YU ISSN 0372-8633
ZELEZARSKI ZBORNI K
Stran
VSEBINA	Vodopivec Franc — Metalurški inštitut
Ljubljana
RAZI9KAVA TVORBE A1N V JEKLU IN NJEGOVEGA VPLIVA NA DEFORMACIJSKO SPOSOBNOST MALOOGLJIČNIH JEKEL V VROČEM	121
Kuzman Karel — Kovaška industrija Zreče
A. Razinger — Železarna Jesenice POSEBNOSTI DOMAČIH JEKEL ZA HLADNO MASIVNO PREOBLIKOVANJE	135
Razinger Anton — Železarna Jesenice J. A r h — Železarna Jesenice RAZVOJ AVTOMATNIH JEKEL V ŽELEZARNI JESENICE	145
S t o c c a Bogdan, Mesec Janez — Železarna Jesenice
NERJAVNO JEKLO ZA TURBINSKE LOPATICE S 13 % Cr	153
TEHNIČNE NOVICE
V o do pivec Franc — Metalurški inštitut Ljubljana
1000 UR DELA NA ELEKTRONSKEM MIKRO-ANALIZATORJU NA METALURŠKEM INSTITUTU LJUBLJANA	159
Rodič Jože, J. P š e n i č n i k — Železarna Ravne
RAZVOJ TEHNOLOGIJE IN NOVIH VRST JEKEL NA PODROČJU HLADNEGA VTISKOVA-NJA	161
Arh Jože — Železarna Jesenice PRVA MEDNARODNA KONFERENCA O METALURGIJI VPIHAVANJA PRASNATIH MATERIALOV V GRODELJ IN JEKLO POD IMENOM »SCANINJECT« 9. IN 10. JUNIJA 1977 V MESTU LULEA NA ŠVEDSKEM	165
LETO 11 ŠT. 3-1977
ŽEZB BQ 11 (3) 121 — 168 (1977)
IZDAJAJO ZELEZARNE JESENICE, RAVNE, STORE IN METALURŠKI INSTITUT
ZELEZARSKI ZBORNIK
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 11	LJUBLJANA	SEPTEMBER 1977
Vsebina
Stran
Vodopivec Franc
Raziskava tvorbe A1N v jeklu in njegovega vpliva na deformacijsko sposobnost maloogljičnih jekel v vročem	121
UDK: 669.14.018.2:669-157-8 ASM/SLA: Ayn, N7b, Q23q
Kuzman Karel, Razinger Anton
Posebnosti domačih jekel za hladno masivno preoblikovanje	135
UDK: 669.14.081.265 ASM/SLA: CNg, CNm
Razinger Anton, Arh Joža
Razvoj avtomatnih jekel v Železarni Jesenice 145
UDK: 669.14.018.23 ASM/SLA: SGAJc
Stocca Bogdan, Mesec Janez
Nerjavno jeklo za turbinske lopatice	153
UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d
Tehnične novice
159
Inhalt
Seite
Vodopivec Franc
Untersuchungen iiber die Bildung von A1N im Stahl und dessen Einfluss auf . die Warmverformungsfa-higkeit der Kohlenstof-farmen Stahle.	121
UDK: 669.14.018.2:669-157-8 ASM/SLA: Ayn, N7b, Q23q
Kuzman Karel, Razinger Anton
Besonderheiiten der ein-heimischen Stahle fiir die Kaltmassivumformung 135
UDK: 669.14.081.265 ASM/SLA: CNg, CNm
Razinger Anton, Arh Joža
Entwicklung der Automa-tenstahle im Hiittenwerk Jeesnice	145
UDK: 669.14.018.23 ASM/SLA: SGA-k
Stocca Bogdan, Mesec Janez
Nichtrostender Stahl ftir Turbinenschaufeln mit 13 % Cr	153
UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d .
Technische Nachrichten 159
Contents
Page
Vodopivec Franc
Investigation of A1N for-mation in steel and his influence on the deforma-bility of low carbon steels	121
UDK: 669.14.018.2:669-157-8 ASM/SLA: Ayn, N7b, Q23q
Kuzman, Karel, Razinger Anton
Special characteristics of domestic steel for mass cold forming	135
UDK: 669.14.081.265 ASM/SLA: CNg, CNm
Razinger Anton, Arh Joža
The development of free cutting steels in Iron Work Jesenice	145
UDK: 669.14.018.23 ASM/SLA: SGA-k
Stocca Bogdan, Mesec Janez
Stainless steel with 13% Cr for turbine blades 153
UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d
Technical News	159
CoAep>KaHHe
Vodopivec Franc
HccAeAOBaHHfl 06pa30BaHHH AAM b ciaA-i h ero bahhhhh Ha cnocoGnocTb Ae<i>opMnpoBa-hhji maaoyraepoahctofl craAH b ropjmeiu coctoahhh.	121
UDK: 669.14.018.2:669-157-8 ASM/SLA: Ayn, N7b, Q23q
Kuzman Karel, Razinger Anton
OeoGeHHoeTH AOManiHHX CTa-Aeft AAH XOAOAHOH MaCCOBHofi AeiJiopMaijHH	135
UDK: 669.14.018.-265 ASM/SLA: CNg, CNm
Razinger Anton, Arh Joža
ABTOMaTHfcle CTaAH
UDK: 669.14.018.23 ASM/SLA: SGA-k
145
Stocca Bogdan, Mesec Janez
HepxcaBeiomafl ctaat aah ao-naxoK typ6hh c 13 % I^p 153
UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d
TexHH<iecTiie hobocth
159
For Avtomation and Process Technolofiy from conceptual design to turn key system
Control systems for material, materials management
Analyses laboratories
Electric are furnaces
Basic oxygen furnaces
(BOF) SIP Converter, AOD Converter
Energy dispateh and control
Pollution monitoring
Heat treating optimization
Tailor-made software and systems for your specific requirements
Za avtomacijo in procesno tehnologijo od idejnih zasnov do sistemov na ključ
Kontrolni sistemi za materialno gospodarstvo
Analitski laboratorij
Elektro obločne peči
Bazične kisikove peči
LD — konverter in kisikovi žilavilni postopki s pihanjem od spodaj AOD — konverter
Kontinuirno litje
Sistemi razdelitve in kontrole porabe energije
Krmiljenje čistilnih naprav
Optimizacija toplotne obdelave
Software in sistemi prilagojeni vašim posebnim zahtevam
PROCESS CORPORATION
P. O. Box 11528 PITTSBURGH, PA 15238
For more detailed Information please	Za podrobnejše informacije se, prosimo,
contact the European representative:	povežite z zastopstvom za Evropo:
USA
INTECO — Internationale Technische Beratung Ges. m. b. H. Bahnhofstrasse 9 8600 Bruck/Mur, Austria Telephone: (038 62) 53 1 10 Telex: 36 720
v
ELIM
ELEKTROINDUSTRIJSKA MONTAŽA JESENICE
Izvajamo:
elektromontažna dela na visokonapetostnih in nizkonapetostnih napravah ter elektroinstalacije v gradbeništvu
montažna dela ogrevalnih naprav
proizvodnja opremljenih in neopremljenih kovinskih omar razdelilno stikalne tehnike ter izdelava žerjavnih kabin in lažjih konstrukcij
Se priporočamo!
biro za urbanizem in stanovanjsko poslovanje jesenice n.sol.o.
jesenice c. maršala tita 18 žiro račun s.d. k. jesenice 51530-601-11758
Biro za urbanizem in stanovanjsko poslovanje Jesenice, n. sol.O., Titova 18, izvaja zaključna vodoinstala-terska in kleparska dela v gradbeništvu, kvalitetno In po ugodni ceni. Vsem interesentom se priporočamo.
(
TEHNIČNI
BIRO @ JESENICE
projektiranje in
konstruiranje strojno
metalurških
i
naprav
ŽELEZARSKI ZBORNIK
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 11	LJUBLJANA	SEPTEMBER 1977
Raziskava tvorbe AIN v jeklu	UDK: 6696™**
in njegovega vpliva na deformacijsko asm/sla: ayn, n?b, q23q
sposobnost maloogljičnih jekel v vročem
Franc Vodopivec
Deformacija pospešuje tvorbo AIN iz prenasiče-nega avstenita. Prisotnost izločkov AIN v jeklu v začetku deformacije zmanjšuje deformacijsko sposobnost in povečuje deformacijsko odpornost tem bolj, čim manjši so izločki. Aktivacijska energija za deformacijo ni odvisna od tega, ali je pred deformacijo AIN v izločkih ali pa v trdni raztopini v avstenitu.
1. UVODNI DEL
Aluminij je standarden dodatek za dezoksida-cijo in afinacijo jekel. Mnogo je razprav, v katerih se obravnava mehanizem in kinetika dezoksidacije staljenega jekla z Al, mnogo je tudi razprav o tem, kako Al, ali točneje povedano AIN, afinira avstenit-na in feritna zrna v malooglijčnih jeklih, ni pa bil dosedaj objavljen noben celovit opis obnašanja aluminijevega nitrida (AIN) med predelavo jekla pri padajoči temperaturi. V tem nekoliko bolj obširnem članku bomo rezumirali večletno delo na tem področju in poizkusili fizikalno metalurško utemeljeno razložiti to ponašanje na osnovi lastnih raziskav in literaturnih podatkov. Velja, da nekateri literaturni viri niso popolnoma utemeljeni s fizikalno-metalurškega stališča, kljub temu pa so še vedno osnova za udomačeno interpretacijo vpliva AIN na nekatere pojave pri predelavi jekla.
Ni naš namen, da bi razpravljali o mehanizmu zavornega učinka AIN na migracijo kristalnih zrn avstenita, torej na njegov afinacijski učinek. O tem obstajajo številni viri, katere smo analizirali v dveh že objavljenih razpravah (1,2).
Vse raziskave smo opravili na malooglijčnih jeklih, ki so bila izdelana in predelana v pločevino, debelo 15 mm, v železarni Jesenice.
Dr. Franc Vodopivec dipl. inž. je samostojni raziskovalec na Metalurškem inštitutu v Ljubljani
Sestava jekel je prikazana v tabeli 1. Tabela 1: Sestava jekel (%)
| C Mn Si Al N
A	0,08	0,25	0,36	0,073
B	0,19	1,46	0,46	0,047
C	0,22	1,30	0,35	0,055
D	0,21	0,29	1,20	0,032
E	0,11	0,49	0,23	0,029
F	0,09	0,36	0,20	0,051
0,0102
0,014 0,045 Nb 0,055 V
0,0105
0,105
0,063
0,073
Raziskave je omogočila večletna podpora RSS in železarne Jesenice, zasluga za določitve AIN gre Osojnik Andreji, ki je na metalurškem inštitutu v Ljubljani metodiko analize AIN v jeklu razvila do stopnje rutinske uporabe.
2. TOPNOST AIN V AVSTENITU IN
NJEGOVA TVORBA PRI OHLAJANJU IN
OGREVANJU JEKLA
Darken s sodelavci (3) je definiral analitsko odvisnost med količino Al in N, ki sta raztopljena v avstenitu, in temperaturo v obliki topnostnega produkta log (Al X N) = Kj + K2/T. V izrazu so: K[ in K2 konstanti ter T absolutna temperatura. Ta izraz je bil mnogokrat potrjen, vendar so precejšnje razlike v vrednosti posameznih koeficientov, katere so objavili različni avtorji. Zelo obširen pregled teh podatkov najdemo v ref. 4, pregled v nekoliko manjšem obsegu najdemo tudi v ref. 5.
Vrednost topnostnega produkta je odvisna od sestave jekel, ni pa zanemarljiva tudi razlika, ki je lahko posledica metodike določanja AIN. Izločki AIN so v jeklih veliki približno med 50 in 10 000 A.
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Raziskave tvorbe AIN v jeklu in njegovega vpliva na deformacijsko sposobnost raaloogličnih jekel v vročem
Njihova velikost je odvisna od temperature nastanka (6,13). Beeghly je razvil metodiko za izolacijo AIN iz jekla, često pa je vprašljivo, koliko lahko filtriranje zagotovi, da bo analiza zajela tudi najmanjše delce ter bo tako kvantitativna in ne bo zajela samo večjih izločkov.
Na sliki 1 je prikazana topnost AIN v dveh jeklih po analizah, ki so bile opravljene na Metalurškem inštitutu v Ljubljani. Analize so bile izdelane v obeh jeklih ob istem času, zato lahko predpostavimo, da so eventualna analitska odstopanja pri obeh jeklih enaka. Torej je topnost AIN resnično odvisna od sestave jekla.
	
	
1 1 1 1	1 1 1 1
Slika 1
Topnost AIN v dveh jeklih. Spodnja črta predstavlja topnostni produkt za jeklo A, zgornja pa topnostni produkt za mikrolegirano jeklo B
Fig. 1
Solubility of AIN in 2 steels. Lovver line represents the solubility product in steel A and upper line in steel B
Velja, da je v jeklih, ki imajo do 0,04 % topnega Al in 0,01 % N, pri 1250° C ves AIN v trdni raztopini v avstenitu, hitrost izotermnega raztapljanja pa je razmeroma hitra (5,8). Že dolgo je znano, da se pri ohlajanju jekla izloča AIN iz prenasičenega avstenita z veliko histerezo (9). Na sliki 2 smo za dve jekli vrisali teoretično topnost, izračunano po dveh različnih virih, in količino AIN, ki je nastala pri počasnem ohlajanju obeh jekel s topilne temperature 1300° C, pri kateri je bil ves AIN v trdni raztopini v avstenitu. Med teoretično topnostjo in resnično količino AIN v ohlajajočem se avstenitu je velika razlika. Proces izločanja se začne pri temperaturi transformacije avstenita (si. 3), vendar tudi tedaj količina AIN bistveno ne zraste. Ni mogoče opredeliti, koliko količina AIN v feritu odstopa od topnosti, ker ni zanesljivih podatkov za topnost AIN v feritu. Zanimivo je, da se po prehodu premenske temperature količina AIN znova zmanjša. To potrjuje, da se po transformaciji avstenita v ferit del AIN znova raztopi v feritu in precipitira pri nižji temperaturi (32).
Na sliki 4 je prikazana količina AIN v mehkem jeklu v odvisnosti od trajanja izotermnega ogrevanja pri temperaturah 1000 in 840° C, pri čemer je bilo jeklo enkrat ohlajeno neposredno s topilne temperature 1300° C na temperaturo izločanja, dru-
Slika 2
Jekli C in D. Teoretična topnost (krivulja a), izračunana po podatkih iz dveh različnih virov in količina Al, ki je vezan v AIN v jeklu, ki je bilo s topilne temperature počasi ohlajeno do določene temperature in kaljeno (krivulji b). Ohlajanje med 1300 in 800 "C je trajalo približno 2 uri
Fig. 2
Steels C ind D. Theoretical solubility (courbe a) calculated from references data and Al bound in AIN in steels slowly cooled from solution temperature to different temperatu-res and quenched (courbe b). Cooling time between 1300 and 800 "C aproximative!y 2"
Slika 3
Vpliv počasnega ohlajanja na količino AIN, ki se je izločil iz trdne raztopine v jeklih C (krivulja M) in D (krivulja N). Vzorci so bili ogrevani pri topilni temperaturi 1300 "C 2 uri, ohlajeni v peči do določene temperature in kaljeni. Srednja krivulja kaže temperaturo prekinitve ohlajanja v peči in kaljenja
Fig. 3
Influence of sIow cooling on quantity of AIN precipitated in steels C (courbe M) and D (courbe N). Samples annealed 2h at solution temperature 1300 °C, fournace cooled to different temperatures and quenched. The middle courbe shows the quenching temperatures.
gič pa je bilo gašeno s temperature raztapljanja in nato ponovno ogreto na temperaturo izločanja.
Različen način ogrevanja na izločilno temperaturo je povzročil precejšnjo razliko v hitrosti nastajanja AIN. Hitrost nastanka nove faze, ki nastane z izločanjem iz trdne raztopine pri konstantni temperaturi, torej tudi hitrost izotermne tvorbe AIN, je odvisna od dveh parametrov: od hitrosti difuzije sestavnih elementov in od hitrosti nuklea-cije nove faze. Analitično je mogoče kinetiko izločanja opisati z eksponencialno funkcijo, ki zajema proces nukleacije in proces difuzijske rasti kali.
2EZB 11 (1977) štrv. 3
10 OB 0.6 O. A 0.2
lh)
Slika 4
Jeklo E. Vpliv trajanja ogrevanja pri 1000 in 840 °C na delež teoretično možne količine A1N, ki se je izločil iz trdne raztopine v avstenitu. Po topilnem ogrevanju pri 1300 °C je bil del vzorcev neposredno ohlajen na temperaturo izločanja, drugi del pa je bil kaljen in ponovno ogret na temperaturo izločanja
Fig. 4
Steel E. Influence of isothermal annealing at 1000 and 840 °C on the part of theoretical AIN content precipitated from austente. Part of samples was directly cooled to precipitation temperature after solution annealing at 1300 "C and part vas quenched from solution temperature and reheated to precipitation temperature
Iz oblike kinetičnih odvisnosti na si. 4 lahko opredelimo vzrok za počasno izločanje po neposredni ohladitvi s topilne temperature. Hitrost difuzije Al in N v avstenitu pri določeni temperaturi ni odvisna od tega, ali jeklo ohladimo z višje temperature ali pa ga na isto temperaturo ogrevamo s sobne temperature. Torej razlika v hitrosti tvorbe AIN ne more biti posledica difuzivnosti sestavnih elementov, temveč je posledica razlike v hitrosti nukleacije AIN. Ohladitev jekla s topilne na sobno temperaturo in ponovno ogrevanje na temperaturo izločanja ustvari mnogo kali, ki omogočijo, da se proces tvorbe AIN hitro konča in količina AIN doseže vrednost, ki jo definira topnostni produkt za isto temperaturo.
V	začetku izotermnega zadržanja po neposredni ohladitvi s temperature topilnega ogrevanja je kratka inkubacijska doba. Nanjo opozarjamo zato, ker jo bomo pri nadaljevanju tega dela izkoristili za preizkuse preoblikovalnosti.
3. TVORBA AIN MED DEFORMACIJO
AVSTENITA
3.1 Tvorba AIN v deformiranem avstenitu
V	prejšnjem odstavku smo obravnavali tvorbo AIN v rekristaliziranem avstenitu, med predelavo pa prihaja do deformacije in mehčanja jekla, kar povečuje nestabilnost trdne raztopine AIN v avstenitu in pospešuje normalno in diskontinuirno, oz. medfazno precipitacijo. Do take precipitacije prihaja na transformacijski površini med transformacijo avstenita v ferit in perlit (11).
Da bi opredelili vpliv deformacije in rekristalizacije na stabilnost prenasičene raztopine AIN v avstenitu, smo vzorce jekla po topilnem ogrevanju pri 1300° C ohladili na temperaturi 1000 in 840° C,
jih pri tej temperaturi v enem prehodu med valji deformirali za približno 58 % in nato zadržali pri tej temperaturi do 40 minut (si. 5). Ker smo o rezultatih teh preizkusov že poročali (12), jih bomo
Slika 5
Jeklo E. Vpliv trajanja ogrevanja deformiranega in nedefor-miranega jekla na količino nastalega AIN. Po topilnem ogrevanju so bili vzorci, ohlajeni na temperaturi 1000 oz. 840 "C, deformirani ali ne, izotermno zadržani in kaljeni v vodi
Fig. 5
Steels E. Influence of isothermal annealing lentgh on the quantity of precipitated AIN in deformed and underformed steel. After solution treatment samples vvere cooled to 1000, resp. 840 °C, ev. deformed, isothermally annealed and quenched
le na kratko povzeli. V nedeformiranem jeklu je v začetku izotermnega zadrževanje že preje omenjena kratka inkubacijska doba, v kateri kemijska analiza ne pokaže, da bi prišlo do tvorbe AIN. Po tej inkubacijski dobi se začne tvoriti AIN s hitrostjo, ki je odvisna od hitrosti nastanka kali in je pri 840° C mnogo večja, kot pri 1000° C. Deformacija, oz. statična rekristalizacija avstenita, ki se izvrši za deformacijo, povzroči, da hitro nastane določena količina AIN, ki je tem večja, čim nižja je temperatura. Čim je odpravljena energija, ki jo je deformacija vnesla v kristalno mrežo avstenita, je kinetika izločanja enaka kot v nedeformiranem jeklu in tvorba AIN postane odvisna od hitrosti procesa nukleacije, podobno kot v nedeformiranem jeklu. Kljub sorazmerno veliki redukciji je nastala v deformiranem jeklu razmeroma majhna količina AIN. Vprašanje je, kako poteka tvorba AIN pri valjanju, ko si redukcije debeline valjanca in statična rekristalizacija avstenita zaporedno sledijo pri padajoči temperaturi. Iz slike 4 in njenega tolmačenja lahko ekstrapoliramo sklep, da je mogoče pričakovati po vsaki redukciji in rekristaliza-ciji stopnjasto povečanje količine AIN. Količina AIN, ki se pri vsaki redukciji debeline izloči iz trdne raztopine, pa je pri padajoči temperaturi čedalje manjša, kajti prenasičenje se zmanjša po vsaki stopnji. Med valjanjem izločanje ne poteče do ravnotežne topnosti, temveč ostane vedno v pre-nasičeni trdni raztopini še nekaj AIN. Izkušnje namreč kažejo, da se količina AIN, ki jo je mogoče določiti po kemijski poti, poveča po normalizaciji maloogljičnega jekla.
Preiskave v elektronskem mikroskopu ne kažejo, da bi bila bistvena razlika v velikosti AIN pre-cipitatov med deformiranim in nedeformiranim
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Raziskave tvorbe AIN v jeklu in njegovega vpliva na deformacijsko sposobnost maloogličnih jekel v vročem
manjša, zato ter zaradi sorazmerno majhne povečave posnetkov na njih ni razločiti izločkov z velikostjo pod približno 60 A.
Na nobenem posnetku ni videti, da bi pospešen razpad trdne raztopine zaradi deformacije in njej sledeče rekristalizacije imel za posledico spremembo oblike izločkov ali njihove razporeditve v avstenitu.
Po 4-urnem ogrevanju pri 1000° C zrasteta velikost in gostota precipitatov le malo (si. 8). Poprečna velikost izločkov na si. 8 je 342 A. Po daljšem izotermnem zadržanju se pojavijo tudi nizi izločkov po kristalnih mejah (si. 9) in posamezni pali-
Slika 8
Jeklo E. Pov. 6000 X. Ekstrakcijska replika prelomne površine. Vzorec je bil 4 ure zadržan pri 1000 "C po neposredni ohladitvi s topilne temperature. Izločeno ca. 0,01 % AIN
Fig. 8
Mag. 6000 x. Steel E. Fracture extraction replica. Underfor-med steel vvas 4h retined at 1000 "C after direct cooling from solution temperature. rPecipitated OIN nearly 0,01 °/o
Slika 9 Isti vzorec kot slika 8
Fig. 9 Same sample as fig. 8
Slika 7
Jeklo E. Pov. 6000 X. Ekstrakcijska replika prelomne površine. Vzorec je bil deformiran in 20 minut zadržan pri 1000 °C po neposredni ohladitvi s topilne temperature. Izločeno približno 0,004 % AIN
Fig. 7
Steel E. Mag. 6000 x. Fracture extraction replica. Deformed steel vvas 20 min. annealed at 1000 "C after direct cooling from solution temperature. Precipitated AIN nearly 0,004 °/o
bližno enako količino AIN, ki je bilo zadržano 20 min. pri 1000° C. Povprečna velikost izločkov na si. 6 je 297 A, na sliki 7 pa 274 A. Verjetno pa je resnična povprečna velikost izločkov nekoliko
jeklom. Na slikah 6 in 7 vidimo drobne izločke AIN v nedeformiranem jeklu, ki je bilo zadržano 40 min. pri 1000° C, in v deformiranem jeklu s pri-
Slika 6
Jeklo E. Pov. 6000 X. Ekstrakcijska replika prelomne površine. Nedeformirani vzorec je bil 40 minut zadržan pri 1000 "C po neposredni ohladitvi s topilne temperature. Izločeno približno 0,004 °/o AIN
Fig. 6
Mag. 6000 x. Steel E. Fracture extraction replica. Unde-formed steel vvas 40 min. annealed at 1000 °C after direct cooling from solution temperature. Precipitated AIN nearly 0,004 %
ZEZB U (1977) štrv. 3
časti precipitati, ki so bistveno večji od povprečja. Paličasti izločki dosegajo dolžino do 2 mikrona in debelino do 0,15 mikrona (si. 10).
Isti vzorec kot slika 8
Fig. 10 Same sample as fig. 8
Velja torej, da prihaja pri podaljšanju izločilnega ogrevanja do povečanja količine A1N, do počasne rasti vseh izločkov in do pospešene pali-časte rasti posameznih izločkov. Paličasta rast izločkov je omenjena tudi v literaturi (13, 29, 30).
3.2 Tvorba AIN med vrtilno deformacijo
avstenita
Težko je doseči, da bi predelava jekla z valjanjem potekala izotermno, in slediti, kako naraščajoča deformacija vpliva na proces izločanja AIN
100 80 60
20
1 (h) 2 Slika 11
Jeklo A. Vpliv trajanja ogrevanja pri 1300 "C na količino A1N v austenitu. Na ordinati je razmerje med količino A1N v izločkih in celotno količino A1N v jeklu
Fig. 11
Steels A. Influence of annealing lentgh at 1300 "C on A1N content in austenite. On ordinate we find the proportion between A1N in form of precipitates and total A1N content in steel
iz prenasičenega avstenita. Lažje je mogoče to ugotoviti s torzijskimi preizkusi, pri katerih je mogoče izvršiti brez težav izotermno deformacijo in doseči pri tem poljudno stopnjo deformacije. Pri preizkusih smo valjaste vzorce, ki se uporabljajo za preizkus preoblikovalnosti pri torzijski deformaciji (31), najprej ogrevali v deformacijski pečici eno uro pri 1300° C, dosegli popolno raztopi-tev A1N v avstenitu (si. 11), nato pa vzorce hitro ohladili na temperaturo deformacije 1000 do 1200° C, izvršili določeno deformacijo pri izbrani temperaturi, nato pa preizkušance hitro vzeli iz peči in gasili v vodi. Ugotovili smo (14), da je v temperaturnem intervalu med 915 in 1100° C približno 10 min. dolga nukleacijska doba, v kateri kemijska analiza pokaže konstantno količino A1N v avstenitu (si. 12), ki ustreza slepi vrednosti analitične metode.
no-1----1---
% h
° 1300°C,2 —~1100°C
BO-- . i300°C,2h-~XXX)°C
A 1300°C,2h—~915°C
60---
•SO----
x--—-
0	JO	20 (min) 30
Slika 12
Jeklo A. Vpliv zadrževanja pri različnih temperaturah po ohladitvi s topilne temperature na količino precipitiranega A1N. Ista ordinata kot na si. 11
Fig. 12
Steel A. Influence of isothermal retaining at different tem-peratures after cooling from solution temperature on the content of precipitated A1N. Same ordinate as in fig. 11
	770O°C, n/t=9/i	71/0
14—-	o 7j5mm	
	f	
0	10 (n) 20	30
Slika 13
Jeklo A. Vpliv stopnje deformacije (izražene v številu vrtljajev) na količino izločenega AIN pri 1100 "C. Hitrost deformacije: 9 vrt/min. Ordinata je ista kot na si. 11. Oznaki 8,5 in 7,5 pomenita, da je AIN določen iz slojev, ki so bili ostruženi pri teh debelinah iz deformiranega preiskušanca z debelino 10 mm
Fig. 13
Steel A. Influence of increasing strain (expressed as revo-Iutions number) on the concent of precipitated AIN at 1100 °C. Strain rate 9 rev./min. ame ordinate asS in fig.ll. Marks 8,5 and 7,5 signify that AIN was analysed from layers at such diameter from deformed samples of diame-ter 10 mm
o 1300°Cl2h—n00°C		
	2 XXX 1300°Cj 2 —915	1°C °c
		
