VÄRMEBEHANDLAD STÅNG FRÅN OVAKO

Transkript

1 VÄRMEBEHANDLAD STÅNG FRÅN OVAKO

2 VARFÖR VÄRMEBEHANDLING? GÖRA HÅRT (HÄRDA) GÖRA MJUKT (GLÖDGA) GÖRA SEGT (SEGHÄRDA, NORMALISERA) FÖRBÄTTRA SKÄRBARHETEN (ETAPPGLÖDGA) TA BORT SPÄNNINGAR (AVSPÄNNINGSGLÖDGNING)

3 NORMALISERING Austenisering i ca o C, kylning i luft I princip leder normalisering till samma struktur som efter enbart valsning, men en betydligt finare kornstorlek, vilket ökar stålets seghet Normalisering görs främst i ferritisk-perlitiska stål Feriitisk-perlitiska mikrolegerade ståls hållfasthet går ned ca. 50 MPa vid normalisering Mikrolegerade konstruktionsstål (t.ex Ovako 520/S355J2) är tillräckligt sega i enbart valsat tillstånd, kan levereras i tillstånd +N enbart valsade I vissa gränsfall används normalisering för att göra strukturen jämnare och hårdhetsspridningen mindre för skärande bearbetning

4 HÄRDNING -VÄRMNING CA o C (strukturen blir omvandlad till austenit) -SNABB KYLNING I VATTEN, ELLER OLJA, (strukturen omvandlas helt eller delvis till hård och oftast spröd martensit) -HÅRDHETEN EFTER HÄRDNING BEROR PÅ C% OCH HÄRDBAR- HETEN

5 Olegerat C45E, SS1672 härdning i vatten Ø75 mm Ø50 mm Ø25 mm Ø13 mm Ø10mm Hårdhet HRC

6 SEGHÄRDNING Efter härdning i vatten eller olja anlöps materialet omedelbart 1 3 h i temperatur mellan o C. Den hårda och spröda martensiten mjuknar och blir segare Man får en ypperlig kombination av god hållfasthet /seghet Hållfastheten (hårdheten) kan regleras med anlöpningstemperatur och tid, som kan utläsas från anlöpningsdiagram De olika seghärdningsstålens hållfasthetskrav för olika dimensioner baserar sig på stålens härdbarhet

7 SEGHÄRDNINGSSTÅLENS HÄRDBARHET Jominydiagram för seghärdningsstål Hårdhet HRC CK45 (SS1672) 25CrMo4 (SS2225) 34CrMo4(SS2234) 42CrMo4(SS2244) 34CrNiMo6(SS2541) 30CrNiMo Avstånd från kyld ända, mm

8 SEGHÄRDNINGSSTÅL ANALYS SEGHÄRDNINGSSTÅL ENLIGT SS OCH EN 10083, SAMMANSÄTTNING C % Si % Mn % P % S %* Cr % Mo % Ni % SS ,42/0,50 0,10/0,40 0,50/0,80 max 0,035 max 0,035 CK 45E 0,42/0,50 max 0,40 0,50/0,80 max 0,030 max 0,035 max 0,40 max 0,10 max 0,40 SS2225 0,22/0,29 0,10/0,40 0,60/0,90 max 0,035 max 0,035 0,90/1,20 0,15/0,30 25CrMo4 0,22/0,29 max 0,40 0,60/0,90 max 0,025 max 0,035 0,90/1,20 0,15/0,30 SS2244 0,38/0,45 0,10/0,40 0,60/0,90 max 0,035 max 0,035 0,90/1,20 0,15/0,30 42CrMo4 0,38/0,45 max 0,40 0,60/0,90 max 0,025 max 0,035 0,90/1,20 0,15/0,30 SS2541 0,32/0,39 0,10/0,40 0,50/0,80 max 0,035 max 0,035 1,30/1,70 0,15/0,30 1,30/1,70 34CrNiMo6 0,30/0,38 max 0,40 0,50/0,80 max 0,025 max 0,035 1,30/1,70 0,15/0,30 1,30/1,70 30CrNiMo8 0,26/0,34 max 0,40 0,50/0,80 max 0,025 max 0,035 1,80/2,20 0,30/0,50 1,80/2,20 *CK45R, 25CrMoS4, 42CrMoS4 har S 0,020/0,040 %

9 SEGHÄRDNINGSSTÅL ENLIGT EN , MIN. BROTTGRÄNS R m, N/mm >1200 för hårt för riktning av stång efter seghärdningen Brottgräns R m, N/mm CrMo4 42CrMo4 34CrNiMo6 30CrNiMo Rundstångs diameter, mm

10 SEGHÄRDNINGSSTÅL ENLIGT SS-NORM, MIN. BROTTGRÄNS R m, N/mm Brottgräns R m, N/mm SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS Rundstångs diameter, mm

11 EXEMPEL PÅ JÄMFÖRBARA TIILSTÅND SS OCH EN TYPISKA OVAKO M-STÅLS VÄRDEN SEGHÄRDAD STÅNG STÅL Diam. mm R m min N/mm 2 R e min N/mm 2 A min % Z min % KV min J Hårdhet HB SS max SS max CrMo4 > OVAKO > , SS max CrMo4 > OVAKO > , SS max CrNiMo6 > OVAKO > ,

