VÄRMEBEHANDLAD STÅNG FRÅN OVAKO

VÄRMEBEHANDLAD STÅNG FRÅN OVAKO

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

NORMALISERING Austenisering i ca. 850-900 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

HÄRDNING -VÄRMNING CA. 850 900 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

Olegerat C45E, SS1672 härdning i vatten Ø75 mm Ø50 mm Ø25 mm Ø13 mm Ø10mm Hårdhet HRC 70 60 50 40 30 20

SEGHÄRDNING Efter härdning i vatten eller olja anlöps materialet omedelbart 1 3 h i temperatur mellan 500 700 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

SEGHÄRDNINGSSTÅLENS HÄRDBARHET Jominydiagram för seghärdningsstål 60 55 50 Hårdhet HRC 45 40 35 30 CK45 (SS1672) 25CrMo4 (SS2225) 34CrMo4(SS2234) 42CrMo4(SS2244) 34CrNiMo6(SS2541) 30CrNiMo8 25 20 0 10 20 30 40 50 60 Avstånd från kyld ända, mm

SEGHÄRDNINGSSTÅL ANALYS SEGHÄRDNINGSSTÅL ENLIGT SS OCH EN 10083, SAMMANSÄTTNING C % Si % Mn % P % S %* Cr % Mo % Ni % SS11672 0,42/0,50 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 %

SEGHÄRDNINGSSTÅL ENLIGT EN 10083-3, MIN. BROTTGRÄNS R m, N/mm 2 1300 >1200 för hårt för riktning av stång efter seghärdningen 1200 1100 Brottgräns R m, N/mm 2 1000 900 800 700 25CrMo4 42CrMo4 34CrNiMo6 30CrNiMo8 600 500 400 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Rundstångs diameter, mm

SEGHÄRDNINGSSTÅL ENLIGT SS-NORM, MIN. BROTTGRÄNS R m, N/mm 2 1300 1200 1100 Brottgräns R m, N/mm 2 1000 900 800 700 600 SS2225-06 SS2225-03 SS2225-04 SS2225-05 SS2244-04 SS2244-05 SS2541-08 SS2541-03 SS2541-05 SS2541-04 500 400 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Rundstångs diameter, mm

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 SS2225-03 max. 100 700...850 500 17 60-205-250 SS2225-04 max. 100 800 950 600 15 55 235-285 25CrMo4 >40..100 700 850 450 15 60 50 - OVAKO >40..100 800 660 18,5 65 140 250 SS2244-04 max. 160 800 950 600 14 55-235-285 42CrMo4 >100 160 800 950 550 13 50 35 - OVAKO >100 160 860 710 17,5 58 95 270 SS2541-03 max. 250 900 1100 700 12 45 270-325 34CrNiMo6 >100 160 900 1100 700 12 55 45 - OVAKO >100 160 990 865 15,5 59 72 310

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 SS2541-03 R m 900-1100 N/mm 2, HB 270-325 - Gammal omvandlingstabell för stål ger hårdheten 267-325 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 18265 från 2004, egen tabell för seghärdat stål

Omvandling av brottgränskrav till hårdhet enligt EN ISO 18265, HB ny seghärdat 400 350 Hårdhet HBW 300 250 HB gammal HB ny 200 150 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 Brottgräns, R m N/mm 2

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

OLIKA BULTSTÅL STEEL/CLASS 8.8 10.9 42CrMo4 B7 1) L7 1) 42CrMo4 34CrNiMo6 STANDARD ISO 898-1 ISO 898-1 EN10269 ASTM A 193 ASTM A320 EN10083-3 EN10083-3 DIA, max mm M39 M39 M64 65 40 40 R m min, N/mm 2 830 1040 860 860 860 1000 1100 R m max, N/mm 2 1060 1200 1300 R p0,2 min, N/mm 2 660 940 730 720 725 750 900 A 4 min % 16 16 A 5 min % 12 9 14 11 10 Z min % 52 48 50 50 50 45 45 HB min 242 304 HB max 318 361 321 321 Impact KV min. J 27 27 27 / 40 27 35 45 Temp. o C -20-20 -100 / -40-101 +20 +20 1) B7 och L7 motsvarar AISI 4140 ~42CrMo4 analysmässigt

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

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.

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. 600-650 o C Idealstrukturen mjuk ferritmatris med jämnt fördelade globulära karbider Hårdhet i lågkolhaltigt stål under 140 HB, högkolhaltigt under 200 HB Behandlingstid 15 30 h Kräver noggrann kontroll av temperaturerna i processen

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

ETAPPGLÖDGNING AUSTENISERING 850 900 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

AVSPÄNNINGSGLÖDGNING Relativt kort glödgning under A1, t.ex. 1-2 h i 500 650 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

NY HÄRDUGN I SEG- HÄRDNINGSLINJEN I IMATRA FRÅN SARLIN 2009