		r
—---A----		
M------	i——	
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Raziskave tvorbe AIN v jeklu in njegovega vpliva na deforraacijsko sposobnost maloogličnih jekel v vročem
Pri povečanju deformacije avstenita od 1 do 30 vrtljajev zraste količina AIN le za približno 10 % (si. 13). Pri konstantni velikosti deformacije poveča sprememba hitrosti deformacije od 1 do 74 vrtljajev na minuto količino precipitiranega AIN za približno 20 % (si. 14). Zanimivo in morda presenetljivo je dejstvo, da pri isti hitrosti in stopnji deformacije sprememba temperature deformacije ne vpliva zaznavno na količino precipitiranega AIN (si. 15), kljub temu, da se v istem temperaturnem intervalu spremeni prenasičenje avstenita z AIN.
Slika 14
Vpliv hitrosti deformacije na delež precipitiranega AIN pri 1100 °C. Oznake so iste kot na si. 13
Fig. 14
Steel A. Influence of deformation rate on the content of precipitated AIN at 1100 "C. Same marks and ordinate as in fig. 13.
Slika 15
Jeklo A. Krivulja A predstavlja topnost AIN, krivulja B pa količino AIN, ki je pri različnih temperaturah precipi-tirala pri deformaciji, ki ustreza 10 vrtljajev (izjema je preiskušanec, ki je bil deformiran 6,5 vrtljajev pri 1000 "C). Hitrost deformacije 9 vrt/min
Fig. 15
Steels A. Courbe A shows the AIN so!ubiIity and courbe B AIN content precipitated at different temperatures at con-stant deformation 10 rev. (deformation at 1000° Cwas 6,5 rev.). Deformation rate 9 rev./min.
Torej tudi vrtilna deformacija pospeši izločanje AIN iz prenasičenega avstenita. Zanimivo je, da naraščanje stopnje izotermne deformacije, sprememba v hitrosti deformacije in sprememba temperature deformacije ne vplivajo pomembno na količino nastalega AIN. Ker predpostavljamo,
da se s tem, da v kristalno mrežno avstenita vnesemo več energije v obliki povečane stopnje deformacije in povečane hitrosti deformacije, bistveno ne spremeni hitrost difuzije Al in N na precipita-cijska jedra, lahko sklepamo, da spremembe v pogojih deformacije ne povzročijo bistvene razlike v gostoti nastalih kali.
V začetku deformacije je avstenit bogat z AIN v prenasičeni trdni raztopini. Že majhna deformacija sproži nastanek določene količine AIN in razredči trdno raztopino, s tem se zmanjša prenasiče-nost in hitrost nukleacije, ne glede na razliko v količini energije, ki je vnesena v kristalno mrežo z različno stopnjo in hitrostjo deformacije. Lahko torej končno sklepamo, da je hitrost nastanka odvisna predvsem od količine AIN, ki je v trdni raztopini v avstenitu, in ne od prenasičenja. Naši preizkusi so bili preveč kratkotrajni, da bi lahko prišel do izraza vpliv razlike v hitrosti difuzije, ki raste z naraščanjem temperature deformacije, zaradi česar bi se mogoče spremenila odvisnost na si. 14.
3.3 Dinamična poprava avstenita in
tvorba AIN
Pri vrtilnem deformacij skem preizkusu avstenita je v začetnem delu linearna odvisnost med stopnjo deformacije in odporom proti deformaciji. To je perioda utrditve avstenita. Njej sledi para-bolična perioda, v kateri naraščojočo utrditev zmanjšuje dinamična poprava. Pri tej popravi velika koncentracija vrzeli in visoka temperatura omogočata plezanje in prečno drsenje dislokacij. To omogoča, da dislokacij e obidejo zapreke, katere ustvari utrditev avstenita, omogoča pa tudi srečanje in anihilacijo nasprotnih dislokacij ter zmanjšanje njihove gostote in zmanjšanje utrditve kovine (15). Po dosegu maksimalne utrditve, oz. strižne napetosti, ki se iz nje izračuna (27), se odpor avstenita proti deformaciji zmanjša na približno konstantno vrednost zaradi dinamične rekristalizacije (16), ki poteka paralelno z naraščajočo deformacijo. Preizkuse smo napravili pri temperaturah 1000 in 1100° C, ker smo pričakovali, da v tem temperaturnem intervalu ne bo bistvene razlike v količini in velikosti izločkov AIN, eventualno nastalih med deformacijo. Hitrosti deformacije so bile 0,4, 1,2 in 3,5 vrt./min. Bile so razmeroma majhne zato, da je bilo mogoče zanesljivo grafično registrirati začetni del odvisnosti stopnja deformacije — deformacij ska utrditev. Preizkuse smo opravili po predhodnih toplotnih obdelavah istega jekla, ki so zagotovile, da je bil v začetku deformacije AIN v trdni raztopini, drugič pa v obliki izločkov, ki so nastali z dveurnim izotermnim žar-jenjem pri 600° C. Po podatkih iz vira (6) naj bi pri tem ogrevanju nastali izločki s povprečno velikostjo 50 A. Tega nismo preverili. Avstenit z AIN v prenasičeni trdni raztopini smo dosegli kot v
ŽEZB 11 (1977) štrv. 3
točki 3.2, s tem da smo preizkušance ohladili s temperature topilnega ogrevanja 1300° C neposredno na temperaturo deformacije.
Rezultate kažeta sliki 16 in 17. Po začetni linearni periodi se vzpostavi parabolična odvisnost med stopnjo deformacije, oz. trajanjem deformacije pri stalni hitrosti (t) in odporom proti deformaciji, ki je izražen z deformacijskim momentom (M).
Slika 16
Jeklo A. Vpliv trajanja deformacije pri konstantni hitrosti (torej konstantnega naraščanja deformacije) na odpornost jekla proti deformaciji, ki je predstavljana z deformacij-skim momentom. Hitrost deformacije 3,5 vrt/min. Krogi: preiskušanci z AIN v raztopini v austenitu v začetku deformacije, trikotniki-preiskušanci z AIN v izločkih v začetku deformacije
Fig. 16
Steel A. Influence of deformation at constant rate (thus influence od constant deformation increase) on steel resi-stence to deformation expressed as deformation torque. Deformation rate 3,5 rev./min. Circles — specimens vvith AIN in solid solution in austenite at deformation start, tri-angles — specimens vvith AIN in precipitates at deformation start
°)23456789V
Slika 17
Jeklo A. Enako kot si. 16 pri različnih hitrostih deformacije 0,4; 1,2 in 3,5 vrt/min
Fig. 17
Same as fig. 16 at different deformation rates 0,4; 1,2, and 3,5 rev/min
Analitični izraz za to odvisnost je: M = K3 + K41*
V	izrazu sta K3 in K4 konstanti.
V	avstenitu, v katerem je bil v začetku deformacije AIN v obliki izločkov, se enaka parabolična odvisnost ohrani, dokler ni dosežen maksimalni deformacij ski moment, torej do začetka dinamične rekristalizacije. Odvisnost je podobna pri avstenitu, ki ima v začetku deformacije AIN v trdni raz-
topini, le da je parabolični del sestavljen iz dveh delov, A in B dela. V delu B je poprava hitrejša, saj v njej raste deformacij ski moment počasneje kot v periodi A. Analitično se to izraža v spremembi vrednosti konstant K3 in K4. Proces dinamične poprave je hitrejši v jeklu, ki ima ob začetku deformacije AIN v izločkih, sproži pa se pri večji strižni napetosti. Na sliki 17 vidimo, da se začne dinamična poprava in se izvrši prehod iz faze A v fazo B pri tem manjši deformaciji, čim manjša je hitrost deformacije. To pomeni, da je proces dinamične poprave odvisen od dveh parametrov: od stopnje deformacije in od hitrosti deformacije.
Prisotnost izločkov AIN v avstenitu med deformacijo istočasno poveča deformacij sko utrditev in hitrost dinamične poprave. Upoštevati moramo, da ima jeklo z izločki AIN manjša kristalna zrna avstenita kot jeklo, ki je bilo brez izločkov v začetku deformacije (si. 18 in 19). Večja utrditev tega jekla, ki se izraža v večjem deformacijskem mo-
Slika 18
Pov. 50 X. Jeklo A. Mikrostruktura po naslednji toplotni obdelavi: topilno ogrevanje 1 uro pri 1300 "C, gašenje, izločilno ogrevanje 2 uri pri 600 "C, gašenje, ogrevanje 5 minut pri 1000 °C in gašenje
Fig. 18
Mag. 50 x. Steel A. Microstructure after follovving thermal treatment: solution annealing lh at 1300 °C, quenching, pre-cipitation annealing 2" at 600 °C, quenching, 5 min. heating at 1000 "C and quenching
Slika 19
Pov. 50 X. Jeklo A. Mikrostruktura po naslednji toplotni obdelavi: Ogrevanje 1 uro pri 1300 'C, ohladitev na 1000 "C, zadržanje 5 minut in gašenje
Fig. 19
Mag. 50 x. Steel A. Microstructure after follovving thermal treatment: solution annealing lh at 1300 °C, direct cooling to 1000 "C, retaining 5 min. and quenching
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Raziskave tvorbe AIN v jeklu in njegovega vpliva na deformacijsko sposobnost maloogličnih jekel v vročem
mentu, nastaja zato, ker izločki AIN zavirajo gibanje dislokacij, pa tudi zato, ker finozrnata mikrostruktura lahko vskladišči večjo deformacijo kot grobozrnata (17). Večja hitrost dinamične poprave v avstenitu z izločki je lahko rezultat učinka večje napetosti, finejših zrn in prisotnosti izločkov, vendar deleža posameznih dejavnikov ni mogoče ovrednotiti. Mehanizem, po katerem bi lahko izločki AIN pospeševali dinamično popravo, ni poznan, gotovo pa je njihov vpliv vsaj deloma indirekten in se kaže v večji utrditvi jekla. Večja energija kristalne mreže, katere znak je večji odpor jekla proti deformaciji, pospeši proces dinamične poprave zaradi večje koncentracije vrzeli v kristalni mreži. Lažje je razložiti učinek velikosti kristalnih zrn. rKistalne meje delujejo v procesu poprave kot neke vrste požiralniki dislokacij in točkastih napak. Čim večja je gostota kristalnih mej, tem večja je možnost, da se dislokacija in vrzel vanjo ujameta, zato je poprava hitrejša. Dinamična poprava avstenita je termično aktiviran proces, zato je mogoče iz kinetičnih odvisnosti na si. 16 izračunati aktivacijsko energijo (Q) za popravo pri naraščajoči strižni napetosti s pomočjo Arheniusove odvisnosti. Merilo za hitrost poprave je naklon premic na si. 16. Razmerje med hitrostjo poprave (pt/p2) pri obeh temperaturah (T, in T2, °K) predstavlja naslednji analitski izraz, ki je razvit iz Arheniusove odvisnosti:
log PiM = f- (j2 -
Račun da za avstenit, ki je imel izločke v začetku deformacije, aktivacijsko energijo Q = 69 kcal/mol, za avstenit brez izločkov v fazi A Q = 68,5 kcal/mol, v fazi B pa Q = 50 kcal/mol. Prvi dve vrednosti se zadovoljivo ujemata s podatki, katere literatura navaja za aktivacijsko energijo samodifuzije v avstenitu (18). To potrjuje, da kontrolira dinamično popravo avstenita z izločki in brez izločkov gibanje vrzeli. V avstenitu, ki je bil brez izločkov v začetku deformacije, je aktivacij-ska energija znatno manjša v fazi B. Domnevamo, da uktreza prehod med fazo A in fazo B v odvisnosti med trajanjem deformacije in utrditvijo začetku tvorbe izločkov AIN iz prenasičenega avstenita (19), verjetno nukleaciji precipitatov. Ni jasno, kako to začetno izločanje lahko pospeši dinamično popravo, posebno še zato, ker ni nobene bistvene spremembe v utrditvi v avstenitu in ker je aktiva-cijska energija bistveno manjša, kot v fazi A. Ne da bi poznali mehanizem interakcije, lahko ugotovimo, da z začetkom tvorbe izločkov AIN pride do bolj učinkovitega odstranjevanja deformacijske utrditve avstenita z dinamično popravo.
3.4 Deformacijska sposobnost avstenita
Vrtilni preizkus se je uveljavil kot zelo primeren za ovrednotenje deformacijske sposobnosti kovinskih materialov, zato smo ga uporabili, da bi
opredelili, kako vpliva razlika v obliki prisotnosti AIN v jeklu, izločki različne velikosti in trdna raztopina na deformacijsko odpornost avstenita.
Uvodni preizkusi so pokazali (20), da je ta metoda za ovrednotenje preoblikovalnosti jekla dovolj občutljiva, da pokaže razlike v predelovalno-sti, ki so v istem jeklu v zvezi s stanjem AIN v avstenitu.
Deformacijske preizkuse smo napravili v intervalu temperature 950 do 1150° C z namenom, da bi zagotovili, da se ni bistveno spremenila velikost izločkov med kratkotrajnim ogrevanjem za deformacijo pri določeni temperaturi, ni pa mogoče seveda izključiti možnosti, da se velikost izločkov ni spremenila zaradi deformacije. Zaradi deformacije je prišlo do pospešene tvorbe AIN precipitatov iz prenasičenega avstenita, o čemer smo razpravljali v točki 3.2.
Iz jekla smo pripravili tri vrste vzorcev: ena vrsta vzorcev je bila ohlajena na temperaturo deformacije neposredno s temperature topilnega ogrevanja pri 1300° C, drugi dve vrsti pa sta bili po topilnem ogrevanju gašeni in 2 uri izločilno žar j eni pri 600 in 1000° C.
Po podatkih iz literature naj bi nastali pri nižji temperaturi izločki z velikostjo povprečno 50 A, pri višji temperaturi pa izločki z velikostjo povprečno 200 A (6). Meritve na posnetkih 6 in 8 kažejo povprečno velikost AIN izločkov 270 do 300 A, kar se dobro ujema z literaturnim podatkom.
Iz povprečne velikosti (d) lahko na osnovi poznane količine AIN (f) izračunamo tudi medsebojno oddaljenost (I) izločkov po izrazu:
Če upoštevamo volumski delež AIN f = 0,08 ter velikosti 50 in 200 A, dobimo povprečno medsebojno oddaljenost izločkov 90 A po izločilnem ogrevanju pri 600° C, po izločilnem ogrevanju pri 1000° C pa 370 A. Preizkusi so bili opravljeni pri hitrosti deformacije 3,5 14 in 74 vrt./min. Večjih hitrosti nismo uporabljali zato, ker ni bilo mogoče grafično registrirati odvisnosti deformacija — odpornost proti deformaciji, manjših hitrosti pa nismo uporabili, da bi preizkusi ne trajali predolgo.
Slika 20 kaže, da narašča deformacijska sposobnost, oz. njej ustrezna strižna deformacija (27), eksponentialno z naraščanjem temperature, kar se ujema s podatki iz literature (18). Deformacijska sposobnost je tem večja, čim večja je hitrost deformacije, kar potrjuje literaturne navedbe (33). Največjo deformabilnost ima avstenit, ki je bil v začetku deformacije brez izločkov, ki je torej imel AIN v trdni raztopini; manjšo deformacijsko sposobnost ima jeklo, v katerem so pred začetkom deformacije izločki nastali pri izločilnem žarjenju pri 1000° C in končno ima najmanjšo deformabilnost avstenit z izločki, ki so nastali pri predhod-
ŽEZB 11 (1977) štrv. 3
o « •	130CC.2" —
□ a ■	I300'c,2h~20°c^t000°c,2h~
a A *	1300°C,2h~ 20°C —600°C, 2h — 20°C -
-oni	r .0.0226 t
•	o a	t.o.omo t
•	■ A r«0>55 s
Slika 20
Jeklo A. Vpliv temperature deformiranja na število vrtljajev (n) oz. ustrezno strižno deformacijo (y) do preloma. Toplotne obdelave so navedene v sliki. Hitrosti deformacije (r) 3,5; 14 in 74 vrt/min
Fig. 20
Steel A. Influence of deformation temperature on revolu-tions number (n) and the corresponding shear deformation (y) till fracture. Thermal treatments are indicated in the figure. Deformation rates (y) 3,5; 14, and 74 rev./min.
nem izločilnem žarjenju pri 600° C. Lahko torej ugotovimo, da nastajanje izločkov med deformacijo, v prejšnjih točkah smo razložili, kako deformacija pospeši nastanek nitrida, manj zmanjšuje deformacijsko sposobnost avstenita, kot prisotnost izločkov AIN v jeklu v začetku deformacije. Izločki zavirajo premikanje kristalne meje s silo P! = 3 f . s/d (21). V izrazu so: f — volumski delež faze, ki tvori izločke, s — površinska napetost avstenita in d — povprečna velikost izločkov. Torej je nzavorna sila tem večja, čim več je faze, ki tvori izločke in čim manjši so izločki. Predpostavljamo lahko, da izločki s podobno silo zavirajo migracijo rekristalizacijske fronte, zato povečujejo utrditev avstenita ter zmanjšujejo njegovo deformabilnost. Boljšo preoblikovalnost jekla, ki je bila ob začetku deformacije brez izločkov, bi lahko raložili na dva načina: z manjšo količino AIN, ki nastane med deformacijo (glej točko 3.1), ali pa s predpostavko, da so večji izločki AIN, ki nastanejo med deformacijo.
Izločki niobijevega karbonitrida, ki nastanejo v deformiranem avstenitu, so manjši kot izločki, ki nastanejo pri isti temperaturi v rekristalizira-nem avstenitu (17). Naše meritve izločkov so bile premalo sistematične, da bi opredelili, kako deformacija vpliva na velikost izločkov. Na osnovi prejšnjega vira pa sklepamo, da so ti izločki lahko samo manjši kot tisti, ki nastanejo med izločilnim ogrevanjem nedeformiranega jekla. Zato moremo boljšo preoblikovalnost razložiti najverjetneje s tem, da ima avstenit, ki je imel v začetku deformacije AIN v trdni raztopini, boljšo deformabilnost zato, ker je v njem manjši del teoretično možne količine AIN vezan v izločkih.
Rekristalizacija povzroča pospešeno izločanje. To povečuje gonilno silo za dinamično rekristaliza-cijo za delež P2, ki se izračuna iz izraza P, = v RT luc,/c2 (34). V izrazu pa so: v — število molov faze, ki se izloča na mol osnove, R — plinska konstanta, T — absolutna temperatura, C! in c2 — koncentracija faze, ki se izloča v trdni raztopini pred rekri-stalizacijsko fronto in za njo.
Količina AIN je majhna, zato je tudi majhno povečanje gonilne sile za rekristalizacijo zaradi diskontinuirne precipitacije. Točen izračun pokaže, da je sila P2 za približno 2 reda velikosti manjša kot druge sile, ki oblikujejo gonilno silo za rekristalizacijo (35). Na osnovi tega domnevamo, da je dovoljeno zanemariti neposreden vpliv izločanja AIN na rekristalizacijo in deformabilnost avstenita.
V začetku deformacije je bila različna mikro-struktura avstenita v vzorcih različne vrste, oz. pravilneje povedano, je bila različna velikost avstenitnih zrn. Mikroskopska preiskava je pokazala, da pravzaprav ni razlike v velikosti zrn med obema vrstama vzorcev, ki sta bili pred deformacijo izločilno ogrevani. Pri 950° C so bila avstenitna zrna enakomerna in drobna (si. 21), pri 1000° C se je v posameznih točkah začela rast zrn (si. 18), pri 1150° C pa je bila večina avstenita iz dokaj velikih zrn (si. 22).
4.«... • :■ ■■ .V . fJi-if-■ - -v" - ' ' --i.'
Slika 21
Jeklo A. Pov. 50 X. Mikrostruktura po naslednji toplotni obdelavi: 1 uro pri 1300 'C, gašenje, izločilno ogrevanje 2 uri pri 600 »C, 5 minut pri 950 "C, gašenje
Fig. 21
Mag. 50 x. Steel A. Same thermal treatment as in fig. 18.
Final quenching temperature 950 "C
Jeklo, ki je bilo ohlajeno s temperature topil-nega ogrevanja 1300° C na temperaturo deformacije, je imelo mikrostrukturo iz grobih avstenitnih zrn (si. 19) neodvisno od temperature deformacije.
Dinamična rekristalizacija med vrtilno deformacijo (16) poteka predvsem po kristalnih mejah (17). Torej poteka v večjem obsegu v finozrnatem kot v grobozrnatnem avstenitu. Hipotetično jeklo brez izločkov AIN ima enako ali boljšo preoblikovalnost, če je bolj finozrnato. Torej izločki AIN še bolj zmanjšajo deformacijsko sposobnost avstenita, kot kažejo naši preizkusi, med katerimi je
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Raziskave tvorbe AIN v jeklu in njegovega vpliva na deformacijsko sposobnost maloogličnih jekel v vročem
njihov učinek delno zmanjšala različna velikost avstenitnih zrn.
Povečana količina Al in N v jeklu je povezana z večjo občutljivostjo bram in ingotov za trganje površine pri začetku valjanja (22). Občutljivost za trganje bistveno zmanjšamo s tem, da ingote zalo-
Slika 22
Jeklo A. Pov. 50 X. Ista toplotna obdelava kot vzorec na si. 21, le da je bila temperatura končnega ogrevanja 1150 °C
Fig. 22
Mag. 50 x. Steel A. Same thermal treatment as in fig. 18.
Final quenching temperature 1150 °C
žimo v ogrevalno peč za valjanje, potem ko so se na površini ohladili do temperature, ki omogoča prekristalizacijo avstenita v ferit. Gredice za trganje niso občutljive, čeprav imajo podobno količino Al in N kot ingoti. S povečano količino Al in N v jeklu je povezano tudi robno pokanje ingotov peri ohlajanju, ki je poznano pod nazivom »panel cracking«.
Različni avtorji povezujejo zmanjšano preobli-kovalnost jekla s prisotnostjo AIN v deformiranem jeklu in z nastajanjem in raztapljanjem AIN med deformacijo (23, 24, 25). Tehnološke izkušnje kažejo, da raztapljanje AIN ne more biti vzrok za zmanjšano preoblikovalnost, ker se ta pojavlja pri padajoči temperaturi, ko se izločki tvorijo, ne pa topijo.
Rezultati naših preizkusov kažejo, da nastajanje izločkov ne zmanjša preoblikovalnosti, temveč jo celo povečuje v primerjavi z jeklom, ki ima že izločke. Dalje potrjujejo rezultati naših preizkusov, da prisotnost izločkov AIN zmanjšuje deformabil-nost avstenita, vendar ostaja ta mnogo nad tistim nivojem, ki je potreben za uspešno valjanje. Dejstvo, da se raztrganine ne pojavljajo, če jeklo pred zakladanjem v peč ohladimo, da prekristalizira in da gredice niso občutljive za trganje, četudi imajo podobno količino Al in N kot neprekristalizirani ingoti, pove, da trganje površine ingotov ni neposredna posledica vpliva izločkov AIN. Ovrednotenje drugih možnih vplivnih parametrov kaže, da je najbolj verjeten vzrok za trganje površine indi-rekten vpliv Al in N. Najverjetneje povečana količina enega ali obeh elementov povzroča bolj neugodno kristalizacijo skorje ingotov, mogoče tanj-šo globulitično skorjo. Med ogrevanjem pred va-
ljanjem se ta skorja stanjša ali odgori. Zato je izpostavljeno pri valjanju natezni obremenitvi jeklo v transkristalizacijskem pasu. V tem pasu ležijo kristalne meje pravokotno na smer deformacije in slabo prenašajo natezno deformacijo (26). Zato prihaja do trganja površine, ki ga sprožijo ali olajšajo zajede škaje po kristalnih mejah ob površini valjanca. če jeklo prekristalizira, se odpravi kristalizacijska tekstura, predvsem neugodna usmerjenost kristalnih mej ob površini in občutljivost za trganje se bistveno zmanjša.
Na sliki 23 vidimo, da z naraščanjem temperature eksponencialno pada odpornost proti deforma-caji, ki se izraža z maksimalnim momentom ali maksimalno strižno napetostjo. Največjo odpornost proti deformaciji ima pri enakih deformacij-skih pogojih avstenit z drobnimi izločki AIN, ki so nastali pri 600° C, sledi avstenit z izločki, ki so nastali pri 1000° C in končno avstenit, ki je bil v začetku deformacije brez izločkov AIN.
Slika 23
Jeklo A. Vpliv temperature na deformacijsko odpornost, ki je izražena z maksimalnim deformacijskim momentom (M) oz. maksimalno strižno napetostjo (t.,,). Iste oznake in hitrosti deformacije kot na si. 20
Fig. 23
Steel A. Influence of temperature on deformation resisten-ce expressed as maximum deformation torque (M) or ma-ximum shear stress (Tm). Same marks and deformation rates as in fig. 20
Odvisnosti na sliki 23 lahko prikažemo z naslednjim analitičnim izrazom:
Tm = A eksp-Q/RT
V njej so: A konstanta, Q navidezna aktivacij-ska energija za deformacijo, R plinska konstanta, T pa absolutna temperatura. Izvrednotenje odvisnosti na si. 23 pokaže aktivacijsko energijo Q = = 72 ± 2,5 kcal/mol neodvisno od hitrosti deformacije in začetnega stanja avstenita. Ta energija se zadovoljivo ujema z aktivacijsko energijo za sa-modifuzijo v avstenitu (18) in kaže, da proces odprave deformacij skih napetosti ni odvisen od začetnega stanja avstenita, pač pa je odvisen od
ZEZB 11 (1977) štrv. 3
vrzeli v avstenitu. že prej smo opisali vpliv izločkov in njihovega nastanka na deformabilnost avstenita. Velja, da so po kriterijih, katere navaja literatura (21), po obeh izločilnih ogrevanjih pre-cipitati AIN in razdalja med njimi toliki, da pri deformaciji povečujejo gostoto dislokacij pri enaki deformaciji (glej točko razprave, ki obravnava dinamično popravo avstenita). S tem pricipitati sicer povečujejo gonilno silo za rekristalizacijo in odpravo deformacij skih napetosti, istočasno pa ovirajo ureditev dislokacij v mobilne dislokacij-ske fronte in premikanje teh front, tj. zavirajo dinamično rekristalizacijo. Zavorni vpliv izločkov je večji, zato ima avstenit z izločki AIN večjo odpornost proti deformaciji kot avstenit brez izločkov v začetku deformacije.
Deformacij ska sposobnost in odpornost avstenita proti deformaciji rasteta z naraščanjem hitrosti deformacije. Analitično povezuje parametre: največjo strižno napetost (-rm) (strižno napetost pri maksimalnem deformacij skem momentu v trenutku največje odpornosti avstenita proti deformaciji) ter hitrost deformacije (y), znani izraz (18) -Cm = K5yN. Eksponent N je enak za vse tri vrste začetnega stanja avstenita (si. 24) in pada z naraščanjem temperature, četudi namesto strižne napetosti Tm uporabimo modificirano strižno napetost Tm/G (G je strižni modul pri določeni temperaturi) (28), ne dobimo konstantne vrednosti za N.
Podobna analitična odvisnost yp = K6yN' povezuje hitrost deformacije in deformacijo pri prelomu (yp). Koeficient N' je enak pri obeh izločilnih žarjenjih ter nekoliko manjši v avstenitu, ki je bil brez izločkov v začetku deformacije. V obeh primerih pa vrednost koeficienta N' pada s temperaturo, podobno kot velja za koeficient N.
Deformacija pri maksimalnem momentu (yK), to je deformacija tik pred začetkom dinamične
rekristalizacije, se zmanjšuje z naraščanjem temperature (si. 25) in z zmanjšanjem hitrosti deformacije. Pri enakih pogojih deformacije je deformacija večja v jeklu, ki je bilo brez izločkov v začetku deformacije, in manjša v jeklu z izločki.
»50 (°C)
Slika 24
Jeklo A. Vpliv temperature deformiranja na velikost eksponentov N in N'. Oznake za N so enake kot na si. 20
Fig. 24
Steel A. Influence of deformation temperature on the exponents N and N'. Same marks as in fig. 20
Slika 25
Jeklo A. Vpliv temperature deformacije na deformacijo izraženo v številu vrtljajev (m) oz. strižni deformaciji (yk) v trenutku začetka dinamične rekristalizacije austenita po dosegu maksimalne odpornosti proti deformaciji
Fig. 25
Steel A. Influence of deformation temperatre on deformation (expressed as revolutions number nK and corresponding shear deformation Yk) at start of the austenite dynamical recristallisation at maximum deformation resi-stence
To pomeni, da prenese jeklo, ki je bilo brez izločkov v začetku deformacije, največjo deformacijo, preden se sproži proces dinamične rekristalizacije, najmanjšo pa avstenit, ki ima relativno največje izločke AIN. Kaže torej, da pri približno enaki količini AIN in približno enaki velikosti kristalnih zrn avstenit lahko prenese tem večjo deformacijo, preden se sproži dinamična rekrista-lizacija, čim bolj drobni so izločki AIN. To je razumljivo, saj smo že prej ugotovili, da predstavljajo izločki tem večjo oviro za dinamično rekristalizacijo avstenita, čim manjši so.
3.5 Vpliv izotermnega zadrževanja jekla pri 1000° C na deformabilnost avstenita
Podaljšanje izotermnega zadrževanja jekla, ki je bilo neposredno ohlajeno s topilne temperature, oz. po gašenju s topilne temperature ponovno ogreto na temperaturo deformacije, omogoča, da se izvrši precipitacija AIN. Hitrost te precipitacije pa je v obeh primerih zelo različna, kar se jasno vidi na si. 4. To se odraža tudi v deformacijski sposobnosti avstenita (si. 26).
V jeklu, ki je bilo ogreto na temperaturo deformacije 1000° C, po gašenju s topilne temperature doseže deformacij ska sposobnost kmalu po začetku ogrevanja neko določeno vrednost, ki se ne spreminja, četudi podaljšamo ogrevanje do 4 ure. Velja torej, da se deformabilnost in odpornost proti
o • •	aoo°c,2h—
o n •	!300°C,2h~20°C~t000°C,2h — 20°C —
» »	!300°C,2h-~20°C~S00°C.2h~20°C —
o □ a	t „ 0.0226 s'
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Raziskave tvorbe AIN v jeklu in njegovega vpliva na detormacijsko sposobnost maloogličnih jekei v vročem
deformaciji spreminjata le, dokler nastaja AIN. Naraščanje velikosti izločkov AIN od povprečno 274 A po 20-minutnem ogrevanju na povprečno 342 A po 4-urnem ogrevanju (glej si. 7 in 8) zaznavno ne spremeni preoblikovalnosti.
-1-
0051 r.AI, 00073V.H
iv-
II
2
M (kpcm)
Slika 26
Jeklo F. Vpliv izotermnega zadržanja pred začetkom deformacije pri 1000 °C na deformacijo pri prelomu (n) in odpornosti proti deformaciji (M). Različna toplotna obdelava obeh vrst preiskušancev je označena v sliki
Fig. 26
Steel F. Influence of isothermal retaining prior to defor-mation at 1000 "C on deformation at fracture (n) and ma-ximum deformation resistence (M). Different thermal tre-atments are indicated in the figure