12 Brottgräns-hårdhetskrav SS-norm - Vid konstruktion av komponenter är oftast hållfasthetskraven primära, hårdhetskraven härleds från brottgränsen - Hårdhet enkel att mäta jämfört med hållfasthet, t.ex. vid kvalitetskontroll och vid övervakning av värmebehandling - SS seghärdningsstålen har både brottgäns och hårdhetskrav, t.ex SS R m N/mm 2, HB Gammal omvandlingstabell för stål ger hårdheten HB - Denna omvandling stämmer inte för seghärdat stål, den stämmer endast för obehandlat, glödgat eller normaliserat stål - Ny standard för omvandling av hårdhetsvärden EN ISO från 2004, egen tabell för seghärdat stål

13 Omvandling av brottgränskrav till hårdhet enligt EN ISO 18265, HB ny seghärdat Hårdhet HBW HB gammal HB ny Brottgräns, R m N/mm 2

14 SEGHÄRDADE STÅL FÖR BULT NY BULTNORM ISO 898-1:2009 Ovako levererar stål färdigt seghärdat enligt klass 8.8 eller 10.9 testat enligt stålnorm (bultnormens krav är relaterade till gängans diameter) Nya krav i bultnormen 2009: -P och S max 0,025% (från max 0,035%) -Slagseghetskrav KV-20 o C min 27 J (från KU+20 o C min 27J) -krav på min 90% martensit i centrum även för 8.8 (tidigare endast för 10.9) Bultnormen gäller enbart upp till gängmått M39, men man hänvisar ofta till denna norm även för grövre dimensioner

15 OLIKA BULTSTÅL STEEL/CLASS CrMo4 B7 1) L7 1) 42CrMo4 34CrNiMo6 STANDARD ISO ISO EN10269 ASTM A 193 ASTM A320 EN EN DIA, max mm M39 M39 M R m min, N/mm R m max, N/mm R p0,2 min, N/mm A 4 min % A 5 min % Z min % HB min HB max Impact KV min. J / Temp. o C / ) B7 och L7 motsvarar AISI 4140 ~42CrMo4 analysmässigt

16 FÄRDIGT SEGHÄRDAD STÅNG - SEGHÄRDNING AV BEARBETAD KOMPONENT Kostnad: Färdigt seghärdat blir billigare Skärbarhet: Ofta ojämn hårdhet enbart valsat, ger problem vid skärande bearbetning, seghärdat material har jämna egenskaper och därför bättre att bearbeta (M-stål) Formförändringar: inga formförändringar efter bearbetningen Sprickor: Större risk för härdsprickor vid härdning av bearbetad detalj med varierande godstjocklek Seghärdad stång Rm > 1200 N/mm2 kan inte riktas, induktionshärdad från Ovako Hällefors en lösning

17 NÅGRA EGENSKAPER I SEGHÄRDAD STÅNG SVETSBARHET: På grund av den höga härdbarheten och relativt höga kolhalten bildas lätt spröd martensit vid svetsen vilket kan ge sprickor. Minst härdbara 25CrMo4/SS2225 är lättast att svetsa i. Om man måste svetsa bör materialet förvärmas för att dämpa kyleffekten i svetsområdet. INDUKTIONSHÄRDNING: Bäst lämpad är 42CrMo4/SS2244. Man kommer upp i över 55 HRC ythårdhet. Även andra seghärdningsstål kan induktionshärdas, men hårdheten blir inte lika hög. Seghärdad utgångsstruktur ger högre hårdhet än glödgad.

18 GLÖDGNING SFÄROIDISERANDE GLÖDGNING FÖR MJUKAST MÖJLIGA RESULTAT (t.ex. för kallformning av seg- och sätthärdningsstål, skärande bearbetning av högkolhaltigt stål) Temperatur i början något över omvandlingstemperaturen A1 (ca. 720 o C) Långsam kylning mot ca o C Idealstrukturen mjuk ferritmatris med jämnt fördelade globulära karbider Hårdhet i lågkolhaltigt stål under 140 HB, högkolhaltigt under 200 HB Behandlingstid h Kräver noggrann kontroll av temperaturerna i processen

19 GLÖDGNING UNDERKRITISK GLÖDGNING (nedanför omvandlingstemperaturen A1) TYPISKT 680 o C Hårdheten sänks med ökad hålltid, typiskt 5 20 h För skärande bearbetning För kallklippning eller sågning Mindre krävande process, men ger inte lika låg hårdhet som överkritisk sfäroidiserande glödgning

20 ETAPPGLÖDGNING AUSTENISERING o C VAREFTER HÅLLNING I PERLITNOSEN CA. 650 o C 1 5 h. För att få en helt ferritisk-perlitisk relativt mjuk struktur som är lätt att bearbeta (bra spånbrytning, liten förslitning) Används främst för mera legerade sätthärdningsstål som vid luftkylning är för hårda pga. inslag av härdstrukturer hårdheten i den ferritisk-perlitiska strukturen beror på andelen perlit (kolhalten) För kort hålltid kan leda till härdning och ojämn hårdhet om inte all austenit hunnit omvandlas när materialet tas ut ur ugnen

21 AVSPÄNNINGSGLÖDGNING Relativt kort glödgning under A1, t.ex. 1-2 h i o C löser ut spänningar från riktning och tidigare värmebehandlingar utan att påverka de mekaniska egenskaperna nämnvärt mjukar upp kalldeformerade hårda partier, t.ex. hård ythud efter svarvning och riktpolering i seghärdat stål görs glödgningen vid en temperatur som är lägre än anlöpningstemperaturen vid själva seghärdningen för att inte de mekaniska egenskaperna skall ändras

22 NY HÄRDUGN I SEG- HÄRDNINGSLINJEN I IMATRA FRÅN SARLIN 2009