temperatury wygrzewania przed walcowaniem, wielkości przerobu platycznego oraz od zybkości chłodzenia po walcowaniu. Najilniej na grubość nalną pam trukturalnych wpływa morfologia dendrytów po zakrzepnięciu i umaryczna wielkość odkztałcenia w zakreie temperaturowym poniżej ok. 900. Właściwości mechaniczne ekperymentalnych tali po zatoowanych wariantach obróbki cieplno-platycznej, miezczą ię w zerokim zakreie wartości: R m od 620 do 1080 MPa, R p0,2 od 420 do 540 MPa oraz wydłużenie całkowite od 6 do 19. Korzytnym połączeniem względnie wyokich właściwości mechanicznych i dużej platyczności cechują ię tale o kładzie 0,30C -1,72Mn-3,0Al oraz 0,28C-1,67Mn-2,98Al- 0,70Si-0,49Cr, o pamowej trukturze ferrytycznoperlitycznej. W przypadku tych tali uzykano granicę platyczności na poziomie 500 MPa, wytrzymałość około 700 MPa oraz wydłużenie całkowite 17. Dla porównania, właściwości mechaniczne blach arkuzowych z gatunku tali S460ML wytwarzanych przemyłowo z zatoowaniem obróbki cieplno-platycznej (ze znacznie więkzym przerobem platycznym niż możliwy do uzykania w warunkach laboratoryjnych), dla grubości równej lub mniejzej od 16, ą natępujące: granica platyczności min. 460 MPa, wytrzymałość 540 720 MPa oraz wydłużenie całkowite min. 17. Stale kontrukcyjne z dodatkiem topowym glinu w ilości 3 4, o celowo wytworzonej ilnej pamowości trukturalnej i dużym rozdrobnieniu ziarna, poza tym że wykazują wyokie właściwości wytrzymałościowe i dobrą platyczność, charakteryzują ię wyżzą odpornością na padek granicy platyczności w trakcie krótkotrwałego wytrzymywania w podwyżzonej temperaturze (w zakreie do 600) od tandardowych wyokowytrzymałych tali kontrukcyjnych. Z tego powodu dalzy rozwój kontrukcyjnych tali z dodatkiem topowym glinu zotał ukierunkowany na opracowanie kładu chemicznego na bazie układu Fe-(0,15 0,3) C-1,7Mn-3Al i podtaw technologii wytwarzania wyrobów (prętów, kztałtowników i blach) o wyokiej odporności mechanicznej na oddziaływania termiczne w warunkach pożaru. Artykuł zawiera część wyników badań uzykanych w pracy SW-0070/2016!nanowanej z Funduzu Badań Włanych Intytutu Metalurgii Żelaza.
23 LITERATURA [1] Intytut Metalurgii Żelaza im. Staniława Stazica. Walcarka do na gorąco wraz z urządzeniami do obróbki cieplnoplatycznej (moduł B-LPS). http://www.imz.pl/pl/ Dotęp 06.02.17. [2] D. Woźniak, B. Garbarz, Linia do półprzemyłowej ymulacji proceów wytwarzania topów metali i wyrobów metalowych, Prace Intytutu Metalurgii Żelaza 62 (1) (2010) 61 67. [3] B. Garbarz, W. Burian, D. Woźniak, Semi-indutrial imulation of in-line thermo-mechanical proceing and heat treatment of nano-duplex bainite-autenite teel, Steel Re. Int., Special Edition Proc. of the 14th Int. Conf. on Metal Forming (2012) 1251 1254. [4] B. Garbarz, J. Marciz, Phae tranformation in Fe-(1 8)Al- 0,1C teel, Archive of Metallurgy and Material 49 (3) (2004) 671 680. [5] M. Adamczyk, B. Garbarz, Mikrotruktura i właściwości ekperymentalnych tali kontrukcyjnych Fe-0,1C-1,4Mn- (4 8Al) po walcowaniu na gorąco, Prace Intytutu Metalurgii Żelaza 66 (2) (2014) 13 20. [6] B. Garbarz, M. Adamczyk, B. Niżnik-Harańczyk, Development of tructural teel containing 3 5 Al with microlaminated microtructure, Int. Conf. Modern Steel and Iron Alloy, Warzawa, 2016. [7] B. Garbarz, M. Adamczyk, B. Harańczyk-Niżnik, Spoób wytwarzania wyrobów talowych o trukturze mikrolamelarnej, Zgłozenie patentowe, nr P.419214, data zgłozenia 21.10.2016. [8] M.D. Zhang, J. Hu, W. Q. Cao, H. Dong, Microtructure and mechanical propertie of high trength and high toughne micro-laminated dual phae teel, Material Science and Engineering:A 618 (2014) 168 175. [9] M.D. Zhang, J. Hu, W.Q. Cao, H. Dong, Microlaminated dual phae teel preenting with high trength and ultrahigh toughne, Material Science and Technology 31 (2015) 1349 1354. [10] M. Zhang, W. Cao, H. Dong, J. Zhu, Element partitioning effect on microtructure and mechanical property of the microlaminated Fe-Mn-Al-C dual phae teel, Material Science and Engineering:A 654 (2016) 193 202.