Jeklo, ki je bilo ohlajeno s topilne temperature na isto temperaturo deformacije 1000° C, ima v vsem intervalu zadrževanja večjo deformabilnost in manjšo deformacijsko odpornost. Eno in drugo se ujema s tem, kar smo dognali v prejšnji točki te razprave. Odvisnost, ki kaže spremembo defor-macijske sposobnosti s časom zadrževanja pri 1000° C, pa ni enostavna. Deformabilnost narašča, doseže maksimum, nato se zmanjšuje in po eni uri doseže neko konstantno vrednost, ki se praktično ne spremeni več do 4 ur zadržanja.
Z upoštevanjem kinetike izločanja, ki jo prikazuje si. 4, lahko sklepamo, da je po eni uri zadrževanja nastalo v avstenitu toliko izločkov AIN, da se nadaljevanje izločanja ne odraža več zaznavno na deformabilnosti avstenita, mogoče zato, ker raste količina Al predvsem na račun večanja že obstoječih izločkov. S tem se njihov zavorni učinek na rekristalizacijo ne spreminja. Razlika v deformabilnosti in odpornosti proti deformaciji kaže, da so izločki, ki nastajajo pri neposredni ohladitvi s topilne temperature na temperaturo izločanja, večji kot izločki, ki nastanejo pri isti temperaturi v jeklu, ki je bilo na enako temperaturo izločanja ogreto po gašenju s topilne temperature. To potrjuje sklepanje iz prejšnjih delov te razprave.
Del odvisnosti, v katerem se deformabilnost zmanjšuje s podaljšanjem zadrževanja pred deformacijo, lahko s precejšnjo zanesljivostjo razložimo kot fazo, pri kateri naraščajoča količina izločkov AIN, ki so nastali pred začetkom deformacije, znižuje deformabilnost. Ta ugotovitev je v skladu z ugotovitvami v točki 3.4 te razprave.
Nekoliko presenetljiva, in zato tudi zaenkrat nerazložljiva, je začetna faza do maksimuma, ko
deformabilnost narašča s podaljšanjem zadrževanja pred začetkom deformacije. V tem delu je avstenit v začetku deformacije brez izločkov in prihaja do njihove tvorbe le zaradi deformacije. Zdi se torej, da nastajanje izločkov med deformacijo ali pa njihova rast od začetnih kali do izločkov velikosti, ki jih lahko določimo s kemično analizo, povečuje deformabilnost. Ta hipoteza je v nasprotju z vplivom izločkov, ki imajo zadostno velikost ,da jih je mogoče identificirati, o čemer smo razpravljali v točki 3.4. Ne smemo pozabiti, da začetek precipitacije AIN iz avstenita povzroči pospešeno dinamično popravo avstenita. Velja torej, da ni jasna medsebojna odvisnost med deforma-bilnostjo avstenita in razpadom trdne raztopine AIN v avstenitu v fazi, ko s sedanjimi postopki kemične analize prisotnosti AIN izločkov ne moremo opredeliti. Ta pojav se kaže le pri torzijskem deformacij skem preizkusu in nima vpliva na dogajanja pri tehnoloških pogojih predelave jekel.
Viri:
1.	F. Vodopivec in J. Megušar: Rudarsko-Metalurški Zbornik, 1964, št. 3, 297—303
2.	F. Vodopivec, L. Kosec in A. Kveder: Rudarsko-Metalurški Zbornik, 1969, št. 1, 13—24
3.	C. S. Darken, R. P. Smith in E. W. Filler: Journal of Metals, 12, 1951, št. 12, 1174—1179
4.	M. Horgas, I. Bošnjak, Z. Horgas in F. Mujezinovič: Poročilo Metalurškega instituta Hasan Brkič, Zenica, 1975
5.	M. Mayhofer: Berg und Htittemannische Monatshefte 120, št. 7, 312—321
6.	T. Gladmann, I. D. Mclvor in F. B. Pickering: Journal of ISI 210, 1972, št. 5, 380—390
7.	H. F. Beeghly: Anal. Chemistry 21, 1949, št. 12
8.	F. Vodopivec, J. Arh in A. Osojnik: Rudarsko-Metalurški Zbornik, 1970, št. 4, 433—444
9.	P. Konig, W. Scholz in H. Ulmer: A. Eisenhiittenvvesen 32, 1961, št. 8, 541—556
10.	K. J. Irvine, F. B. Pickering in T. Gladmann: JISI 205, 1967, št. 2, 161—182
11.	F. Vodopivec in M. Gabrovšek: Harterei-Technische-Mit-teilungen 31, 1976, št. 4, 183—186
12.	F. Vodopivec: JISI 210, 1972, 664—665
13.	T. Gladmann in F. B. Pickering: JISI 205, 1967, št. 6, 653—667
14.	F. Vodopivec: Metals Technology 1, 1974, št. 3, 151—152
15.	H. P. Stiivve: ISI Publication 108, 1968, 1—6
16.	R. A. P.Djajič in J. J. Jonas: JISI 210, 1972, 256—261
17.	A. Le Bon, J. Rofes Vernis in C. Rossard: Mem. Scient. Rev. Metallurgie 70, 1973, št. 7/8, 577—588
18.	H. J. McQueen: Journal of Metals 28, 1968, št. 4, 31—38
19.	F. Vodopivec: Journal of Material Science 10, 1975, 1082—1083
20.	F. Vodopivec: Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, št. 41/1971
21.	U. Koster: Recristallisation of metallic materials, dr. Riederer Verlag, Stutgart, 1971, 215—255
22.	J. Arh in F. Vodopivec: Železarski Zbornik 4, 1970, št. 4, 259—264
23.	W. Dahl in H. Hengstenberg: A. Einsenhiittemvesen 34, 1964, 1123—1132
ZEZB 11 (1977) štrv. 3
24.	P. Opel in S. Wagner: A. Eisenhtittenvvesen 34, 1964, 1133—1141
25.	P. Portevin: These, Universite de Pariš, 1962
26.	F. Vodopivec in M. Torkar: Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, št. 494/1976
27.	Y. Ohtakavva, T. Nakamura in S. Sakui: Transactions ISIJ 12, 1972, 207—216
28.	Y. Ohtakawa, T. Nakamura in S. Sakui: Transactions ISIJ 12, 1972, 36—44
29.	H. Hasebe: Tetsu-to-Hagane Owerseas 3, št. 3, 1963, 205 do 213
30.	I. Kubik, A. Legat in R. Mitsche: Radex-Rundschau, 1961, št. 6, 739—754
31.	A. Kveder: Železarski Zbornik 4, 1970, št. 4, 167—178
32.	F. A. Hultgren: Blast Furnace and Steel Plant 56, 1958, št. 2, 149—156
33.	F. E. White in C. Rossard: ISI Publication 108, 14—20
34.	E. Hornbogen: Praktische Metallographie 7, 1970, 349 do 360
35.	F. Vodopivec: Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani št.185/1974
ZUSAMMENFASSUNG
Beim Ervvarmen von Stahl vor der Warmverformung wird ein grosser Teil des AIN im Austenit gelost. Beim Ab-kiihlen scheidet es aus der harten Losung mit einer grossen Hysteresis als Folge der langsamen Keimbildung. Die Bildung von AIN ist langsam auch bei langsamer Abkiih-lung im Ofen. Viel schneller ist die Bildung von AIN im Stahl, vvelcher aus der Losungstemperatur auf die Zim-mertemperatur abgekiillt und danach vvieder auf die Aus-scheidungstemperatur ervvarmt worden ist. Bei der Warm-verformung des Stahles durch das Walzen steigt die Men-ge von AIN im Stahl sprunghaft und vvenn dann die Folgen der Warmverformung im Austenit entfernt sind, verlauft die vveitere Bildung von AIN gleich im verformten wie auch in unverformtem Stahl. Die Menge an AIN welche bei der einmaligen Warmverformung des Stahles durch das Walzen entsteht, ist verhaltnissmassig klein. Eine Verdrehungsbeanspruchung beschleunigt die Bildung von AIN, vvobei die Verformungsmenge und die Verformungs-geschwindigkeit ohne wesentlichen Einfluss sind. Die Temperatur der Verdrechungsbeanspruchung beeinflusst die AIN Menge, welche bei dieser Vervormung entsteht nur un-\vesentlich. Die dynamische Austeniterholung, die bei der Verdrehungsbeanspruchung vor dem Anfang der dvnami-schen Rekristallisation verlauft, ist langsamer, und wird bei einer kleiner Schubspannung im Austenit ausgelost, in welchem vor der Verformung AIN in fester Losung ist, als im Austenit, in vvelchem AIN fein ausgeschieden ist. Die
Aktivierungsenergie fiir die dynamische Erholung betragt 69 kcal/Mol, abgesehen davon, ob AIN im Austenit vor dem Beginn der Verformung ausgeschieden oder in fester Losung war.
Die Verformungsfahigkeit des Austenites ist grosser und der Verformungsvviderstand kleiner wenn am Anfang der Verformung AIN im Austenit in fester Losung und nicht ausgeschieden ist. Die AIN Ausscheidungen vergros-sern den Verformungsvviderstand des Austenites und ver-meiden die Verformungsfahigkeit um so mehr je kleiner sie sind. Die Aktivierungsenergie fiir die stationare Verdreh-verformung des Austenites ist unabhangig von der Form des anwesenden AIN im Stahl und betragt 72.5 kcal/mol. Das bedeutet, dass es in der Phase der dynamischen Rekristallisation, wie in der Phase der dynamischen Erholung der Diffusionsfahigkeit der Gitterliicken im Austenit den Ervveicherungsprozess des Stahles regelt.
Die Verformungsfahigkeit und die Bruchverformung steigen ahnlich mit der Zunahme der Verformungsge-schvvindigkeit. Ungeachtet den Einfluss des AIN, behalt der Austenit eine geniigende Plastizitat. Die Behauptung, dass es beim Walzen der beruhigten Stahle infolge des un-mittelbaren Einflusses von AIN auf die Verformbarkeit des Stahles zum Reissen der Blockoberflache kommt, ist deshalb nicht berechtigt.
SUMMARY
During soaking of steel the majority of AIN is brought in solid solution in austenite. During cooling AIN precipi-tates from austenite with one considerable hysteresis be-cause of slow nucleation. AIN precipitation is slovv also during fournace cooling of steel. Much higher is the precipitation rate in steel cooled from solution to ambient temperature and reheated to precipitation temperature. At rolling deformation one step like increase in AIN con-tent in steel takes plače, but when strain cosequences are eliminated from steel precipitation rate is the same in de-formed and in undeformed steel. The quantity of AIN formed at one step rolling deformation of steel is relativen small. Torsional deformation enhances AIN forma-tion, deformation rate and quantity are vvithout important influence on AIN precipitation. Temperature of torsional deformation is vvithout discernible influence of AIN guantity precipitated at equal deformation. Dynamical recovery before dynamical recristallisation is slovver and starts at smaller shear stress in austenite vvith AIN in solid solution at deformation start then in austenite vvith
AIN in precipitates. Activation energy for deformation is 69 Kcal/mole independently of the form of presence of AIN in steel at deformation start, solid solution in austenite or precipitates.
Austenite deformability is higher and resistence to deformation lovver if AIN is in solid solution in austenite at deformation start than if AIN is in precipitates. Theese decrease austenite deformability and increase his deformation resistence the more, the smaller is their size. Activation energy for stationary torsional deformation of austenite is 72,5 kcal/mole and it is independent from the form of presence of AIN in steel. Consequently va-cancy diffusion is controlling the steel softening during dynamical recovery and dynamical recristallisation. De-formability and fracture deformation increase in similar vay vvith the increasing strain rate. In spite of AIN influence austenite deformability remains high and there-fore surface tearing of Al killed steels ingots could not be attributed to direct influence of AIN on steel deforma-bility.
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Raziskave tvorbe AIN v jeklu in njegovega vpliva na deformacijsko sposobnost maloogličnih jekel v vročem
3AKAIOTEHHE
IIpn HarpeBe CTaAH ao ropsmefi oSpaOoTKii 6oAbmaa MaCTfc AAH pacTBopaeTca b aycTeHHTe. IIpii oxAa>KAeHHH BbiAeAaeTca H3 TBep-Aoro pacTBopa c 6oAbiiniM rHCTepe3HCOM KaK cAeACTBiie iieMenHoft HyKAeaiinn. MeAAeHHoe 06pa30BaHiie AAH HacTynaeT TaKJKe npn MeMeHHOM oxAa5KAeHim b nemi. 06pa3OBaHne AAH b CTaAH npo-hcxoaiit ropa3AO SbiCTpee npn oxAa>KAeHHH HarpeToft CTaAH Ha kom-HaTHyio T-py c nocAeAyiomnM btophmhom HarpeBe ao t-pbi BMAe-AeHHH. npn Aei}>opMamiH CTaAH npoKaTKOH KOAiraecTBO AAH pe3KO ybeahmhbaetca, ho KorAa nocAeACTBHe Ae<t>opMamm h3 aycTeHHTa 3AHMHHIipOBaHM, O0pa3OBaHHe AAH npOAOAJKaCTCS! OAHHaKOBO 6e3 H3MeHeHHX B Ae<}l0pMHp0BaHH0ft KaK H npn HeAe4>Op.UHpOBaHHOH CTaAH. KoAmecTBo AAH, KOTopoe o6pa3yeTca npn oAHOKpaTHoii ropa^efi Ae4>opMamra CTaAH npn npoKaTKH cpaBHHTeAbHO He3Ha<]H-TeAbHo. ,A,e<}>opMamia "P" Kpy*ieHHH ycKop«eT o6pa30BaHHe AAH, npHMeM oSteM Ae<j>°PMainui h ee 6ncTpoTa He oKa3bmaioT cymecTBe-hhoto BAiiaHHa. lipa AeijjopMamra Kpy^eHHe.M t-pa BectMa He3Ha<ra-TeAbHO BAHaeT Ha KOAiraecTBO AAH, KOTopoe noAynaeTca npn OAHHa-koboh Ae^opmanhh. AHHasiiniecKoe yAyHmeHHe ayCTeHHTa, KOTopoe HacTynaeT npn Ae<j>opMaipra KpyieHHeM ao Ha^aaa ahhamhheckoii peKpiiCTa,\AH3aHHH SoAee MeAAeHHaa h B03HHKaeT npn He3HaiHTeAB-hom HanpaJKeHHH Ha cabht b ayCTeHHTe, b kotopom AAH y>Ke ao
Ae<j>opMaiiHH b TBepAOM pacTBope, b cpaBHeHHH c avcTemiTOM b kotopom AAH b MeAKHX BbiAeAeHHax. 3neprna aKTimauHii aah AHHaMH-^ecKoro VA^mieHHa cocTaBAaeT 69 KaA/MOAb HecMOTpa Ha to, Haxo-AHAca ah AAH b aycTeHHTe ao haiaaa aecjiopmahhh b 4>opMe BLiAe-AeHHH hah B TBepAOM paCTBOpe.
Cn0C06H0CTb aycTeHHTa k Ac^opMaiifin AV^inie a conpoTHBAeHHe MeHBHie, ecAH npn naqaAc nponecca npeo6pa30BaHHa AAH b ayCTe-HHTe b TBepAOM pacTBope a He b cjiopMe BbiAeAeHHil.
BbiAeAeHHa TeM Goacc noBLimaioT conpoTHBAciiHc k Actj>opAiaunH aycTeniiTa H yMeHbmaioT ero Ae<J>opMHpyeMOCTb, <ieM ohh MeHblue. 3Heprna aKTHBauHH npn cTanHOHapHOH AecJjopMaHHH aycTeHHTa Kpy-lennem he3abhchma ot cnocoSa HaAiraia AAH b CTaAH h coctobahct 72,5 KKaA/MOAb. 3to yKa3HBaeT, hto npouecc pa3MarqeHHS ctaah K0HTp0AHpyeT BaKaMcms b pemeTKH avcTemna He toabko b $a3e AHHaMimecKott peKpiiCTaAAH3aHHH, ho TaiOKe b <})a3e AHHaMimecKoro yAyHHieHiia. Cn0C06H0CTb K AeijjopMamm h aecjiopmahha npn pa3pi>i-Be nOBbimaioTca TaKHM ace 06pa30M npn noBbimeHHH SbicTpoTM npeo6pa30BaHiia. HecMOTpa Ha BAHaHiie AAH, coxpaHaeT aycTeHHT AOBOAbHO BbICOKVK) nAaCTHMHOCTb H, n03T0My, MHeHHe, 1TO HpH npoKaTKH ycnoKoeHHofi CTaAH o6pa3yioTCH TpemHHU Ha nOBepxHOCTH npoKaTa, HeocHOBaHHO.
Posebnosti domačih jekel za hladno	^^J™1™
J	ASM/SLA: CNg, CNm
masivno preoblikovanje
Karel Kuzman, A. Razinger
V Železarni Jesenice smo razvili štiri vrste jekel za hladno masivno preoblikovanje, in to: malo-ogljični jekli z nizkim Si — JMP10 in JMP15 ter nigzkolegirani jekli za cementacijo JMP 60 Cr in in JMP 80 MnCr. Lastnosti jekel, ki zagotavljajo ustrezno kvaliteto, so predpisane v okviru posebnih dobavno prevzemnih pogojev.
Na osnovi rezultatov preiskav plastičnosti jekla so bile v okviru opisanih preiskav izdelane mejne krivulje tečenja za vsa štiri JMP jekla. Te krivulje so osnova za izračun preoblikovalnih postopkov na bazi teh jekel in za ocenjevanje dosežene kvalitete jekel. Zahtevana kvaliteta jekla je bila potrjena tudi s tehnološkim preiskusom s protismernim iztiskovanjem.
1. Uvod
Za potrebe domače predelovalne industrije smo v železarni Jesenice v tesnem sodelovanju z uporabniki jekel razvili takšen kvalitetni asortiment jekel za hladno masivno preoblikovanje, ki naj bi vsaj v prvi fazi zadovoljil potrebe naglo se razvijajoče tehnologije oblikovanja strojnih delov s hladnim masivnim preoblikovanjem.
S standardno tehnologijo izdelave in predelave jekel ter s standardnimi kvalitetami ni mogoče zadostiti zahtevam, ki jih obravnavana tehnologija postavlja jeklom za hladno preoblikovanje. Jeklo mora biti sposobno za velike trajne deformacije in imeti čim manjši preoblikovalni odpor, ne da bi se kjerkoli po volumnu in površini oblikovancev pojavile lokalne porušitve. V ta namen so bile razvite posebne tehnologije za izdelavo jekel, raz-
Tabela 1: Vrste jekel in kemične sestave
Oznaka jekel Z. J.
JMP 10 JMP 15 JMP 60 Cr JMP 80 MnCr
vijajo se nove kvalitete jekel. Razvoj ustreznih kvalitet jekel se mora tretirati kot sestavni del razvoja tehnologije masivnega preoblikovanja v hladnem, pri čemer pa je sodelovanje med proizvajalci in uporabniki jekel odločilnega pomena.
Jekla za hladno masivno preoblikovanje pri nas niso standardizirana. Zaradi posebnih zahtev po kvaliteti jekla, ki presegajo zahteve JUS, so zagotovljene lastnosti teh jekel predpisane v internih standardih, ki so rezultat dogovora med proizvajalcem in uporabnikom jekla. Z internimi standardi zagotavlja proizvajalec jekla uporabnikom v prvi vrsti stalnost kvalitete, z zagotovljenimi mejnimi krivuljami tečenja pa osnovo za izračun preoblikovalnih sil in s tem za pravilno dimenzioniranje preoblikovalnih postopkov.
2. Nekatere metalurške značilnosti JMP jekel
Razvoja kvalitete jekel za hladno masivno preoblikovanje smo se v železarni Jesenice lotili tako, da smo preiskali preoblikovalne lastnosti vseh za hladno masivno preoblikovanje zanimivih jekel iz rednega proizvodnega programa železarne Jesenice1- 14. Spoznanje, da je pri maloogljičnih in nizkolegiranih jeklih mogoče graditi na že osvojenih kvalitetah, predvsem v smeri izboljšanja stalnosti kvalitete, homogenosti jekla ter optimizaciji trdnostnih lastnosti in mikrostrukture, se je odrazilo v razvijanju štirih plemenitih jekel vrste JMP (jekla za masivno preoblikovanje).
V tabeli 1 so navedene njihove oznake in zagotovljene osnovne kemične sestave.
max.	0.25	max.	0.25
0.15	0.50	0.12	0.50
max.	0.25	max.	0.25
0.15	0.50	0.12	0.50
0.20	0.40	0.50	0.15
0.30	0.50	0.70	0.25
0.20	1.00	0.80	0.15
0.30	1.20	1.00	0.25
Podobno jeklo	Količina elementov (%)
po JUS	C	Si	Mn	Cr	Al
C 1121 Č 1221 Č 4120 Č 4320
0.06 0.12 0.14 0.18 0.12 0.18 0.14 0.19
mr. Karel Kuzman, dipl. ing. stroj., UNIOR — Kovaška industrija Zreče
mr. Anton Razinger, dipl. ing. met., Železarna Jesenice, RO
Jekla izdelujejo v SM pečeh po optimalnem tehnološkem postopku, ki zagotavlja: nizko vsebnost spremljajočih elementov in nečistoč, homo-
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Posebnosti domačih jekel za haldno masivno preoblikovanje
genost v makro in mikrostrukturi jekla, visoko čistočo v pogledu vsebnosti nemetalnih vključkov in drobno zrno.
Za doseganje stalnosti kvalitete jekla je potrebna stroga kontrola v vseh fazah izdelave in
vlivanja jekla. Homogenost jekla se ugotavlja na polfabrikatih z IJZ metodo, posebno stroga pa je kontrola kvalitete površine.
Metalurške značilnosti jekel JMP so prikazane v naslednjih tabelah:
Tabela 2: Značilna šaržna analiza in analiza vzorca
Oznaka jekla	Šarža		C	Si		Mn	Vsebnost elementov % P S Cr Al			Cu	Sn	Nppm
JMP 10	SM 02 3791	S V	0.10 0.11	0.02 0.02		0.40 0.41	0.010 0.008	0.025 0.028	0.04 0.041 0.04 0.058	0.13 0.10	0.010 0.008	50
JMP 15	SM 04 2252	S V	0.14 0.15	0.05 0.04		0.41 0.44	0.012 0.012	0.016 0.016	0.06 0.046 0.06 0.051	0.14 0.15	0.012 0.011	45
JMP 60 Cr	SM 02 3782	S V	0.14 0.15	0.26 0.24		0.46 0.45	0.012 0.008	0.034 0.037	0.60 0.033 0.61 0.039	0.16 0.15	0.013 0.011	44
JMP 80 MnCr	EL 10 3277	S V	0.16 0.15	0.19 0.20		1.15 1.19	0.016 0.015	0.011 0.012	0.88 0.020 0.88 0.031	0.24 0.26	0.017 0.016	104
Tabela 3: Velikost primarnega zrna in čistoča jekla												
Oznaka jekla		Šarža			Zrno N" ASTM 1) prim. sec.				čistoča po sk. JK A + C B + D			skup.
JMP 10		02 3791			6-	-7	6-	-8	1.36	1.80		3.16
JMP 15		04 2252			6-	-8	6-	-8	1.32	1.80		3.12
JMP 60 Cr		02 3782			7-	-8	7-	-8	1.32	1.60		2.92
JMP 80 MnCr		10 3277			7-	-9	6-	-8	1.36	2.80		4.16
Op 1: ocenjeno po oksidacijski metodi
Natančnost dimenzije in odsotnost površinskih napak na vložku za hladno masivno preoblikovanje sta zahtevi, ki ju moramo zelo razumno obravnavati, saj sta si v tem pogledu proizvajalec in uporabnik jekla največkrat najbolj vsaksebi.
Zahtevane ozke dimenzijske tolerance in glad-kost površine palic in žice dosežemo s hladnim vlečenjem jekla. Z ustrezno obliko mikrostruk-ture jekla in utrditvijo zaradi hladne deformacije (e = 10 do 20 %) dobi jeklo tudi potrebno obdelo-valnost, oziroma lomljivost. Dobavno stanje obravnavanih vrst jekel JMP je torej normalizirano — hladno vlečeno.
Trdota jekla v dobavnem stanju ter dosežena trdnost in trdota v mehko žar j enem stanju so prikazane v tabeli 4.
Možnosti, da bi v procesu hladnega masivnega preoblikovanja uporabili jeklo s toplo valjano površino, so v naših pogojih zelo omejene, vsekakor pa je to pot, ki omogoča določeno pocenitev postopka.
Zahteva po popolni odsotnosti vsakršnih površinskih defektov, ki jo zelo pogosto pogojujejo uporabniki jekel, je absurdna, saj bi dosledna izpolnitev take zahteve vodila k močno povečanim materialnim stroškom. Problemu ti. kritičnih raz-
Tabela 4: Trdota in trdnost jekla v dobavnem in žarjenem stanju1
Dobavno stanje
Mehko žarjeno stanje
uznaxa jekla	Šarža	HB max. kp/mm2	HB kp/mm2	HB max. kp/mm2	HB kp/mm2	a m N/mm2	cr v N/mm2	S 5 %	* %
JMP 10	02 3791	140	139	120	108	361.0	258.0	30.8	75.5
JMP 15	04 2252	150	143	130	115	388.4	281.5	39.6	75.8
JMP 60 Cr	02 3782	190	186	140	124	428.7	293.3	28.3	77.8
JMP 80 MnCr	10 3277	210	210	160	159	494.4	340.4	25.0	76.4
Navedena je srednja vrednost 10 meritev
2EZB 11 (1977) štrv. 3
pok zato posvečamo veliko pozornost. Dokazano je, da je kritična globina defekta, kjer se začne med deformacijo odpiranje razpoke, odvisna od rezultirajočega napetostnega stanja ter plastičnosti jekla.16 Čim večja je plastičnost jekla, tem večja je kritična globina razpok. Ob prisotnosti plitvih razpok pride do porušitve takrat, kadar lega defekta sovpada z maksimalnimi napetostmi v materialu. S stališča porušitve materiala sta torej pomembni oblika in smer razpoke. Popolnoma nenevarne so se v večini primerov pokazale mehanske odrgnine in plitvi risi, ki potekajo vzdolž osi palic in žice. Pri vseh oblikah deformacije pa so nevarne razpoke, ki ležijo prečno na smer valjanja. Ker se torej napakam na površini surovcev, kljub še tako strogi kontroli procesa izdelave in predelave jekla, ni mogoče popolnoma izogniti, je dolžnost proizvajalca jekla, da z ostalimi ukrepi doseže maksimalno možno plastičnost jekla.
Tehnologija hladnega masivnega preoblikovanja izpodriva tehnologijo oblikovanja z odrezova-njem v osnovi pri materialnih stroških. Doseženi ekonomski efekt pa lahko izgine, če so v jeklu prisotne napake, ki povzročajo visok odpadek gotovih izdelkov in lome orodij. Ekonomika postopka temelji tudi na visoki storilnosti, zato ni mogoče nadomestiti izgubljenega časa, če se rešujejo še materialni problemi.
V mnogih primerih je za doseganje končne oblike obdelovanca potrebno po plastičnem preoblikovanju še oblikovanje z odrezovanjem. S hladnim preoblikovanjem ne poslabšamo obdeloval-nosti, bistveno izboljšamo pa je tudi ne. Iz čisto metalurškega vidika so v tem pogledu možnosti za izboljšanje obdelovalnosti zelo omejene, saj sta si zahtevi po dobri plastičnosti in dobri obdelovalnosti nasprotujoči. Določene možnosti v tem primeru daje legiranje jekel s svincem in kontrolirana dezoksidacija jekla s kompleksnimi dezoksi-danti.19
Drugo področje, kjer je potrebno tesno sodelovanje uporabnikov in proizvajalcev, pa zadeva način rekristalizacijskega žarjenja jekel. Ker se jeklo med hladnim preoblikovanjem utrjuje, ga je potrebno pred posameznimi deformacijami omehčati z žarjenjem. Poznavanje kinetike rekristalizacijskega žarjenja posameznih vrst jekel je pomembno za projektiranje procesa hladnega masivnega preoblikovanja, za plasiranje najmanjšega
potrebnega števila vmesnih žarjenj. To je tudi pot, da se izognemo ti. kritičnim deformacijam.
S posebno raziskovalno nalogo17 smo ugotovili, kako se ta jekla rekristalizirajo, kako je kinetika rekristalizacije odvisna od temperature, stopnje deformacije, načina segrevanja in kakšne so rekri-stalizacijske strukture. Navajamo nekaj najbolj pomembnih podatkov, ki naj služijo kot vodilo uporabnikom jekel.
Po kritični deformaciji in žarjenju v temperaturnem območju 650° do 700° C dobimo sorazmerno grobo kristalno zrno le pri maloogljičnih nele-giranih jeklih JMP 10 in JMP 15. Nizlcolegirani jekli JMP 60 Cr in JMP 80 MnCr pa pri majhnih deformacijah nepopolno rekristalizirata. V splošnem pa so pri obravnavanih jeklih JMP kristalna zrna vedno manjša od razreda 8 N° ASTM. Za vsa JMP jekla priporočamo rekristalizacijsko žarjenje v temperaturnem območju 650° do 700° C. Čas žarjenja mora biti dovolj dolg, da se rekristalizirajo tudi področja z manjšo stopnjo deformacije in da se omehčajo tudi tista področja v preoblikovancih, ki zaradi podkritične deformacije ne rekristalizirajo. Žarjenje nad Ac, (800° C) nima nobenih prednosti, pri jeklu JMP 80 MnCr pa je zaradi nastanka prehodnih struktur še posebej nepriporočljivo.
S posebno raziskovalno nalogo18 smo preiskali tudi vpliv različnih oblik makrostruktur, ki nastanejo po rekristalizacijskem žarjenju jekel JMP v odvisnosti od stopnje deformacije na preobli-kovalnost v hladnem.
3. Krivulje plastičnosti
Na področju hladnega masivnega preoblikovanja dobiva krivulja plastičnosti končno le tisto mesto, ki ga ima v tehnično razvitem svetu že dalj časa.
Za direktno računanje preoblikovalnih sil rabimo krivulje plastičnosti, ki popisujejo odvisnost deformacijske trdnosti ne le od primerjalne loga-ritmične deformacije, temveč tudi od hitrosti deformacije in temperature. Torej opisuje napetosti tečenja določenega materiala funkcija treh spremenljivk, ki je po svoji obliki zelo komplicirana in bi jo zaradi več parcijalnih ekstremov analitično izredno težko opisali. Prav tako zahteva določitev te funkcije dobro laboratorijsko opremo.
Tabela 5: Spodnja temperatura rekristalizacije in kritične deformacije jekel JMP
Oznaka	Sp. rekrist. temp. C_____Kritične deformacije (%)_
Jekla	ev pod 50 % e, nad 50 %	600 °C	650 °C	700 "C
JMP 10
JMP 15	625	575	27 do 45	15	13
JMP 60 Cr	33 do 55 20 do 40	12 do 30
JMP 80 MnCr	650	600	40 do	25 do 40	17 do 30
nad 100
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Posebnosti domačih jekel za haldno masivno preoblikovanje
Za neposredno prakso je dovolj dobra funkcijska odvisnost napetosti tečenja od ene same spremenljivke, to je od stopnje deformacije. Ker se vnaprej dogovorimo, da jo bomo ugotavljali s pre-kinjevanim (diskontinuirnim) tlačnim preizkusom, je temperatura preizkušanca konstantna in enaka temperaturi okolice. Diskontinuirne izotermne tlačne preizkuse lahko opravljamo na standardnih laboratorijskih preizkuševalnih strojih, ki so v bistvu hidravlične preše z registracijo deformacije in sile. Zato so preoblikovalne hitrosti manjše od 0,5 mm sek~1 in hitrosti deformacije, ki so odvisne od velikosti preizkušanca, manjše od 0,1 sek—K Diskontinuirni tlačni preizkus poteka torej pod pogoji, ki v praksi nikoli ne nastopajo, zato iz njega dobljene krivulje plastičnosti niso primerne za natačno računanje preoblikovalnih sil.
Izotermna krivulja plastičnosti, ugotovljena s pomočjo diskontinuirnega tlačnega preizkusa, je torej uporabna le za grobe izračune preoblikovalnih postopkov. Njena najpomembnejša naloga pa je, da služi kot dogovorjeni preizkus za ocenjevanje preoblikovalnih lastnosti materialov.
Ob začetku naše raziskave smo za vse obravnavane materiale opravili diskontinuirne tlačne preizkuse. Parametri dobljenih krivulj plastičnosti so naslednji:
Oznaka jekla	Šarža	C* r n ]	n cpV,	max
		mm2		
JMP 10	02 3791	641,76	0,239	1,68
JMP 15	04 2252	702,49	0,232	1,58
JMP 60 Cr	02 3782	767,07	0,245	1,52
JMP 80 MnCr	10 3277	930,85	0,199	1,37
Vsi preizkušanci so dosegli velike deformacije, toda njihove preoblikovalne sposobnosti so bile v resnici še večje, a jih zaradi prešibkega preizku-ševalnega stroja žal nismo mogli potrditi.
Dobljene krivulje plastičnosti smo nato kritično primerjali s podatki naših predhodnih raziskav1'2 in tuje literature.3.4:5.6.7'8 Na podlagi tega smo izdelali krivulje plastičnosti, prikazane na sliki 1. Te krivulje predstavljajo mejne vrednosti, ki naj bi jih vsebovali prevzemni pogoji za obravnavane kvalitete jekel. Z njimi bi proizvajalec jekla jamčil, da ob pravilnem postopku sferoidizacijskega žarjenja in ob dogovorjeni izvedbi tlačnega preizkusa ne bomo dobili krivulje plastičnosti, ki bi ležala višje od podane in ki se zaradi razpok na vzorcih ne bi končala prej, kot bi dosegli cpv min
* V zadnjem času je prišlo do sprememb pri označevanju karakterističnih vrednosti krivulje plastičnosti. Tako s kf0 označujemo začetek krivulje plastičnosti, torej je pri <rv = 0 kf = kf0 in je tako tudi kto ~ <rv. Konstanta materiala C pa je vrednost deformacijske trdnosti C = k{, ko je o\ = 1.
IbUU-												
												
										©		
									© ___@	--©	©	
603 400 200 0							-—			r=&		®
	0						1			C	»	f,™
							1	JMP - V		670	0.23	2.0
							2	JMP - IS		750	021	1.8
							3	JMP - 60 Cr		660	0.20	1.7
							i	JMP -SCbhCs		960	0.18	„
0 02 Oi 06 06 10 12 M IS 18 ^ 20 22
Slika 1
Krivulje plastičnosti raziskovanih materialov (1 a, 2 a, 3 a, 4 a) in predlog mejnih vrednosti preoblikovalnih parametrov za cementacijska JMP jekla
Fig. 1
Yield curves of the investigated materials (la, 2a, 3a, and 4a) and the proposal of the limiting values for vvorking parameters for JMP steel for cementation
Ob primerjavi raziskovanih šarž s temi mejnimi krivuljami vidimo, da vse ležijo precej nižje. To pa predstavlja rezervo za tehnološka nihanja pri proizvodnji jekla.
4. IZBIRA TEHNOLOŠKEGA PREIZKUSA
Na novo razvite materiale je treba vedno tudi tehnološko preizkusiti. Odločili smo se za preizkus protismernega iztiskovanja, in to iz dveh glavnih razlogov:
a)	S protismernim iztiskovanjem se v Unior — Zreče že najdalj časa ukvarjamo, tu smo si pridobili še največ izkušenj;
b)	Protismerno iztiskovanje povzroča v vseh primerih ekstremalne obremenitve orodij, zato je v neposrednji proizvodnji vedno prisotna težnja, kako bi pritiske na orodja čim bolj zmanjšali.
Protismerno iztiskovanje (slika 2) je nestaciona-ren tehnološki proces, torej se napetostna, temperaturna, hitrostna in deformacijska polja v obdelo-vancu stalno spreminjajo, od prvega kontakta z orodjem pa do tedaj, ko je pestič dosegel končno globino h,. Zaradi tega dejstva trenutno še niso našli dovolj zanesljive analitične metode, ki bi opisovala vsa dogajanja pri iztiskovanju in na podlagi katere bi izračunali potek preoblikovane sile. Prav tako verjetno še ne poznamo vseh dejavnikov, ki vplivajo na ta proces, za znane po ne poznamo velikosti njihovih vplivov. Zato pride v praksi često-krat do napačnih zaključkov, ko trdimo, da je do tehnoloških težav ali poškodb orodij prišlo zaradi tega in tega vpliva, resnica pa je čisto drugačna.
ZEZB 11 (1977) štrv. 3
PRINCIP PROTI SME R NEGA IZTISKOVANJA
specifična deformacija preseke
Slika 2
Princip protismernega iztiskovanja
Fig. 2
The principle of the countercurrent extrusion
Če si torej zadamo nalogo, da s preizkusom ocenimo lastnosti preoblikovanega materiala, moramo najprej našteti in analizirati najpomembnejše znane vplivne dejavnike.
4.1. Geometrijske veličine obdelovanca
4.1.1. Specifična deformacija prereza (2A)
Ime postopka pove, da material teče proti smeri gibanja pestiča. Preoblikovalna sila je tem večja, čim večja je deformacija prereza. Toda z naraščanjem deformacije narašča tudi presek pestiča, ki prenaša to silo. Zato je potrebno izračunati specifično obremenitev pestiča, pritisk p.
Pritisk p narašča z naraščanjem deformacije prereza, ker se zaradi preoblikovanja v hladnem material utrjuje. Pritisk pa narašča tudi z manjšanjem deformacije, ker moramo z vedno manjšim pestičem spravljati v gibanje skoraj celotno maso obdelovanca. Minimalne obremenitve pestiča dosegamo pri neki srednji, optimalni deformaciji, ki znaša okoli SA = 50 %.
Tehnološko dopustne deformacije so torej znotraj področja:9
^A, min = 0,10 do 0,35 %
2A,max = 0,60 do 0,75 °/o.
4.1.2.	Vtiskovalno razmerje (hj/d^
Ob tem, ko pestič prodira vedno globlje v ob-delovanec, sila bistveno ne narašča, zato bi s stališča pritiskov na pestič lahko prešali zelo globoke luknje. Toda med iztiskovanjem postaja mazalni sloj pod čelom pestiča vedno tanjši. Če se sloj prekine, pride do neposrednega stika dveh kovin, do hladnega navarjanja.
Po znanih podatkih prenese dober fosfatni sloj z ustreznim mazivom 15 do 17-kratno stanjšanje. Iz tega lahko izračunamo, da vtiskovalno razmerje hj/dj ne sme biti večje od 3,5 do 4.
4.1.3.	Velikost obdelovanca (d„, A,,)
Že dalj časa smo ali so ugotavljali, da na preoblikovalne pritiske vpliva tudi absolutna velikost obdelovanca. Najbolje je to z eksperimenti pojasnil Kast,10 ki je dokazal, da je specifični pritisk na pestič tem večji, čim manjši je obdelovanec.
4.1.4.	Relativna višina obdelovanca (ho/d0)
Preoblikovalni pritiski so tem manjši, čim bolj ploščat je obdelovanec, torej čim manjša je relativna višina obdelovanca. Z zmanjševanjem deformacije £a pritisk celo pada, če je relativna višina obdelovanca manjša od 0,5. Na sliki 3 je podan
— 1	A	127 *G87 057 0*7 DJ7			----		✓						
			--										
										—	—		
													
													
						rralerial	!	do	ho	do			
						16!* Cr 5		30				Cenisch	
													
							2a	Ji			2.0	Kast	
							2b	BO			2.0	Kast	
o O 20 30 40 B 60 70 S^ 80 [%] 2) W
Slika 3
Vpliv velikosti obdelovanca (d„), relativne višine obdelovanca (ho/do) in specifične deformacije preseka (XA) na specifično obremenitev pestiča (p) pri protismernem izti-skovanje jekla 16MnCr5 (Č.4320)
Fig. 3
Influence of the size of the vvorking piece (cU, of its re-lative height (h0/dj and the specific eross-seetion deformation (pM) on the specific load of mandrel (p) in counter current extrusion of 16 MnCr 5 (Č4320) steel
primer za jeklo 16 Mn Cr 5 (Č.4320), kjer so združeni podatki dveh avtorjev. Prvi podaja vpliv relativne višine obdelovanca, drugi pa vpliv velikosti obdelovanca na specifično obremenitev pestiča.
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Posebnosti domačih jekel za haldno masivno preoblikovanje
4.2.	Hitrost preoblikovanja
Hitrost preoblikovanja vpliva na specifični preoblikovalni pritisk, toda povezana je z nekaterimi drugimi dejavniki. Tako je hitrost pestiča konstantna le pri hidravličnih prešah, pri vseh vrstah mehanskih preš pa se zvezno zmanjšuje in je ob koncu giba enaka 0.
S hitrostjo orodja je povezana hitrost deformacije, ta pa preko krivulje plastičnosti vpliva na deformacijski odpor in na potrebno preoblikovalno energijo. Odvisne od tega so zato tudi temperature orodij in obdelovancev.
Prav tako je dokazano, da je koeficient trenja (in z njim preoblikovalni pritiski) odvisen od hitrosti preoblikovanja in od temperature v kontaktni ploskvi.
4.3.	Oblika pestiča
Na splošno velja, da dosegamo večja vtisko-valna razmerja tedaj, ko je čelo pestiča bolj topo, ker s tem zaviramo odtekanje maziva s ploskve, v katero prodira pestič. Zaradi tega se pa povečujejo preoblikovalni pritiski. Najmanjši pritiski so tedaj, ko je čelo pestiča zaokroženo z r = 0,5 d1( toda tedaj vtiskovalno razmerje ne sme biti večje od ena. Če torej želimo imeti ugodne obremenitve pestiča in velika vtiskovalna razmerja, smo postavljeni pred dve nasprotni zahtevi, ki jih moramo zelo skrbno pretehtati.
Na obremenitev pestiča in na njegovo življenjsko dobo zelo močno vpliva stanje površin na čelu pestiča in na prehodu s kota y na premer dt. Zato pestiče izredno skrbno in enakomerno poliramo, nitriramo, prečni preseki pa so med seboj lahko ekscentrični za največ 0,01 mm in čim bolj pravokotni.
5. NAČRT PREIZKUSOV
Za iztiskovanje smo pripravili dve vrsti preiz-
kusov. Posebej v ta namen smo izdelali orodja,
s katerimi je bilo mogoče preizkušance 0 13 X 13
milimetrov prešati z deformacijami preseka
XA = 20, 50, 65 in 80 % (slika 4). Na ta način smo
Slika 4
Surovec 0 13 X 13 mm in preizkušanci, prešani s specifičnimi deformacijami preseka IA = 20, 50, 65 in 80 °/o
Fig. 4
0 13 x 13 mm blank and the test pieces compressed to specific cross- section deformation of 20, 50, 65, and 80 %
želeli določiti vpliv specifične deformacije preseka na deformacijski odpor, oziroma na specifično obremenitev pestiča.
Eksperimentalno orodje smo vpeli v standarden stroj za preizkušanje materialov v laboratoriju za preoblikovanje fakultete za strojništvo v Ljubljani.
Z večjimi preizkušanci (0 23,6 X 23,6 mm) smo opravili neposredne tehnološke preizkuse v obratu za hladno preoblikovanje kovaške industrije Unior Zreče. Delali smo na hidravlični preši, ki je bistveno hitrejša od preizkuševalnega stroja.
Pri vseh preizkusih smo merili silo na pehalu preše, ne pa direktno silo na pestiču. Zaradi trenja v vodilih preše in orodja so dejanske obremenitve pestiča za nekaj odstotkov nižje od ugotovljenih.
En podatek, ki je bil za potrditev predvidevanj posebno zaželen, pa so nam poslali kolegi iz Iskre Nova Gorica.
Za vsa orodja smo uporabljali jekla Železarne Ravne, in sicer za pestiče hitrorezno jeklo BRU (Č.9683). Pestiči so bili glede na velikost in obliko poboljšani na 62 do 65 HRc in nitrirani. Matrice so bile iz OCR 12 VM (Č.4850) ali pa iz karbidnih trdin.
Obdelovance smo kemično očistili in fosfatirali s sredstvi kemične tovarne Podnart, za miljenje pa smo uporabili uvoženo milo Bonderlube 234.
6. REZULTATI PREIZKUSOV
Osnovo za ocenjevanje rezultatov protismer-nega iztiskovanja smo izdelali na podlagi podatkov tujih avtorjev. 6.10. n>12 Ko smo zbrane podatke primerjali med seboj, smo ugotovili, da so med njimi dokaj velike razlike. Toda, ker smo v predhodnem študiju ugotovili vso množico vplivnih dejavnikov, nas ta ugotovitev niti ni preveč presenetila. Poleg tega, da so avtorji delali na različnih strojih, pod različnimi pogoji, so delali tudi z različnimi šaržami jekel.
Podatki tujih avtorjev in rezultati naših preizkusov so navedeni v slikah 5, 6, 7 in 8. Iz njih lahko zaključimo naslednje:
1.	Najvišje preoblikovalne pritiske smo dosegli pri preizkusih najmanjših preizkušancev in na najbolj počasnem stroju, kar vse potrjuje naša predvidevanja.
2.	Tehnološki preizkusi so potekali na večjih preizkušancih in na hitrejšem stroju, zato so rezultati ugodnejši.
3.	Zaradi normalne lege podatkov lahko zaključimo, da je bila površinska obdelava surovcev dobro opravljena, prav tako pa so bila orodja pravilno konstruirana in ustrezno končno obdelana.
4.	S stališča obremenitev pestiča je najugodnejši podatek iz Nove Gorice (slika 5, primer 4). Obdelovanec je dokaj velik, relativna višina obde-
ZEZB 11 (1977) štrv. 3
50 60 XI S* 80 [K] ®
Slika 5
Specifična obremenitev pestiča (p) pri protismernem izti-skovanju jekla JMP-10
Fig. 5
Specific Ioad of the mandrel (p) in countercurrent extru-sion of JMP 10 steel
							5"' '!0					J =0.4 r-		5
		1®				B®				□				
														
														
														
					do		Ho do	5T					opombe	
		n	JMP- 60 Cr		13	13	1.0	Ot-tf	piBZk strq		F% Ubijam		r = 7«	
		•	JMP- 60 Cr		<£	73	'.5	19	n«* preša IBmm sek "		'ednc pazvoctja UNIOR- Zreie		f'7«	
		2	JMP-60u		23.6	236	1.0	20	40 mm sefc J		tchnaoiki prozkus. UNtOR - Zreče		t =7"	
		3a	15 Cr 3		20	20	10				Burgdorf			
														
		3b	15 Cr 3		120	120	10				Burgdorf			
														
c
30
TO 80 [•/.] 90 C0
50 60
Slika 7
Specifična obremenitev pestiča (p) pri protismernem izti-skovanju jekla JPM-60 Cr
Fig. 7
Specific Ioad of mandrel (p) in countercurrent extrusion of JMP 60 Cr steel
301) P 2500			H									df<			
					A2___						d. D A				
					»										
600			v		jir-2		a----								
				material		d.	n.	do	d.		stroja	v,r		Opombe	
			□	JMP- 15		13	13	,				Lab preizkus FS - L juti/ara		f= 7°	
			la	CK - 15		120	120	1.0				Burgdort			
500 n			1b	CK-15		20	20	1.0				Burgdorf			---
			2a	CK-15		9U			2.0			«,*			
			2b	CK-15		*			2.0			m			
															
			3	CK-15				0,				S,eter			
			<	JMP- 15 (».S			23.5	to	-	ftict prešo iOmm se«"'		letina preizkus UNIOR ZREČE 1 !			
Slika 6
Specifična obremenitev pestiča (p) pri protismernem izti-skovanju jekla JMP-15
Fig. 6
Specific Ioad of mandrel (p) in countercurrent extrusion of JMP 15 steel
lovanca znaša 0,3, izstiskovanje pa poteka na posebni preši, katere kinematika je namensko razvita za to vrsto tehnologije.
5. Jekla JMP-10, JMP-15 in JMP-60 Cr so brez porušitev pri protismernem iztiskovanju prenesla 80 % specifično deformacijo preseka (cpA = 1,6), jeklo JMP-80 Mn Cr pa 65 % (<pA = 1,05) in pri tem niso povzročala nenormalno velikih obremenitev orodja. S tem so dosegla normative, ki se po svetu zahtevajo za njim podobna jekla.
Ta zaključna pozitivna ugotovitev velja zaenkrat le za preizkušance, ki so bili izstruženi iz debelejših palic. Za normalno industrijsko predelavo pa se uporabljajo luščene ali hladno vlečene palice. Žal preizkusov s takimi površinami preizkušancev
10 20 X tO 50 60	S 80 [•/.] 90
Slika 8
Specifična obremenitev pestiča (p) pri protismernem iztiskovanju jekla JMP-80 Mn Cr
Fig. 8
Specific ioad of mandrel (p) in countercurrent extrusion of JMP 80 Mn Cr steel
nismo opravili, ker bi to zahtevalo prevelika finančna sredstva.
Morebitne površinske napake na materialih bi namreč občutno skrajšale v uvodu podane krivulje plastičnosti, prav tako pa bi zaradi njih prišlo do razpok pri tehnološkem preizkusu.
7. POSPLOŠITEV REZULTATOV
Ob analizi obravnavanega tehnološkega primera smo ugotovili, da na hladno protismerno iztisko-vanje vpliva veliko dejavnikov. Projektante in tehnologe v neposredni proizvodnji pa stalno preganja želja, kako vnaprej določiti preoblikovalne pritiske, sile in energije. Odločitev, da bomo izde-
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Posebnosti domačih jekel za haldno masivno preoblikovanje
lali orodje in po preizkusu ugotovili, kje smo, je izredno draga zadeva in nam naj ostane le kot izhod v sili.
Način sprejemanja odločitev na podlagi opravljenega preizkusa je tudi s komercialno ekonomskega stališča zelo neugodna zadeva. Orodja se običajno začnejo izdelovati potem, ko smo kupcu že potrdili risbo izdelka in se z njim dogovorili o ceni ter pristali na relativno kratke dobavne roke.
Tehnološkega tveganja bo torej tem manj, čim več primerov iz literature in naše prakse bomo kritično analizirali in si izdelali interne tehnološke normative.
Pri protismernem iztiskovanju lahko iz znanih podatkov sklepamo na nove, če upoštevamo, da
—	uporabljamo enako vrsto stroja,
—	uporabljamo enako mazivo,
—	imamo po enakih principih konstruirana in izdelana orodja,
—	upoštevamo v uvodu podane vplive velikosti in relativne višine obdelovanca, vtiskovalnega razmerja, kota y na čelu pestiča ter specifične deformacije prečnega preseka ZA.
V primeru, ko so vsi navedeni pogoji enaki, želimo pa spremeniti kvaliteto preoblikovanega materiala ali način toplotne obdelave, pa velja, da je specifični preoblikovalni pritisk linearno odvisen od deformacij ske trdnosti preoblikovanega materiala.
Če imamo za materiala I in II znani krivulji plastičnosti, za material I pa tudi preoblikovalni pritisk pj, tedaj lahko ob pogojih tehnološke podobnosti z zelo majhnim tveganjem trdimo, da bo pritisk pn za material II enak
Pii = Pi
f, n
k'
f, i
kjer vrednosti za k'f>1 in k'f Ii izračunamo iz ustreznih krivulj plastičnosti
k'f, i = kf_! (cpAj j) in k'f, n= k'f, n(<pA, n), pri tem pa mora tudi veljati <PA, I = <PA, II
Rezultate laboratorijskih in tehnoloških preizkusov smo ob koncu tudi mi ocenili z ozirom na navedeno plastostatično podobnost. Dobili smo (slika 9) zelo dobro linearno odvisnost, kot so jo pri podobnih primerih ugotovili tudi drugi10-13.
Tako smo opisali način, s katerim lahko zelo enostavno in zanesljivo ugotovimo, za koliko se nam bodo na primer povečali preoblikovalni pritiski, če se nam je dvignila krivulja plastičnosti. Za to moramo le pravočasno ugotoviti ustrezne krivulje plastičnosti, kar pa je veliko ceneje kot stane en sam (zlomljen) pestič.
Odvisnost med deformacijsko trdnostjo (kf) in specifično obremenitvijo pestiča (p) ob upoštevanju zakonitosti tehnološke podobnosti pri protismernem iztiskovanju
Fig. 9
Relationship betvveen the yield strength (kf) and the spe-cific load of mandrel (p) taking in accunt laws of techno-Iogical similarity in countercurrent extrusion
ZAKLJUČEK
Za potrebe domače predelovalne industrije smo v železarni Jesenice, v tesnem sodelovanju s potrošniki jekel razvili takšen kvalitetni asortiment jekel za hladno masivno preoblikovanje, ki naj bi vsaj v prvi fazi zadovoljil potrebe naglo se razvijajoče tehnologije oblikovanja strojnih delov s hladnim masivnim preoblikovanjem. Vsem, ki uvajajo to tehnologijo v svoj proizvodni program, je skupna želja, da bi ta postopek osvojili na domači surovinski bazi.
Osvajanje jekel za hladno masivno preoblikovanje v železarni Jesenice poteka v tesnem sodelovanju z uporabniki jekel. S skupnim raziskovalnim delom smo prišli do ugotovitve, da je pri malo-ogljičnih in nizkolegiranih jeklih mogoče graditi na že osvojenih osnovnih kvalitetah jekla, predvsem v smeri izboljšanja homogenosti jekla, stalnosti kvalitete ter optimizacije toplotne obdelave in hladne predelave jekla.
Rezultati dosedanjega raziskovalnega dela so štiri vrste JMP jekel in to: maloogljična jekla z nizko vsebnostjo Si JMP 10 (0.10 % C) in JMP 15 (0.15 % C) ter nizkolegirana jekla za cementacijo JMP 60 Cr in JMP 80 MnCr. Zaradi posebnih zahtev po kvaliteti jekla, ki presegajo zahteve JUS, so lastnosti teh jekel predpisane v okviru posebnih dobavno prevzemnih pogojev, ki so rezultat dogovora med proizvajalcem in potrošnikom jekla.
S pomočjo diskontinuirnih tlačnih preizkusov smo preiskali sposobnost obravnavanih JMP jekel za hladno masivno preoblikovanje. Upoštevajoč rezultate predhodnih preiskav in ustreznih podatkov iz tuje literature smo izdelali mejne krivulje
ŽEZB 11 (1977) štrv. 3
tečenja, ki naj služijo kot osnova projektiranja procesov preoblikovanja, predvsem pa kot merilo za ocenjevanje preoblikovalnih lastnosti materialov.
Plastičnost novo razvitih jekel za hladno masivno preoblikovanje smo preiskali tudi s tehnološkim preizkusom s protismernim iztiskavanjem. Jekla JMP 10, JMP 15 in JMP 60 Cr so brez porušitve pri protismernem iztiskavanju prenesla 80 % specifično deformacijo preseka (cp = 1.6), jeklo JMP 80 MnCr pa e = 65 % (cp = 1.05) in pri tem niso povzročila nenormalno velikih obremenitev orodja. Rezultati preiskav so pokazali, da v pogledu sposobnosti za plastično preoblikovanje domača jekla za hladno masivno preoblikovanje dosegajo normative, ki se zahtevajo za podobna jekla v svetu.
Na osnovi že pridobljenih izkušenj bomo s sodobnimi metalurškimi prijemi še naprej razširjali kvalitetni asortiment jekel za hladno masivno preoblikovanje na področju jekel, ki se toplotno obdelujejo. Prepričani smo, da bomo s tako zastavljenim delom prispevali k še hitrejšemu prodoru tehnologije hladnega masivnega preoblikovanja pri nas.
Literatura
1.	Kuzman K., Razinger A.: Ocena sposobnosti domačih jekel za masivno preoblikovanje v hladnem. 2E-ZB 7 (1973) No 5
2.	Kuzman K.: Vpliv preoblikovanega materiala na snovanje procesov hladnega masivnega preoblikovanja jekel. ŽE-ZB 10 (1976) No 2
3.	Fliesskurven metallischer Werkstoffe VDI 5-3200, 5-3201, Dusseldorf 1954—1957
4.	Strassburger Ch., Robiller G.: Aufnahme der Fliesskur-ve unlegirter Stahle in Kaltstauchversuch. Stahl u. Eisen 93 (1973) No 24
5.	Dieterle K.: Bestimmen der Verfahrensgrenzen beim Stauchen von Hohlkorpern. Ind.-Anz. 97 (1975) No 77
6.	Geiger R.: Der Stoff fluss beim kombinierten Napfflies-spressen. Berichte IfU No 36, Girardet Essen 1976
7.	Kroha V. A.: Krivie upročnenia metallov pri holodnoj deformacii. Mašinostroenie Moskva 1968
8.	Tretjakov A. V., Trofimov G. K., Gurjanova M. K.: Me-
haničeskie svojstva stalej i splavov pri plastičeskom deformirovanii. Mašinostroeine Moskva 1971
9.	Dohmann F.: Fertigungsgerechte Entvvicklung von Kalt-fliesspressteilen aus Stahl. Draht 1976 No 6
10.	Kast D.: Modellgesetzmasskeiten beim Riickvvartsflies-spressen geometrisch ahnlicher Napfe. Ind.-Anz. 1970 HGF 70/46
11.	Burgdorf M., Miischenborn R.: Nomogramme zur Ermittlung der Umformkraft beim Fliesspressen. Werk-statstechnik 60 (1970) 503/506 ali VDI Richtlinien 3138 BI, Dusseldorf 1970
12.	Sieber K.: Theoretisce Grundlagen und praktische Er-fahrungen zur Konstruktion von Kaltpresswerkzeugen. 4. Int. Tag. Kaltumformung, Dusseldorf 1970
13.	Geiger R.: Ahnlichkeitsbetrachtungen beim kombinierten Napf — Vorvvarts —/Napf — Riickvvarts — Fliesspressen. Ind.-Anz. 1974 HGF 74/83
14.	Kuzman K.: Vpliv preoblikovalnega materiala na snovanje procesa hladnega masivnega preoblikovanja, Železarski zbornik, Ljubljana, 10 (1976) 2 str. 83—91
15.	Sachs K.: Wire Industry London, januar 42 (1975) 493 str. 41—46
16.	Razinger A., Arh J.: Nizkoogljično nelegirano jeklo za izdelavo matic s hladnim stiskanjem — Romat, Jesenice, Železarna J. 1969, str. 32
17.	Kveder A., Razinger A.: Rekristalizacija jekel za hladno masivno preoblikovanje. Železarski zbornik, Ljubljana 10 (1976) 4, str. 179—191
18.	Arzenšek B.: Diplomska naloga, oddelek za montanisti-ko, Ljubljana, Univerza v Ljubljani, 1970
19.	Langhammer H. J., Abratir H., Patel P.: Influence of injection of powdered materials on oxide and sulphide cleanliness of steel grades Scaniject — Lulea Svveden 1977, s D 13: 1—3
ZUSAMMENFASSUNG
Die Fertigungstechnologie der Serienteile aus Stahl mit der Kaltmassivumformung vvird wegen der grossen okonomischen Vorteile im Vergleich zu anderen Umfor-mungsverfahren in Jugoslawien mit einer grossen Ge-schwindigkeit angewendet. Bei allen die diese Technologie in den Produktionsprozess einfiihren, ist gemeinsam der Wunsch, dieses Verfahren auf eigener Rohstoffbasis ein-zufiihren.
Die Entvvicklung der Stahle fiir die Kaltmassivumformung im Hiittenvverk Jesenice ist in enger Zusammenar-beit mit den Verbrauchern verlaufen. Mit der gemeinsa-men Entvvicklungsarbeit sind wir zu der Feststellung gekommen, dass bei den Kohlenstoffarmen und niedrig-legierten Stiihlen die Entvvicklung auf Grund der in der Produktion befindlichen Stahlsorten vor allem in Richtung der Verbesserung der Stahlhomogenitat einer konstanten Stahlgiite Optimisierung der Warmebehandlung und Kalt-formgebung der Stahle moglich ist.
Als Ergebnis der bisherigen Forschungsarbeit sind vier Sorten der JMP Stahle und zwar: Kohlenstoffarme Stahle mit niedrigen Si Gehalt, Si JMP 10 (0.10 % C) und JMP 15 (0.15 % C) und ein niedriglegierter Einsatzstahl JMP 60 Cr und JMP 80 MnCr. Da auf die Stahlgiite beson-dere Anspriiche gestellt vverden, vvelche die der JUS Norm
iibertreffen, sind die Eigenschaften dieser Stahle im Rah-men besonderer Abnahme und Lieferbedingungen vorge-schrieben vvelche ein Ergebnis der Vereinbarung zvvischen Erzeuger und dem Verbraucher sind.
Die Fahigkeit der behandelten JMP Stahle fiir die Kaltmassivumformung ist mittels des diskontinuirlichen Stauchversuches untersucht vvorden. Unter Beachtung der Ergebnisse der vorgehenden Untersuchungen und der ent-sprechenden Daten aus der Fachzeitschrift sind die Grenz-fliesskurven arsgearbeitet vvorden, vvelche als Grundlage bei der Planung der Umformungsprozesse, vor allem aber als ein Mass fiir die Bevvertung der Umformungseigen-schaften der Stahle dienen.
Die plastischen Eigenschaften der neu entvvickelten Stahle fiir die Kaltmassivumformung sind mit dem Riick-vvartsfliesspressversuch untersucht vvorden. Die Stahle JMP 10, JMP 15 und JMP 60 a haben beim Ruckvvartsflies-pressen e = 80 % (Pv = 1.6) und der Stahle JMR 80 MnCr e = 65 °/o (pv = 1.05) der specifischen Ouerschnittverfor-mung ertragen. Die Untersuchungsergebnisse zeigten, dass die einheimischen Stahle fiir die Kaltmassivumformung in Hinsicht der plastischen Eigenschaften, die Normvor-schriften, vvelche fiir ahnliche Stahlsorten in der Welt iiblich sind, erreichen.
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Posebnosti domačih jekel za haldno masivno preoblikovanje
SUMMARY
Manufacturing products in great series with massive cold forming is used more and more due also in Yugoslavia to the great economic advantages. Ali who are introducing this technology into their production program want to apply the process on domestic raw materials.
Manufacturing steel for massive cold forming in Jesenice steelvvorks is in close cooperation With consumers of this steel. Joint research lead to the consclusion that low-carbon and low-alloyed steel of the production program can be used if homogeneity of steel, constant quality, and optimization of heat treatment and of cold vvorking can be achieved.
The results of investigations till now are four JMP steel qualities: low-carbon and low-silicon steel JMP 10 (0.10% C) and JMP 15 (0.15 % C) and JMP 60Cr and JMP 80 MnCr low-alloyed steel for cementation. Due to special quality demands which are higher than in Yugoslav stan-dards (JUS) their properties are prescribed in special deli-
very conditions as the results of agreement betvveen the manufacturer and the consumer of steel.
By discontinuous compression tests the mass cold workabiIity of the mentioned JMP steel was tested. Based on previous investigations and corresponding data in refe-rences the limiting yield curves were constructed which are needed in the basic design of the working proceses and for estimating the workability of materials.
Plasticity of the new developed stell for massive cold working was tested also with a technological test of coun-tercurrent extrusion. JMP 10, JMP 15, and JMP 60 Cr steel stayed 80'°/o specific cross-seotion deformation (<p, = 1.6) without destruction in the countercurrent extrusion, while specific cross-section deformation of JMP 80 MnCr steel was 65 % (<pv = 1.05). No unnormal high load of tool was observed. The result of investigations showed that domestic steel for massive cold forming have the same work-ability as the similar imported steel.
3AKAK)MEHHE
TexH0A0riia h3n>TOBAeHHH AeTaAeit cepHimoro np0H3B0ACTBa npii noMomn xoaoahoh MaccHBHoS Ae<}>opMamm bcacactbhh cymecTBeH-hhx 3K0H0Mi«ecKHx npeMyiiiecTB b cpaBHeHira c ApyrHMH cnocoGaMH <J>opMoo6pa30BaHiia CTaAH sthm cnocodo« c 6oamhhm TeMnoM ocBa-HBaeTCH TaiOKe b lOrocAaBHH. OSmaa neAb Bcex, KOTopue bboahtb 3Ty TexHOAormo b CBoft npoiiecc np0H3B0ACTBa ocBoemie stoto cno-co6a Ha AOMaiimeM ctipbe.
OcBoemie cTaAeft aai xoaoahoB MacciisHoft ae<j>opMaHHH b Me-T0j\AyprHMecKOM 3aBOAe JKeAe3apHa EceHHHe BeAeTCH b tcchom co-TpvAHH^ecTBe c noTpeSiiTeAHMii CTaAeft.
C KOAAeKTHBHMM HCCAeAOBaHHeM yCTaHOBHAH, HTO npa MaAO-yrAepoAHCToft h MaA0Aernp0BaHHbix CTa.\nx rtpouecc MaccHBHoro c[>op-mo06pa3obamia b xoaoahom coctohhhh b03m0>keh yace npw ocBoeH-hux ochobhlix copTax ctaah rAaBHLiM 06pa30M, ito KacaeTcs OA-HODOAHOCTH CTaAH, nOCTOHHCTBa Ka^eCTBaB, OnTHMH3aHHH npH Tep-MI«eCKOH o6pa5oTKH h npH XOAOAHOH nepepaSoTKH CTaAH.
Pe3yTbTaTM BbinOAHeHHHX HCCAeAOBaHHH npeACTaBASIOT HeTbipH copTa CTaAH JMP, t. e. MaAoyrAepoAHCTas CTaAb MapoK JMP 10 (0.10 % C) h JMP 15 (0.15 % C) c hh3khm coAepacaHHeM Si, a TaKHce MaAOAernpoBaHHbie CTaAH aas HeMeHTauHH JRM 60 Cr h JMR 80 Mn Cr. BcAeACTBHH cnemia.\bHbix TpeScmaHHH, KOTopbie npeBbimaioT Tpe-SoBaHHH no JUS, cBoftcTBa 3thx CTaAeft ycTaHOBAeHbi b paMKax cne-
HHaAbHbIX npHe.MOMHbIX yCAOBIli, KOTOpbie COCTanAHIOT pe3yAbTaT co-TAanieHHH mcjkav np0H3B0AHTeAeM h notpe6hteae.m CTaAH.
C npepbiBHbiMH HcnbiTaHHHMH Ha AaB.veHHe oirpeAeAeHa cnocoG-hoct JMP CTaAeft Ha x0A0AHC>e MaccftBHOe cj)0pM006pa30BaHne. B3hb bo BHHMaHHe npeABapHTeAbHbie HCCAeAOBaHHfl h cootbetctbehhbie VKa3aHHH H3 3apyCeacHoft AineparvpBi, npHTOTOBAeHbi npeAeAbHbie KpiiBbie nAaCTHMHoro tohchhk, KOTOpbie MoryT noc\v>KiiTL KaK ocho-BaHiie aah npoeKTiipoBaHHH nponecca Accj>opv,auHH, b 0C06eHH0CTH KaK MacuiTaS aah ohchkh cnocoSnocra 4>0pM006pa30BaHHsi MaTe-pnaAa.
IlAaCTHHHOCTb 3thx HOBOOCBOeHHbIX CTaAeft AAH XOAOAHOTO MaCHB-noro (J)0pM0H3MeHeHHfl jiccACAOHana xaK>KC npH noMomn TexHOAOTH-MCCKOro HCnbITaHIIfl npOTHBOnOAOJKHbIM BblAaBAHBaHHeM. CTaAH JMP 10, JMP 15 h JMP 60 Cr Bbuep>KaAH npH np0THB0n0)KH0M BbiAaBAH-BaHHH 6e3 pa3pymeHHa 80 % yAeAbHoft AecjjopMauHH ceieHHH (tpA = = 1.6), a CTaAb MapKH JMP 80 Mn Cr npii q>4 = 1.05 AOCTHTAa BeAH-HHHy eA = 65 %, npiraeM He npHHHHHAO aSHopMaAbHo BbicoKyio Ha-rpyaceHHocTb HHCTpyMeHTa.
Pe3yAbTaTbi HCCAeAOBaHHft noKa3aAH, hto AOMaimrae CTaAH aah x0A0AH0ro MaccHBHoro npeo6pa30BaHHH, *rro KacaeTca oiocoShocth njVacTHMHoro ijjopMooSpaaoBaHHH, BnoAHe yAOBAeTBOpsiOT HopMaM ko-TopbiM AOAacHbi oTBenaTb noAo6Hbie 3apy6e>KHbie copTa CTaAH.
Razvoj avtomatskih jekel
v
v Železarni Jesenice
UDK: 669.14.018.23 ASM/SLA: SGA-k
Anton Razinger, Joža Arh
Jekla za obdelavo na avtomatih — avtomatna jekla — so specializirani proizvod železarne Jesenice v okviru programa hladno predelanih palič-nih jekel. Raziskovalno delo v zvezi z razvojem avtomatnih jekel je trajalo več kakor deset let. Avtomatna jekla so v železarni Jesenice razvita v proizvodnem in tudi v kvalitetnem pogledu. Letna proizvodnja dosega cca 10 000 ton, kar predstavlja cca 50 % celotne količine hladno predelanih paličnih jekel v železarni Jesenice.
1. Kaj so avtomatna jekla in kakšen je njihov pomen
Avtomatna jekla imenujemo tista kvalitetna ogljikova jekla in visokolegirana nerjavna jekla, katerih kemična sestava, struktura in trdnost so tako prirejene, da so jekla dobro obdelovalna. Dobra obdelovalnost, oziroma sposobnost za odre-zovanje je poudarjena tehnološka lastnost avtomatnih jekel, vse ostale fizikalne in tehnološke lastnosti pa so več ali manj podrejene tej zahtevi.
Slika 1
Tipični velikoserijski izdelki iz avtomatnih jekel
Fig. 1
Typical products of free-cutting steel in great series
mgr. Anton Razinger, dipl. inž., Železarna Jesenice — Joža Arh, dipl. inž., Železarna Jesenice
Avtomatna jekla so namenjena obdelavi na avtomatnih obdelovalnih strojih, kjer se z odrezo-vanjem oblikujejo strojni deli v velikih serijah in pri visokih rezalnih hitrostih (si. 1). Dobra obdelovalnost se mora odraziti v visoki vzdržnosti rezalnega orodja, ugodni obliki odrezkov in pa v visoki kvaliteti površine obdelovancev.
Skladno s hitrim razvojem obdelovalnih strojev in tenhologije odrezovanja v zadnjih 10 letih smo v železarni Jesenice zelo intenzivno razvijali takšen kvaliteten asortiment avtomatnih jekel, s katerim bi lahko zadovoljili zelo pestre zahteve uporabnikov. Marketing je zato temeljil na:
—	tesnem sodelovanju s potrošniki jekel
—	obsežni informacijski dejavnosti
—	aktivnem sodelovanju z institucijami, ki vzgajajo strokovnjake za predelovalno industrijo.
Smoter razvijanja avtomatnih jekel je omogočiti cenejšo proizvodnjo strojnih delov z odrezo-vanjem. Delo z razvijanjem kvalitete in proizvodnje avtomatnih jekel torej sovpada z napori za stabilizacijo našega gospodarstva.
Proizvodnja avtomatnih jekel v železarni Jesenice je že dosegla 10 000 t, kar predstavlja cca 50 % proizvodnje hladno predelanih paličnih jekel.
2. Raziskovalno delo
Raziskovalno delo razvijanja kvalitete in proizvodnje avtomatnih jekel je trajalo s presledki 10 let. V tem času smo razvili tak kvalitetni asortiment, ki popolnoma zadovoljuje potrebe naše predelovalne industrije (si. 2).
Oznaka jekla Ztltz Jtitnct	Smtrna analiza (v.)	Obdtiovatxs mdtks c/.)	Primerjava z JUS in tujim standardi				
			ajscb0 505o*v\ din 1651 \ iso-dr \a/si-us | Alpint				
Jtkla z visokim indtksom obdeknolnasti							
ATJ 100 Pb	MS'M	170	-	9smnpb 26	2Pb	12 l 14	Z s Pb
č 3990	7VC.1.0Mn.aXS	135	č 3990	9smn 28	2	12 13	zs
ATJ 70	7kc. 14mn,030s	KO	-	9s Mn 36	3	-	-
Jtkla za ctmtntocijo							
atj50c	U.nc. UMn	110	-	-	-	t2l17	-
č 3190	H5C.HSh.015S	100	c 3190	-	-	v 16	MZ
c 1190	0DC.OJMn.O2S	100	č 1190	10s20	4	1111	ZE 10
Jtkla za poboljsanjt							
atj 40 q	5TS . O.ISPb	60	-	-	7	11L 37	LZ80
,'c 1490)	735C.0.7Mn,0.15S	70	c 1490	35 S 20		1136	Z V 35
(c 1590)	745C.07Mn.015S	65	i 1590	45 S 20	10	1146	ZV45
Ntrjavna jtkla							
c <590		70	v pripravi	x12CrNi 18/6 S	-	303	As 22
(C 4190)	7BC,12Cr.Mo,Q32	90	v pripravi	-	-	416	KIV15 Z
Č 4790	71X.17Cr.Mo.03X.	95	v pripravi	112crmos 17	-	43OF	KWZA
Slika 2
Kvalitetni asortiment avtomatnih jekel Železarne Jesenice
Fig. 2
Production program of free-cutting steel in Jesenice iron--vvorks
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Razvoj avtomatskih jekel v železarni Jesenice
Ta kvalitetni asortiment obsega 12 vrst jekel, od katerih so bila jekla z oznako ATJ popolnoma razvita v železarni Jesenice. Avtomatna jekla pokrivajo naslednja področja uporabnosti: jekla z visokim indeksom obdelovalno-sti, jekla za toplotno obdelavo in nerjavna jekla.
Tehnologija izdelave in predelave avtomatnih jekel temelji na novejših dognanjih o vplivu metalurških dejavnikov na obdelovalnost, ki so rezultat lastnega raziskovalnega dela in tujih izkušenj.
Slika 3
Naprava za ocenjevanje obdelovalnosti avtomatnih jekel
Fig. 3
Apparatus for estimating the machinability of free-cutting steel
Slika 4
Naprava za vpihavanje svinca v jeklo
Fig. 4
Set-up for blovving lead into steel
Odločilno vlogo pri razvijanju je imela konstrukcija lastne naprave za ocenjevanje obdelovalnosti1 (naprava dela na principu konstantnega podajnega pritiska) (si. 3), ter naprava za uvajanje svinca v jeklo (si. 4).2
Visoka kvaliteta avtomatnih jekel, ki jih proizvaja železarna Jesenice, je bila potrjena na domačem in na zelo zahtevnem evropskem in ameriškem tržišču.
Glavne značilnosti in dosežki v razvoju posameznih vrst avtomatnih jekel so naslednji:
2.1 Jekla z visokim indeksom obdelovalnosti
V to skupino spadajo jekla Č 3990, ATJ 100 Pb in ATJ 70. Odlična obdelovalnost je edini smoter teh jekel kateremu so v popolnosti podrejene vse kemične in fizikalne lastnosti. Teoretične osnove dobre obdelovalnosti jekel so že dolgo poznane in temeljijo predvsem na pravilni morfologiji sulfid-nih nemetalnih vključkov (si. 5) in zadostni utrditvi ferita.
Slika 5
Oblika in porazdelitev sulfidnih nemetalnih vključkov v avtomatnih jeklih (SEM)
Fig. 5
Shape and distribution of sulphide non-metallic inclusions in free-cutting steel (SEM) a) oxysulphide inclusion of Type I b) sulphide inclusion of Type II
Sulfidni nemetalni vključki morajo biti v litem stanju globularni in slučajno porazdeljeni (Typ I), v predelanem stanju pa slabo deformabilni, tj. čim bolj ovalni. V okviru raziskovalnega dela porazde-
ZEZB 11 (1977) štrv. 3
litve svinca v jeklu smo dokazali, da so vključki svinca v pogledu velikosti in porazdelitve popolnoma odvisni od velikosti in porazdelitve sulfidnih nemetalnih vključkov. Pogoj za izločanje sulfidov Typa I je dovolj visoka vsebnost kisika v tekočem jeklu; pri nizki vsebnosti kisika so sulfidi v jeklu zelo drobni in porazdeljeni v obliki pahljače ali verige (Typ II), kar ni ugodno za dobro obdelo-valnost. Sulfidni nemetalni vključki morajo biti čim bolj enakomerno porazdeljeni po celotnem preseku palic.
Da bi ustregli tem zahtevam, se mora torej jeklo z visoko vsebnostjo kisika (ca. 200 ppm) strditi pomirjeno. Tako strjevanje dosežemo pri dovolj visoki vsebnosti S in Mn, pravilni temperaturi taline in strogo kontrolirani vsebnosti O in C v jeklu. Kontrola vsebnosti O v tekočem jeklu je prav sedaj predmet eksaktnega raziskovalnega dela raziskovalcev raziskovalnega oddelka železarne Jesenice in metalurškega inštituta Ljubljana.3 Sulfidni nemetalni vključki in vključki svinca imajo vpliv na zmanjšanje obrabe orodja in pravilno izoblikovanje ostružkov. Da bi dosegli še visoko kvaliteto površine obdelovancev, utrjujemo ferit s povečano vsebnostjo P in N v jeklu ter zmerno stopnjo hladne deformacije pri vlečenju.
Najbolj kvalitetno jeklo v tej skupini je svinčevo avtomatno jeklo ATJ 100 Pb, ki ima poleg odlične obdelovalnosti tudi zadovoljivo plastičnost (si. 6).
2.2 Pomirjena avtomatna jekla za toplotno
obdelavo
Področje avtomatnih jekel, ki so primerna za toplotno obdelavo, pokrivajo v glavnem 4 jekla, od katerih sta jekli Č 3190 in ATJ 50 C primerni za cementacijo (0.15 % C, 1.20 % Mn), jekli Č 1590 in ATJ 40 Q pa za poboljšanje.
Jekla so pomirjena s Si in AL Zaradi nizke vsebnosti kisika rezultirajoči sulfidni vključki Typ II niso ugodni za dobro obdelovalnost. Pri svinčevih jeklih ATJ 50 C in ATJ 40 Q smo ob znatno nižji vsebnosti žvepla (ca. 0.1 %) dosegli izboljšanje obdelovalnosti, boljšo kvaliteto jekla po toplotni obdelavi ter dobro plastičnost jekla pri zmernih deformacijah v hladnem.
Preiskave lastnosti cementiranega in nitrira-nega sloja, ki so jih opravili na metalurškem inštitutu, kažejo, da so ta jekla v pogledu parametrov, ki določajo sposobnost jekla za cementacijo, ne razlikujejo od maloogljičnih nelegiranih jekel.4
Pri avtomatnih jeklih za poboljšanje je v pogledu kaljivosti in lastnosti v poboljšanem stanju jeklo Č 1590 inferiorno, svinčevo jeklo ATJ 40 Q pa v vsem enakovredno primerjalnem jeklu Č 1530.
Jeklo ATJ 40 Q odlikuje zelo dobra obdelovalnost ter dobra plastičnost v hladnem, torej kombinacija, ki je v moderni tehnologiji oblikovanja strojnih delov zelo zaželena. Zaradi visoke kvali-
Vrsta jekla	Obdelova/nast (vzdolžno struženje) Veo , VBo.3 , Pto	Preoblikovalnost (tlačni pmiskus)	
		kf°lkrVmrA	n
C 1530	260m/min	104.7	0.195
ATJ 40 Q	400m/min	102.1	0.207
Slika 7
Primerjava obdelovalnosti jekel C.1530 in ATJ 40 Q
Fig. 7
Comparison between the machinability of Č 1530 and ATJ 40 Q steel
2.3 Nerjavna jekla6
Smisel razvoja nerjavnih avtomatnih jekel je bil v tem, da se s poboljšanjem obdelovalnosti
Orodje Sandvik Coromant S2 Kriterij obrabe ■■ 0,3 mm
ATJ 100 Pb s =Q06mm/ vrt -Q22mm/vrt
C 3990
s =0,08mm/vrt <!,22mm/vrt
VBmax
3 4 5 6 7 8 9 1	2 3 4 5
-— v (m/min)
Slika 6
Obstojnost rezalnega orodja pri struženju jekla C.3990 in ATJ 100 Pb
Fig. 6
Resistance to wear of the cutting tool in turning C 3990 and ATJ 100 Pb steel
tete in uporabnosti pričakujemo, da bo to jeklo v najkrajšem času popolnoma izpodrinilo klasični avtomatni jekli za poboljšanje Č 1590 in Č 1490. (si. 7)
2EZB 11 (1977) štev. 3 Razvoj avtomatskih jekel v železarni Jesenice
sicer zelo slabo obdelovalnih nerjavnih jekel poceni odrezovanje strojnih delov, ki morajo biti zaradi zahtev po dobri korozijski obstojnosti iz nerjavnega jekla. Avtomatne variante jekel so bile razvite v vsaki skupini nerjavnih jekel in imamo tako osvojena: Cr-Ni avstenitno Č 4590 i n Cr feritno C 4790 in martenzitno Č4190 nerjavno avtomatno jeklo.
Obdelovalnost nerjavnih jekel je najbolj odvisna od sestave nemetalnih vključkov v jeklu. Žveplo je učinkovito le, če je vezano v MnS in ne kot CrS, ki je trd in pri rezanju deluje abrazivno. Razmerje Mn : S v jeklu mora biti večje kakor 4. Ugotovili smo, da je mogoča hitra kontrola obde-lovalnosti že z baumanovim odtisom, ki je v primeru prisotnosti MnS aktiven, v primeru CrS pa pasiven.
V pogledu obnašanja oksidnih nemetalnih vključkov smo ugotovili, da je ugodna visoka vsebnost Si (ca. 1 %) in nizka vsebnost Al v jeklu.
Utrditev jekel s hladno predelavo je ugodna za doseganje boljše kvalitete površine obdelovancev, kar pa izkoriščamo le pri Cr jeklih.
hkA
•	•	f r >*• v/
- "v* v -•	'»»Sv. ':	»• ^••s-
fV ,. ■ ■ ,(f
. • -: ■	.v -
K" - ra/a^-i^nfcrV.
Slika 8
Napake na blumih jekla č.3990 in osnovni vzrok porušitve
Fig. 8
Faults in blooms of Č 3990 steel and basic reasons for breaking
Ugotovili smo, da je korozijska obstojnost Cr jekel zadovoljiva tudi pri visoki vsebnosti S ca. 0.3 %, pri Cr-Ni jeklih pa se zahteva nižja vsebnost S 0.15 %, kar se odraža v slabši obdelovalnosti.
3. Problematika proizvodnje
Prikazani kvalitetni asortiment avtomatnih jekel je vključen v redni proizvodni program železarne Jesenice. V železarni Jesenice izdelujemo ta jekla v SM in E pečeh. Jekla se vlivajo skozi lijak v ingote kvadratnega preseka teže 5.4 tone. Kljub temu, da je tehnologija izdelave avtomatnih jekel v bistvu enostavna, pa praksa kaže, da je za visoko kvaliteto in stabilno proizvodnjo potrebno zelo pazljivo delo. Kaže tudi, da se vsako večje odstopanje od postavljenih regulativov odraz v slabši kvaliteti in nizkem izkoristku, to je višji lastni ceni jekla. Raziskave vzrokov površinskih napak na bumih jekel kažejo, da so te napake v glavnem posledica prisotnoti mehurčkov pod površino, ki

ž
Vsebnost S in Mn v šaržah polpomirjenih avtomatnih jekel (podatki za leto 1975)
Fig. 9
Sulphur and manganese content in melts of semi-killed free-cutting steel (data for year 1975)
Slika 10
Vsebnost N in P (podatki za leto 1975)
Fig. 10
Nitrogen and phosphorus content (data for year 1975)
Slika 9
2EZB 11 (1977) štrv. 3
nastanejo zaradi nepravilnosti v procesu izdelave in vlivanja jekla.7 Za dobro kvaliteto jekla v pogledu izkoristka in obdelovalnosti je pri avtomat-nih jeklih najpomembnejša kontrola in stabilnost vsebnosti kisika v jeklu, kar v praksi dosežemo s predpisano vsebnostjo C po pihanju kisika, čistim kuhanjem ter pravilno temperaturo jekla pred prebodom. Posebno stroga je kontrola zahtevanega časa mirovanja jekla v kokilah po končanem vlivanju.
Dosegamo zadovoljivo stabilnost vsebnosti osnovnih elementov C, Mn, Si, S, P in N v šaržnih analizah (si. 9, si. 10). Večja odstopanja pri analizah vzorcev predelanega jekla so posledica močnih blokovnih izcej, ki pa se jim ne da izogniti. Zaskrbljujoče pa je stalno naraščanje vsebnosti oligo-elementov Cr, Sn, Sb, kar je prav v jeklih z visoko vsebnostjo S in Pb posebno nevarno.
Ogrevanje blokov v globinskih pečeh je posebno občutljiva faza za obnašanje jekel med plastično predelavo v vročem. Pogoji ogrevanja morajo biti takšni, da je doseženo čim boljše pregretje. Bloke je treba zalagati v peč vroče, časi izenačevanja na temperaturi ogrevanja so omejeni zaradi občutljivosti avtomatnih jekel k lomu v rdečem.
Četudi je vsebnost Mn takšna, da je močno preseženo stehiometrično razmerje MnS, imajo vsa avtomatna jekla veliko slabšo preoblikovalnost v vročem kakor jekla z nizko vsebnostjo žvepla.8 Slabša preoblikovalnost v vročem, ki je vsekakor posledica velikega volumskega deleža sulfidnih nemetalnih vključkov, je posebno izrazita v zadnjih prevlekih, ko je temperatura nizka in se odraža v obliki cepljenja koncev valjancev. Avtomatna jekla zahtevajo poseben način valjanja: visoke začetne temperature valjanja, maksimalni odvzemi v začetnih prevlekih, minimum hladilne vode.
Problemi pri valjanju končnih vroče valjanih profilov so občutno manjši, v kolikor poteka valjanje brez zastoja. Za normalen potek hladne predelave z vlečenjem pa se pri vroče valjanih profilih postavljajo zelo ostre zahteve glede ozkih toleranc ter odsotnosti površinskih napak.
Sposobnost avtomatnih jekel za hladno predelavo je močno omejena. Prekomerna stopnja hladne predelave ter prisotnost inicialnih površinskih napak povzroča značilno obliko porušitve med hladnim vlečenjem v obliki razpoke, ki se intragranularno širi do sredine palic (si. 11). Poleg zgoraj omenjenih zahtev je pogoj za zadovoljivo vlečno sposobnost avtomatnih jekel, pa tudi dobro obdelovalnost enakomerna struktura vroče valjanega jekla (ferit in grobolamelarni perlit), ki jo dosežemo s kontrolirano končno temperaturo valjanja, kontroliranimi pogoji ohlajevanja po valjanju ali pa s predhodnim visokim žar j en jem pred hladnim vlečenjem.
Da bi dosegli željeno kvaliteto avtomatnih jekel, je potreben povečan obseg kvalitetne kon-
i

h



v«

i


Slika 11
Značilna oblika porušitve na hladno vlečenih palicah jekla Č.3190
Fig. 11
Characteristic shape of breaking of cold dravvn rods of C 3190 steel
trole v vseh tistih fazah v proizvodnem procesu, ki vplivajo na končno obdelovalnost jekla. V laboratorijskem merilu pa je potrebna stalna kontrola porazdelitve S in Pb z baumanovim in wragge odtisom na presekih blumov, morfologije sulfidnih vključkov v litem in predelanem stanju ter kontrola obdelovalnosti jekla v dobavnem stanju.
4. Smeri nadaljnjega razvoja avtomatnih
in obdelovalnih jekel
V kovinsko predelovalni industriji, v katero nezadržno prodira moderna tehnologija odrezo-vanja ter avtomatizacija procesov, postaja problematična obdelovalnost vseh jekel, ki so predmet obdelave z odrezovanjem.
Ker vidimo v železarni Jesenice na področju hladno predelanih jekel prihodnost v specializaciji kvalitetnega programa tudi v smeri t. z. obdelovalnih jekel, nadaljujemo raziskovalno delo, kako bi dosegli dobre obdelovalnosti konstrukcijskih jekel. Prvi korak v tej smeri je bil storjen že z razvojem proizvodnje svinčevih jekel. Dobre rezultate smo dosegli predvsem s kombinacijo povišane vsebnosti S ca. 0.050 % in legiranjem svinca v teh jeklih. Slabost tega načina je v neugodni morfologiji sulfindih vključkov, kar vpliva na občutno poslabšanje fizikalnih lastnosti jekel.
Pri visokih rezalnih hitrostih, ki jih dovoljujejo moderna rezalna orodja, problema obdelovalnosti po opisani poti ni mogoče rešiti. V takem primeru je učinkovita uporaba kompleksnih dezoksidan-tov na bazi Ca, Mg, Zr. Z uporabo teh dezoksi-dantov, ki se vpihavajo v ponovco, se spremenijo sestave in s tem fizikalne lastnosti oksidnih in sulfidnih vključkov v jeklu. Izboljšanje obdelovalnosti tako izdelanih jekel pripisujemo tvorbi nekaj mikronov debele plasti oksidov, ki se med rezanjem pri velikih hitrostih tvori na rezalnih ploskvah orodja in preprečuje direkten kontakt med orodjem in nastajajočim ostružkom (si. 12). Kompleksni dezoksidanti na bazi Ca imajo tudi vpliv na spremembo načina izločanja sulfidnih vključkov iz Typa II v Typ III (sulfidi oglate oblike, navadno slučajno porazdeljeni).
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Razvoj avtomatskih jekel v železarni Jesenice
Slika 12
Položaj in nastanek zaščitnega sloja med odrezovanjem — shema
Fig. 12
Position and formation of the protective layer during cut-ting — schematically
Tudi naše raziskovalno delo poteka v nakazani smeri kontrolirane dezoksidacije jekel za izboljšanje obdelovalnosti. Največji problem predstavlja konstrukcijska naprava za vpihavanje prašnatih dezoksidantov v talino, kar je osnovni pogoj za uspešno tehnologijo. Odprtih pa je še veliko čisto
metalurških problemov, ki zadevajo predvsem
morfologijo nemetalnih vključkov ter vsebnost
kisika v jeklu.
Literatura
1.	Razinger A.: Določevanje obdelovalnosti jekel za obdelavo na avtomatih po postopku struženja s konstantnim podajnim pritiskom. Metalurški zbornik, Ljubljana, 1968, št. 1, str. 21—34
2.	Razinger A.: Magistrsko delo, Jesenice 1973
3.	Koroušič B.: Študij dezoksidacije nekaterih polpomirje-nih jekel z direktnim merjenjem aktivnega kisika v tekočem jeklu. Poročilo MI — Ljubljana 1976
4.	Kveder A.: Vpliv prisotnosti svinca na lastnosti cemen-tiranega sloja. Poročilo MI — Ljubljana 1975
5.	Z. Seljak in sodelavci: Obdelovalnost domačih materialov. Poročilo LAKOS št. 782/4015-670, Fakulteta za strojništvo — Univerza v Ljubljani 1977
6.	Razinger A.: Nerjavna jekla za obdelavo na avtomatih. Metalurški zbornik, Ljubljana 1970, št. 4, str. 271—277
7.	Eržen P. in sodelavci: Raziskava površinskih vzdolžnih razpok na valjanih gredicah iz avtomatnega jekla Č.3990. Poročilo MI — Ljubljana 1975
8.	Razinger A.: Svinec kot avtomatni dodatek v jeklih za cementacijo in poboljšanje ter njegov vpliv na prede-lavnost in fizikalne lastnosti jekel. Metalurški zbornik, Ljubljana 1974, št. 4, str. 203—216
ZUSAMMENFASSUNG
Die auf Automaten zu bearbeitenden Stahle — Automatenstahle — sind ein spezialisiertes Erzeugnis des Hiit-tenwerkes Jesenice im Rahmen des Programmes der kalt-verformten Stabstahle. Die Entwicklung am Projekt der Automatenstahle hat mehr als zehn Jahre gedauert. Automatenstahle sind im Hiittemverk Jesenice sowohl in Hinsicht der Qualitat wie der Erzeugung in der Produktion eingenommen. Die Jahresproduktion der Automatenstahle erreicht ca. 10.000 Tonnen, was zugleich einen Anteil von ca. 50 °/o der kaltverformten Menge an Stabstahlen im Hiittemverk Jesenice darstellt.
Die Entwicklungsarbeit ist in enger Zusammenarbeit mit den Verbrauchern der Stahle und mit Hilfe des Hiitten-institutes und der Fakultat fiir Maschinenwesen in Ljubljana verlaufen. Der Schwerpunkt der Arbeit war an die Losung folgender wichtigen Probleme zur Erzielung hoher Bearbeitbarkeit der Stahle gerichtet.
1. Die Legierungstechnologie fiir Schweffel, Phosphor, Stickstoff und Blei.
2.	Kontrollierte Desoxidation zur Erzielung gezielter Sauerstoffgehalte im Stahl.
3.	Ein regelmassiges Mikrogefiige des Stahles und die Verfestigung bei der Endverformung.
In der Produktion eingenommenes Stahlsortiment umfiingt:
a)	Kohlenstoffqualitatsstahle mit einem hohen Index der Zerspannbarkeit.
b)	KohIenstoffqualitatsstahle und niedriglegierte Ein-satzstahle.
c)	Hochlegierte ferritische und austenitische nicht-rostende Stahle.
Die erzielte Zerspannbarkeit des eingenommenen Quali-tatssortimentes der Stahle entspricht vollkommen den Fordernissen der modernen Ausriistung und der Zerspan-nungstechnologie. Die geleistete Arbeit stellt einen grossen Beitrag der Forscher zur Erhohung des Stahlgiiteniveaus und zu der Verminderung der Verarbeitungskosten der Stahle in der Metallverarbeiteten Industrie.
SUMMARY
The free-cutting steel is a special product of Jesenice ironworks in the program of cold worked rod steel. The research work to develop this free-cutting steel lasted over ten years. Production and the quality are satisfatory. 10,000 tpy of free-cutting steel represent about 50 % of the total amount of cold worked rod steel in Jesenice iron-works.
The research work was cooperated with steel consu-mers, with Institute of metallurgy, and the Faculty of Mechanical Engineering in Ljubljana. The following basic problems had to be solved in order to obtain high machi-nability of steel:
1.	technology of adding sulphur, phosphorus, nitrogen, and lead
2.	controlled deoxidation and thus controlled oxygen content in steel
3. correct steel microstructure and hardening in final working of stell
The used manufacturing program of steel includes:
a.	quality carbon steel with high machinability
b.	quality carbon and low-alloyed steel for cementa-
tion
c.	high-alloyed stainless steel of ferite and austenite type
The achieved machinability and the developed manufacturing program completely satisfy the demands of modem equipment and the technology of machining. The achieved research represent a great contribution of investi-gators in the improvement of steel quality and the reduc-tion of costs for steel machining in metal industry.
2EZB 11 (1977) štrv. 3
3AKAIOTEHHE
CTaAji aah oSpaSoTKii Ha aBTOMaTax — aBTomaTHbie CTaAH — npeACTaBAHioT co6oh b MeTaAAyprHHecKOM 3aBOAe 3KeAe3apHa Ece-imue b npeAc\ax nporpaMMbi pa3pa6oTKH xoaoahoh npyTKOBOii cTaAH cneuiiaABHOe hjacahc.
IIocAe CBMine 10-th AeTHiix HCCAeAOBaHiiii B MeTaAAypnmeCKOM 3aBOAe EceHHiie pačoTti, ito KacaeTca npoMbiiiiAeHHoro npon3BOA-CTBa, a TaKHce h Kaiecrsa ct3ah, ycneuiHo 3aK0i«eHM. ToAOBoe npo-H3BOACTBO aBTOMaTHOH CTaAH npeACTaBAaeT npngA. 10000 t., i. e. npH0A. 50 % coBOKynnoro KOAinrecTBa npyTKOBOH CTaAH aah xoaoahoh nepepaSoTKH b XeAe3apne EceHHne.
HcCACAOBaHHJI BCAIICfi B TeCHOM COTpVAHH^eCTBe C nOTpeGtlTCAHMM CTaAH H npn noMomii MeTa,\AyprmiecKoro 3aBOAa h (J>aKyATeTa Ma-imiHOBeAeHHa b AioBAsme. UeAb pagoT SbiAa AOCTHJKeHne bmookoh o6pa6aTbiBaeMoCTH CTaAH. Aah stoto 6liao He0X0AHM0 pa3peiHHTb CAeAyiomHe KAfoqeoi.ie Bonpocbi:
1. texh0a0nia AoSaBKH čepu, cJjoctjKipa, a30Ta h CBHHija;
2.	KOHTpoAHpyeMO pacKHCAeHHe, a c sthm kohtpoab HaA coAep-;KaHHeM KiicAopoAa b CTaAH;
3.	npaBHAbHaa KoHcj>HrypaunH MHKpocTpyKTypbi CTaAH h cooTBeT-cTByiomee ynpoHHeHHe npn 3aKAK>™TeAbHoii oSpaSoTKH.
OcBoeHHe o6xsaTiiAo cAeAyiomHH accopTHMeHT CTaAefi:
a)	Ka^ecTBeHHbie vrAepoiaicTLie CTaAH c bmcokhm hhackcom o6pa-SaTbiBaeMocTn;
6) KayecTBeHHbie MaAOAerapoBaHHbie CTaAH am HeMeHTauHH;
b)	bbicokoaerupobahhbie nep>Kanejonute CTa mi cJjeppHTHoro h aycTeHHTHoro THna.
no\yqc[iHafl oSpaSaTbiBaeMOCTb h ocBoeHHbiH acoopTHMCHT CTa-AeH b nOAHOCTH COOTBeTCTBOBaA Tpe6oBaHHHM COBpeMeHHOrO o6opy-AOBaniia h TexH0A0niH oSpaSoTKH pe3aHHeM. BbinoAHeHbie pagoTH npeACTaBAaiOT SoAbinoS BKAaA HCCAeAOBaTeAeS K noBbiuieHHK) ypoBHH KaqecTua h VMeHmicinfH pacxoAOB npn o6pa6oTKH 3thx aBTOMaTHMX coproB craAefi B npoMbiuiAeHHOH nepepa6oTKH.

Nerjavno jeklo za turbinske lopatice s /3°t Cr
UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d
Bogdan Stocca Janez Mesec
Ugotavljali smo vpliv vsebnosti ogljika in niklja na lastnosti jekel za izdelavo vodnih turbin. Izdelali smo preiskave mehanskih lastnosti v litem, kovanem in poboljšanem stanju. Preiskali smo varilne sposobnosti jekel ter njihove mehanske karakteristike.
SPLOŠNO
Jeklo s 13 % Cr že nekaj let uspešno uporabljamo za izdelavo raznih delov vodnih turbin, in to predvsem takih delov, ki so najbolj obremenjeni. Zaradi številnih prednosti je to jeklo v celoti nadomestilo druga jekla, ki so jih pred tem uporabljali v te namene. Te prednosti so naslednje:
1.	visoke vrednosti trdnosti, meje plastičnosti, razmerje crv/crm, žilavosti in predvsem odlična odpornost proti utrujanju;
2.	dobra korozijska obstojnost v utrujenem stanju materiala in zelo dobra odpornost proti kavitaciji;
3.	velika odpornost proti abraziji in eroziji;
4.	dobra varilna sposobnost.
Da bi zagotovili navedene lastnosti, se je razvilo jeklo, legirano:
—	z nizko vsebnostjo ogljika zaradi zmanjšanja nevarnosti utrjevanja po varjenju;
—	z nikljem, ki nam zagotavlja popolno mar-tenzitno pretvorbo brez prisotnosti feritne faze, kar ugodno vpliva na preoblikovalnost in na korozijsko obstojnost;
—	z molibdenom, ki izboljšuje korozijsko obstojnost;
—	s 13 % Cr kot osnovnega elementa.
Do sedaj so turbinske lopatice izdelovali in jih še izdelujejo v litem stanju. Vlivanje lopatic pa ima svoje slabe strani, ki se kažejo predvsem v zunanjih luknjicah in notranjih mehurjih, kar povzroča nehomogenost odlitkov in veliko nevarnost, da bi prišlo zaradi teh napak do težkih okvar med obratovanjem turbin. Vlivanje pa prinaša še drugo težko pomanjkljivost, in sicer nevarnost večjih ali manjših deformacij, ki nastanejo pri ohlajanju odlitkov. Velike so tudi nevarnosti deformacij, ki lahko nastanejo pri varjenju lopatic in pri odstranjevanju raznih napak.
Bogdan Stocca, dipl. inž., višji strokovni sodelavec Železarne Jesenice
Janez Mesec, dipl. inž., višji strokovni sodelavec Železarne Jesenice
Zato, da bi se navedenim težavam, ki jih prinaša lito stanje, izognili in da bi izdelali strukturno ustreznejše jeklo, smo prišli do zaključka, da bi jeklo najprej izvaljali v debelo pločevino, iz debele pločevine pa bi kasneje izdelovali lopatice z vročim oblikovanjem na stiskalnicah. Ker pa nam ni bilo poznano, kako se ta jekla obnašajo pri vroči predelavi in kakšne so njihove mehanske lastnosti v predelanem in toplotno obdelanem stanju, smo izdelali tozadevne preiskave.
V tem članku bomo objavili le rezultate mehanskih preiskav in rezultate, ki smo jih dosegli pri varjenju, medtem ko bomo rezultate preiskav plastičnosti pri temperaturah vročega preoblikovanja objavili v eni od naslednjih številk železarskega zbornika.
IZDELAVA SARŽ
Ker imata ogljik in nikelj primarni vpliv na prej navedene karakteristike, smo naše preiskave usmerili k iskanju vplivov teh dveh elementov na razne lastnosti tega jekla. Krom in molibden pa smo obdržali v konstantnih mejah. V ta namen smo izdelali šest različnih variant jekel z vsebnostjo ogljika 0,04 in 0,08 % ter niklja z 2, 4 in 6%. Sarže smo izdelali v 5 kg VF talilni peči. Odlite bloke smo prekovali v palice, kvadratnega preseka 12 mm za preiskave zarezne udarne žilavosti, v palice premera 10 mm za ostale mehanske preiskave in v ploščice debeline 10 mm za preiskave varjenja. Kovali smo v temperaturnem območju 1100—900° C. Po končanem kovanju smo palice in ploščice ohlajevali na zraku do sobne temperature.
Sarže so imele naslednjo vsebnost elementov:
Tabela I.:
Kemična analiza v %
a
u a >	C	Si	Mn	P	S Cr	Ni	Mo
1	0,04	0,26	0,55	0,015	0,014 12,95	2,11	0,48
2	0,04	0,25	0,59	0,015	0,013 12,65	4,08	0,50
3	0,03	0,27	0,62	0,016	0,012 12,75	6,00	0,50
4	0,08	0,25	0,53	0,017	0,008 13,00	2,23	0,45
5	0,07	0,25	0,60	0,017	0,013 12,70	4,15	0,47
6	0,08	0,25	0,61	0.017	0,015 12,70	6,06	0,45
2EZB 11 (1977) štev. 3 Nerjavno jeklo za turbinske lopatice s 13 % Cr
DILATOMETRSKA ANALIZA
Preden smo pristopili k preiskavam mehanskih lastnosti in varjenja, smo želeli ugotoviti za posamezne variante temperature premenskih točk. Premenske točke smo določevali na Leitzovem di-latometru pri hitrosti ogrevanja 3—4° C/minuto in z naknadnim nekontroliranim ter sorazmerno hitrim ohlajanjem v pečici dilatometra. Atmosfera je bila sestavljena iz argona in vodika. Kakor je iz diagrama na sliki 1 razvidno, smo ugotovili naslednje:
—	pri enaki vsebnosti ogljika točke Aq in Ac3 padajo z naraščajočo vsebnostjo niklja,
—	pri enakih vsebnostih niklja točke Acj in Ac3 naraščajo z naraščajočo vsebnostjo ogljika.
Slika 2 pa nam prikazuje dilatometrsko krivuljo ogrevanja in ohlajevanja jekla variante 4, v kateri je razvidna pretvorba v martenzitno strukturo.
Dejanske temperature nastanka premene Ms v odvisnosti od vsebnosti niklja pri 0,05 % C nam prikazuje slika 3.
Ms
mc
g- 300
0	12	3	4
'/. Ni
Slika 3
Spremembe točke M« v odvisnosti od vsebnosti Ni
Fig. 3
Shifting of M, point depending on the nickel content
TRDOTA IN ŽILAVOST LITE STRUKTURE
Slika 1
Gibanje premenskih točk Aci in Ac3 v odvisnosti od ogljika in niklja
Fig. 1
Shifting of Ac, and Ac, transformations points depending on carbon and nickel content
Ni I •/.)
Potek dilatometrske krivulje jekla variante 4
Fig. 2
Dilatometric curves for steel No. 4
Za preiskavo trdote lite strukture smo od vsake variante oddvojili po en blok. Te bloke smo prerezali na polovici višine prečno na glavno os bloka. Na brušenih presekih smo nato merili trdoto rob--sredina-rob in ugotovili naslednje vrednosti: tabela II.
Vrednosti trdote so precej nihale, vendar ni bilo opaziti, da bi bila trdota na robu višja od trdote v sredini bloka. Variante z višjo vsebnostjo ogljika so imele višjo trdoto. Vrednosti trdote so sorazmerno visoke. Poleg preiskav trdot smo na litih blokih izdelali še preiskave udarne zarezne žilavosti. Preizkušance smo izrezali iz sredine blokov, in sicer tako, da je presek ob zarezi preizku-šanca ležal vzporedno z glavno osjo bloka. Preizkušance smo izdelali z DVM zarezo. Rezultati, ki smo jih ugotovili na normalnih preizkušancih, so bili naslednji: tabela III.
Tabela II.:
Varianta	1	2	3	4	5	6
HB	350—380 280—340 270—322 360—380 340—362 313—342
ŽEZB 11 (1977) štrv. 3
Tabela III.:
Varianta 1	2 3 4 5 6
p DVM	
kpm/cm2	4—4,5 4—5 4,0 4—5 4,5
ŽILAVOST KOVANEGA STANJA
Preizkušance za preiskave udarne zarezne žila-vosti smo izdelali iz enega dela palic, ki smo jih po kovanju ohlajevali prosto na zraku. Preizkušance smo porušili na Charpyjevem kladivu. Kakor je iz naslednje tabele razvidno, smo dosegli precej visoke vrednosti. Nekoliko nižje so le vrednosti variant z nižjo vsebnostjo niklja. Tabela IV.
Tabela IV.: Varianta
PDVM ,	6,3—6,8 7,8—8,0 8,6—9,0 6,8—7,3 8,9—9,4 8,0—8,6
kpm/cm2
MEHANSKE LASTNOSTI V ŽARJENEM
STANJU
Na vseh šestih variantah smo izdelali preiskave mehanskih lastnosti v žarjenem stanju. Kovane palice smo žarili pri temperaturi, ki smo jo zasledili v literaturi in v nekaterih tehničnih navodilih, to
Tabela V.:
je pri 800° C. Palice smo držali 2 uri na temperaturi in nato ohlajevali počasi v peči do sobne temperature.
Rezultati, ki smo jih dosegli, so navedeni v tabeli V. Razviden je precejšen raztros vrednosti žilavosti.
Varianta
1 2
3
4
5
6
0-v
kp/mm2
81,0 82,5 85,0 87,0 87,5 88,0
tTm
kp/mm2
89,9 92,4 93,9 97,0 97,0 98,0
85 %
16 15 14
14
15 15
64,1 63,7 62,3 62,0 63,6 61,0
HB
kp/mm2
265 270 260 280 285 285
Pdvm
pri 20 "C kpm/cm2
7,0—7,5
8.0—9,0
7.5—8,3
7.1—7,4 9,0—9,4
7.6—8,3
POBOLJŠANJE
Izdelali smo še preiskave mehanskih lastnosti v poboljšanem stanju. Na predhodno žarjenih preiz-kušancih smo izvedli najprej kaljenje s temperature 1000 do 1050° C. Po 15 minutnem zadrževanju na temperaturi kaljenja smo vzorce ohladili na zraku do sobne temperature. Kaljenje in kasnejše popuščanje smo izvedli na preizkušancih debeline 10 mm.
Ugotovili smo naslednje vrednosti trdote: Tabela VI.:
HRc
Varianta	-
1000 °C	1050 °C
1	38—41	38—42
2	40—41	39—41
3	39—42	39—42
4	41—43	43—44
5	42—43	42—43
6	42—43	41—42
Iz navedenih tabelaričnih podatkov je razvidno naslednje:
—	ni bistvene razlike v trdoti med preizku-šanci, ki so bili kaljeni s temperature 1000° C ali 1050° C;
—	vsebnost niklja (od 2—6 %) nima skoraj nobenega vpliva na trdoto jekla;
—	variante z višjo vsebnostjo ogljika H imajo le nekoliko višje trdote.
Poleg preiskav trdote smo na kaljenih preizkušancih izdelali še metalografske analize. Glede na temperaturo kaljenja in varianto nismo ugotovili bistvenih razlik v strukturah. Slika 4 nam prikazuje kaljeno strukturo variante 2 in slika 5 variante 5.
Glede na prej navedene ugotovitve o vplivu temperature na trdoto materiala in glede na dosežene strukture smo si za nadaljnje preiskave izbrali temperaturo kaljenja 1050° C, ki jo tudi priporoča literatura.
2EZB 11 (1977) štev. 3 Nerjavno jeklo za turbinske lopatice s 13 96 Cr
Slika 5
Martenzit + bainit. Kaljeno s 1050 °C — 100 X
Fig. 5
Martensite and bainite. Quenched from 1050 °C 100 x
0.04 % C
Temperatura popuščanja CC}
Slika 7
Mehanske lastnosti v poboljšanem stanju
Fig. 7
Mechanical properties in tempered state
Da bi ugotovili potek mehanskih lastnosti v poboljšanem stanju, smo kaljene preizkušance popuščali v temperaturnem območju 500—750° C s 60-minutnim zadrževanjem na temperaturi in s počasnim ohlajevanjem v peči.
Rezultati, ki smo jih dosegli, nam prikazujeta sliki 6 in 7.
Iz navedenih diagramov je razviden ugoden potek mehanskih lastnosti v temperaturnem območju med 600—650° C.
VARJENJE
Ena od glavnih karakteristik martenzitnega nerjavnega jekla s 13 % Cr naj bi bila njegova dobra varilna sposobnost. Z varjenjem naj bi se na turbinah odpravile razne napake, ki nastanejo zaradi erozije, abrazije, kavitacije ter druge napake, med katerimi moramo omeniti razpoke zaradi utrujanja itd. Še bolj pomembno pa je varjenje posameznih delov turbin v celoto. Nič manj pomembne niso mehanske lastnosti varov. Vari naj bi imeli naslednje karakteristike:
a)	trdota naj ne bi bila v nobenem delu vara višja od 400 HB,
b)	vrednosti žilavosti vara ne bi smele biti nižje od 6 kpm/cm2.
Varjenje smo preiskovali na vzorcih vseh šestih variant. Kot dodajni material smo uporabljali elektrodo, ki jo proizvaja železarna Jesenice pod imenom Inox 13/6 Fe, torej elektrodo, ki ima naslednjo sestavo:
Slika 4
Martenzit + bainit. Kaljeno s 1050 "C — 100 X
Fig. 4
Martensite and bainite. Quenched from 1050 °C 100 x
Temperatura popuščanja I "C)
Slika 6
Mehanske lastnosti v poboljšanem stanju
Fig. 6
Mechanical properties in tempered state
0.08 % C
ŽEZB 11 (1977) štrv. 3
H
C
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
0,05— 0,07 % 0,06— 0,08 % 0,25— 0,35 % 0,45— 0,55 % 12,0 —13,0 % 5,0 — 5,5 % 0,45— 0,55 %
To elektrodo smo namenoma izbrali zaradi ugodnega vpliva niklja na stabilizacijo avstenita. Vseh šest variant smo varili pod naslednjimi pogoji:
—	debelina osnovnega materiala 10 mm
—	oblika zvara	V zvar
—	odprtina špranje	1 mm
—	dimenzija elektrod	0 3,25 mm
—	dimenz. elektrod za koren in 0 2,5 mm popravo korena
—	položaj varjenja
—	vrsta toka
—	predgrevanje
—	jakost in napetost varilnega toka za dimenzijo elektrode 0 3,25 mm
—■ jakost in napetost varilnega toka za dimenzijo elektrode 0 2,5 mm
—	ohlajanje vmesnih slojev na	150° C
—	število varov	3 + 2 = 5
vodoravni enosmerni ( + ) 100° C
135 A/22 V
110 A/22 V
Ostale podatke vara nam prikazuje slika 8.
5
Slika 8 Shema pogojev varjenja
Fig. 8
Scheme of the vvelding parameters
Na vseh izdelanih varih smo ugotavljali potek trdote po vsej širini vara, in to na srednjem delu, gledano po višini vara. Rezultate, ki smo jih dosegli na toplotno neobdelanih varih, nam prikazujeta sliki št. 9 in 10.
Iz navedenih diagramov je razvidno naslednje:
—	trdote varov variant z višjo vsebnostjo ogljika (0,08 %) so višje od trdot variant z nižjo vsebnostjo ogljika (0,04 %),
—	z naraščajočo vsebnostjo niklja in pri enaki vsebnosti ogljika trdota vara pada,
—	trdota po preseku vara zelo niha. Najvišjo trdoto smo dosegli v prehodni coni, najnižjo pa v sredini vara.
200- - - ________
14 12 10 8 6 4 2 0 2 4 6 B 10 12 K 16
Oddaljenost od sredine zvara v mm
Slika 9
Potek trdot varov pri variantah 1, 2, 3
Fig. 9
Hardnesses of vvelds in variants Nos. i, 2, and 3
460
'16 14 12 10 8 6 4 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Oddaljenost od sredine zvara v mm
Slika 10
Potek trdot varov pri variantah 4, 5, 6
Fig. 10
Hardnesses of welds in variants Nos. 4, 5, and 6
— pri variantah z nizko vsebnostjo niklja (2 % Ni) opazimo močan padec trdote v prehodni coni, ki se drži osnovnega materiala, verjetno zaradi prehoda ogljika iz feritne faze v avstenitno.
Upoštevajoč dejstvo, da obstoji pri nizki vsebnosti niklja (2 % Ni) nevarnost nastanka feritne strukture, pri višjih vsebnostih (6 °/o Ni) pa nevarnost nastanka prevelikih količin zaostalega avstenita, kar vpliva na zmanjšanje razmerja med mejo plastičnosti in trdnostjo, in na osnovi vseh do sedaj ugotovljenih mehanskih lastnosti smo se odločili, da bomo preiskovali žilavost le na jeklu variante 5, uporabljajoč kot dodajni material elektrode Inox 13/6 Fe.
Rezultati, iki smo jih dosegli na toplotno neobdelanih varih, so bili naslednji:
Tabela II
Pdvm kpm/cm:	
Osnovni material	7,8—8,4
Prehodna cona	6,0—6,5
Var	5,5—5, 5—6,0
	5—6
2EZB 11 (1977) štev. 3 Nerjavno jeklo za turbinske lopatice s 13 % Cr
Poleg navedenega smo izdelali še rentgenski posnetek takega vara, in kakor je iz slike 11 razvidno, so vari brez sleherne razpoke ali druge napake. Rentgenski posnetki so bili izdelani pod naslednjimi pogoji:
140 KV
4,6 mA 2 minuti
1 1 0 / A
Slika 11 Rentgenski posnetek vara
Fig. 11
X-ray picture of the vveld
I.	Točki Ac, in Ac3 padata z naraščajočo vsebnostjo niklja.
2. Trdota lite strukture je pri variantah z nižjo vsebnostjo ogljika in enaki vsebnosti niklja, nižja.
3.	Ni bistvenih razlik v vrednosti udarne zarez-ne žilavosti med posameznimi variantami lite strukture. Vrednosti žilavosti so nizke.
4.	Ugodne so vrednosti udarne zarezne žilavosti vseh variant v kovanem stanju. Nekoliko nižja je le žila vos t variante 1 in 4.
5.	Ugodne so vse mehanske lastnosti v žarje-nem stanju.
6.	Variante z višjo vsebnostjo ogljika imajo nekoliko višjo trdoto v kaljenem stanju.
7.	Najugodnejše rezultate pri popuščanju smo dosegli v temperaturnem območju med 600—650° C.
8.	Trdota v prehodni coni vara močno narašča.
9.	Trdota varov ni nikjer višja od 440 HV (415 HB), vendar zelo niha.
10.	Vari, izdelani iz elektrode Inox 13/6 Fe, so brez napak.
II.	Žilavost varov zelo niha.
Literatura
M. M. GLLEGNAUD — Note an sujet des eciers a 13 % de chrome. Revue de metallurgie — November 1966 Georg Fischer (Schweis), Hochfester: Stahlguss auf der Basis von 13 % Chrom mit gutes Schvveisslarkeit Information
Zeitschrift fiir Schweisstechnik 1968, Volumen 12, stran 369—391
ZAKLJUČEK	1
Pri preiskavah vpliva ogljika in niklja na fizi-	2-kalne in mehanske lastnosti nerjavega jekla s 13 %
Cr v različno obdelanem stanju smo ugotovili	3 naslednje:
ZUSAMMENFASSUNUG
Nichtrostender Stahl mit 13 °/o Cr wird fiir die Her-stellung der Wasserturbinenschaufeln angevvendet. Die Schaufeln werden im Giessverfahren hergestellt. Um die Nachteile des Gusszustandes zu entfernon und die Stahl-eigenschaften zu verbessern, sind Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften und des Schweissens am verformten Stahl durchgefiihrt worden. Es sind sechs verschiedene Varianten der Stahlzusammensetzung mit
einem verschiedenen Kohlenstoff und Nickelgehalt hergestellt und deren Einfluss auf die Stahleigenschaften bestimmt worden. Gute Eigenschaften sind im geschmie-deten und vergiiteten Zustand festgestellt worden. Die Anlasstemperatur betrug von 500—750 °C. Geschweisst wurde mit einer umhtillten Schweisselektrode INOX 13/6 Fe, die Harte und die Zahigkeit haben ausreichende Werte erreicht.
SUMMARY
Stainless steel with 13 % Cr is used for turbine blades. They are čast. In order to eliminate deficiency of the čast state and to improve the steel properties, the mechanical properties and weldability of worked steel were investiga-ted. Six steel with various carbon and nickel contents were manufactured to determine the influence of the con-
tents of both alloying elements. Good properties were found in forged and tempered state. The samples were tempered in the 500 to 750 °C interval. INOX 13/6 Fe electrode was applied for welding and satisfactory hard-nesses and toughnesses were achieved.
3AKAKWEHHE
HepacaBeiomaa cTaAb c 13 % Cr ynoTpe6AaeTca ms H3r0T0BAeHiia aonatok niapabaimecknx typ6hh. AonaTKH H3roTOBAaiOTca b ahtom COCTOaHHH. C IJCAf.lO, HToGbl yCTpaHHTL HeAOCTaTKH AHTOTO COCTOSHHa H *!To6bI VAV-IinilTh CBOiiCTBa CTaAH BbinOAHeHH HCnLITaHHH MexaHH-qecKHX cbohctb H onbmiaa CBapKa nepepaSoTaHOH CTaAH. H3totob-AeHO nieCTL pa3HbIX BHAOH3MeHeHHH 3TOTO COpTa CTaAH C paa VHHlEbIM
coAepacamieM yrAepoAa h hiikas h onpeAeAeHO BAHaHHe 3thx 3Ae-MeHTOB na MexaHHHiecKjie eBOHeTBa CTaAH. BAaronpnaTHiiie CBOiiCTBa OTMe»teHbI B kobkom H yAy<mieHHOM coctoshhh CTaAH. CSpoc Hanpa-aceHiia BbinoAiiaAH npn TeMn-OM HHTepBaAe Me«AY 500—700° IX. CBapKa BeAacL C 3AeKTpoAOM INOX 13/6 Fe h AaAa yAOBAeTBopHTeAbHtie pe3yAbTaTBI TBepAOCTH h Ba3KOCTH HCnbITaHHbIX 06pa3H0B.
Tehnične novice
10000 ur dela na elektronskem mikroanalizatorju na Metalurškem inštitutu v Ljubljani
Franc Vodopivec, Boško Ralič
V marcu letos smo dosegli ta jubilej. Prav je, da s kratkim pregledom izvršenega dela odgovorimo na vprašanje, ali je bila v letu 1969 utemeljena postavitev precej drage raziskovalne aparature in ali so bila za to koristno uporabljena sredstva, potrebna za njeno nabavo. Elektronski mikroanalizator je bil nabavljen s sredstvi sklada Borisa Kidriča (sedaj raziskovalna skupnost Slovenije), železarn Jesenice, Ravne in Štore, Zavoda za avtomatizacijo, metalurškega odseka FNT, Zavoda za raziskavo materiala in konstrukcij, Instituta za vakuumsko tehniko in avtomatiko in Metalurškega inštituta. Sredstva SBK so bila posojilo z odplačilno dobo 7 let, sredstva iz železarn nepovratna dotacija, sredstva ostalih sovlagateljev pa je bilo potrebno odplačati z delom. Pri tem je treba upoštevati, da je bila obračunska vrednost efektivne delovne ure pri tem odplačevanju le približno tretjina cene, ki jo je bilo potrebno tedaj plačevati v ZR Nemčiji- in v Avstriji za enako delo. Tudi sedaj je cena delovne ure mnogo nižja kot v tujini. Ob odobritvi posojila se je moral MI obvezati, da ne bo kandidiral v direktni ali v indirektni obliki za sredstva SBK za delo na področju elektronske mikroanali-ze. To zahtevo smo dosledno spoštovali, zato smo od začetka razvijali metodiko dela le, če je bilo zanj naročilo z zagotovljenim plačilom. To je bilo koristno zato, ker smo morali uporabne analitske in raziskovalne rezultate plasirati na čimveč področjih in smo zato morali vzbuditi in vzdrževati zanimanje za delo, čeprav je elektronski mikroanalizator pri nas še vedno predvsem raziskovalna aparatura in se še ni uveljavil kot kontrolna aparatura. Delo gotovo ne bi doseglo takega kvantitetnega in kvalitetnega obsega na metodološkem področju brez sredstev, ki jih preko Udru-ženja Jugoslovenskih Zeljezara v Beogradu namenja metalurška industrija za osvajanje in napredek modernih raziskovalnih metod. Z večletnim usmerjenim delom, ki
Slika 1
Gradient koncentracije niobija v bližini zrna niobijevega karbonitrida v mikrolegiranem jeklu, ki je bilo homogeni-zirano različno dolgo pri različnih temperaturah
so ga ta sredstva omogočila, je bilo mogoče osvajati vse bolj zahtevne analize. Istočasno so ta sredstva omogočila mnogo preiskav in raziskav po neposrednih in posrednih naročilih in železarn in s koristnimi dognanji utemeljila vrednost in pomen elektronske mikroanalize za poznavanje fizikalno-metalurških pojavov v kovinah.
Mnenja ob nabavi aparature niso bila enotna v tem, ali bo MI z delom dokazal, da je bil upravičeno izbran za lokacijo, kjer naj se postavi aparatura. Izvršeno delo dokazuje, da so bili dvomi brez osnove, saj smo usluge uspeli plasirati na številna področja in so številne delovne organizacije stalni naročniki uslug. V celoti gledano je
Slika 2
Posnetki površinske analize v elektronskem mikroanalizatorju: ES — elektronski posnetek; Si, Ca, Ti itd. — specifični X posnetki za različne elemente Posnetki prikazujejo porazdelitev sestavnih elementov med različnimi komponentami mikrostrukture žlindre rutilne elektrode
ZEZB 11 (1977) štev. 3 10.000 ur dela na elektronskem analizatorju na Metalurškem institutu v Ljubljani
bila usmeritev dela bolj uporabniška kot usmeritev dela na raziskovalnih aparaturah podobne komercialne vrednosti, ki so bile pri nas nabavljene z večjo ali manjšo udeležbo družbeni sredstev ali celo z družbeno dotacijo. Opravljeno delo končno tudi dokazuje, da je bil upravičen sklep, da se nabavi aparatura, ki je bila že preizkušena v številnih laboratorijih v drugih državah, od katere je pričakovati manj motenj pri delu, ne pa dražja aparatura modernejše izvedbe, ki so jo proizvajalci ravno tedaj komercialno ponujali. V 8 letih dela so bili samo trije primeri, ko so se analitske možnosti nabavljenega mikroanalizatorja pokazale nezadostne, da bi lahko izvršili zahtevane analize.
Skupno smo dosedaj enkrat ali večkrat in v različnem obsegu analizirali različne vzorce iz 85 delovnih organizacij vseh jugoslovanskih republik in obeh avtonomnih pokrajin. Te delovne organizacije so s področja črne in barvne metalurgije, rudarstva, industrije nekovin in gradbenega materiala, energetike, elektronike, predelovalne industrije, različne raziskovalne institucije s področij metalurgije, kemije trdnega stanja, geologije in mineralogije, elektrotehnike in elektronike, medicine in stomatologije ter družbenih dejavnosti (npr. sodišča, muzeji in podobno). O delu je bilo pripravljeno skupno 524 krajših poročil in ekspertiz. Analize na mikroanalizatorju so bile uporabljene pri pripravi 82 večjih poročil o raziskovalnih in razvojnih nalogah na MI in v pomoč številnih raziskovalnih poročil v drugih delovnih organizacijah. Rezultati so bili uporabljeni pri pripravi 21 doktorskih disertacij in 23 magisterijev po skoraj vsej Jugoslaviji. Rezultati analize na mikroanalizatorju in metodika teh analiz so bile uporabljene za pripravo 20 člankov v domačih strokovnih revijah in 18 člankov v tujih strokovnih publikacijah. Uporabljeni so bili za pripravo 24 predavanj na strokovnih srečanjih doma in 7 predavanj na strokovnih srečanjih v tujini. Nimamo podatkov o uporabi vseh rezultatov dela, ki je bilo opravljeno po zunanjih naročilih, zato je skoraj goto-
vo, da ta okviren pregled ni zajel vseh strokovnih del, ki so osnovana ali podprta z analizami na elektronskem mi kroanalizatorj u.
Vsa našteta dela je pripravilo okoli 200 avtorjev in soavtorjev. Da bi pripravili podatke in dokumentacijo, ki je bila potrebna za vsa poročila, ekspertize, razprave, predavanja itd., je bilo potrebno posneti 21.500 elektronskih in elementnih posnetkov, izmeriti nad 50.000 lokalnih koncentracij elementov in posneti več od 5000 profilov koncentracij na črtah, kjer se je koncentracija menjala postopno ali skokoma. Analizirali smo večino elementov med natrijem in uranom do koncentracij v sledovih, tudi koncentracije nekaj deset ppm. Pri občutljivosti analize smo presegli mejo, ki jo je zagotavljal dobavitelj. Dokaz za to je slika 1, ki prikazuje porazdelitev Nb v intervalu koncentracije med 200 in 500 ppm in kjer je odstopanje v posameznih točkah manjše od 20 ppm.
Mogoče nič manj pomembna kot seznam opravljenega dela je ugotovitev, da je med enkratnimi ali večkratnimi naročniki dela tudi 49 delovnih organizacij, katerih osnovna dejavnost je neposredna proizvodnja, ne pa raziskovalna dejavnost. To kaže, da nam je uspelo elektronsko mikroanalizo približati raziskovalni in proizvajalni dejavnosti. Ta kratek prikaz smemo zaključiti z ugotovitvijo, da je opravljeno delo trden dokaz, da so bila sredstva za nabavo elektronskega mikroanalizatorja koristno naložena v napredek raziskovalnega in razvojnega dela na mnogih področjih. Nemoteno delo je dokaz smotrnosti pri izbiri aparature, pri kateri so bile kot osnovni pogoj upoštevane ocene domačih realnih raziskovalnih potreb, ne pa prestiž, ki bi lahko tehtnico prevesil v prid modernejše in dražje aparature, s katero bi lahko opravili enako delo, pri tem pa imeli verjetno mnogo več skrbi z vzdrževanjem. Opravljeno delo je končno tudi dokaz, da je Metalurški institut sposoben nabaviti in uspešno organizirati delo na dragi raziskovalni napravi, ki je lahko polno izkoriščena samo, če dela za mnoge odjemalce.
Razvoj tehnologije in novih vrst jekel na področju hladnega vtiskovanja
Rodič Jože, Pšeničnik Jože
(Povzetek predavanja na XXI. posvetovanju strokovnjakov iz podjetij črne in barvne metalurgije ter livarstva Slovenije 7.—8. 10.1976 v Portorožu)
Resume:
Postopek izdelave orodij s hladnim vtiskovanjem se v zadnjem času vse bolj uveljavlja tudi v naši predelovalni industriji pri izdelavi najrazličnejših matric, zahtevnih orodij za litje pod pritiskom, za stiskanje in brizganje, za manjše utope in kalupe.
Postopek hladnega vtiskovanja se je uveljavil predvsem zato, ker je orodja mogoče natančneje in ceneje izdelati kot pozitiv z zunanjo obdelavo, kakor pa z notranjo obdelavo pri izdolbenju gravur.
S pomočjo poenostavljenih skic je razložen postopek, nekaj slik pa ponazarja tok materiala in dogajanje med izvajanjem plastičnega preoblikovanja pri tem postopku.
Kriteriji za izbiro jekel, konstituiranje orodij in za izvajanje postopka so samo nakazani.
Kratko so opisane dosedanje domače izkušnje na tem področju, kjer je sicer manj obsežno sodelovanje vzorno potekalo.
Na koncu je podan zelo obširen pregled literature, ki bo predstavljal dragocen pripomoček vsem tistim, ki se začenjajo ukvarjati s to problematiko, pa tudi tistim, ki imajo na tem področju že veliko izkušenj.
RAZVOJ TEHNOLOGIJE IN NOVIH VRST JEKEL
NA PODROČJU HLADNEGA VTISKOVANJA
Postopek izdelave orodij s hladnim vtiskovanjem je že dolgo poznan, vendar je do uvedbe v proizvodnjo in širšo uporabo preteklo precej časa. Pri nas predstavlja ta tehnologija novost in šele v zadnjih letih si na tem področju sistematično nabiramo prve dragocene izkušnje. Po začetnih uspehih je zanimanje za postopek hladnega vtiskovanja vedno večje.
Hladno vtiskovanje ima pri izdelavi orodij zahtevnih vdolbenih oblik veliko prednosti pred klasično izdelavo, zahteva pa veliko izkušenj in ustrezno opremo. Prav to je glavna ovira v razvoju in razlog za razmeroma počasno uveljavljanje tega izredno pomembnega postopka.
Postopek hladnega vtiskovanja pri izdelavi najrazličnejših matric, zahtevnih orodij za litje kovin pod pritiskom, za stiskanje in brizganje umetnih snovi, pa tudi za stiskanje in kovanje, za utope in kalupe ali oblikovane kokile se je razvil zato, ker je orodja (pestiče, žige) mogoče natančneje in ceneje izdelati kot pozitiv z zunanja obdelavo, oziroma s površinskim oblikovanjem, kakor pa z notranjo obdelavo pri izdolbenju gravur.
Uporabnost vtiskovanja je omejena v glavnem z velikostjo prečne površine pestiča zaradi dosegljivosti pritiska na stiskalnicah.
Sicer pa je področje uporabnosti tega tehnološkega postopka izredno široko v industriji umetnih snovi, v kovaški industriji majhnih izdelkov iz lahkih in barvnih kovin ali zlitin kakor tudi iz jekla, v industriji jedilnega pribora, v vijačni industriji, v industriji vozil in strojev, armatur, v urarski industriji, v gumarski industriji in steklarstvu, v prehrambeni industriji in še na mnogih drugih manjših področjih.
Za uspešno vtiskovanje s sprejemljivimi pritiski mora imeti uporabljeno jeklo za matrice posebne lastnosti.
Trdota mora biti čim nižja in mikrostruktura posebno prilagojena najboljši preoblikovalni sposobnosti. Samo po sebi je razumljivo, da je odločilnega pomena že izbira vrste jekla, vsekakor pa je poleg tega potreben specialni postopek mehkega žarjenja. Jeklo za hladno vtiskovanje ne sme biti preveč nagnjeno k utrjevanju pri deformiranju v hladnem, ker bi morali vtiskovanec prevečkrat vmesno rekristalizacijsko žari ti.
Izbira jekla in njegovega stanja je odvisna od namena uporabe in od potrebne vtiskovalne globine.
Z dobro izvedenim vtiskovanjem dobimo orodja — matrice z odlično kakovostjo površine in serijo orodij enakih oblik ter točnosti.
Pri hladnem vtiskovanju so seveda odločilnega pome-nana vtiskovalna orodja — pestiči.
Pestič kot orodje — pozitivno vtiskujemo v matrico — negativ izdelka.
Pestič mora biti izdelan iz primernega orodnega jekla in toplotno obdelan — kaljen in popuščan — na trdoto, ki zagotavlja najboljšo kombinacijo tlačene trdnosti, odpornosti proti obrabi in žilavosti. Od primera do primera in od karakterističnih konstrukcijskh oblik pestiča ter delovnega tehnološkega postopka je odvisno, katera lastnost v tej kombinaciji prevladuje. Tanki in dolgi pestiči s tanki-m robovi na gravuri in predvsem pestiči nesimetričnih oblik zahtevajo največjo žilavost, orodja za vtiskovanje enostavnih oblik s plitkimi gravurami naj imajo višjo trdoto in večjo tlačno trdnost, pestiči enostavnh oblik za globoke vti-ske pa morajo imeti zadostno odpornost proti obrabi. Prav to lahko z mnogimi postopki kemijsko — termične površinsko toplotne obdelave, z raznimi površinskimi prevlekami orodij in s posebnimi premazi bistveno izboljšamo.
Pestič odtisne v matrici zrcalno obliko in tako dobimo orodje, v katerega vlivamo, brizgamo, stiskamo ali kujemo izdelke.
Jeklo za matrice mora biti pri taki tehnologiji pač čimmehkejše in sploh kolikor mogoče najbolje sposobno za vtiskovanje. Te lastnosti pa 'moramo razumeti zelo relativno, saj uporabljamo za matrice najrazličnejše vrste jekel, od najmehkejših nelegiranih do brzoreznih. Matrice, ki smo jih izdelali s hladnim vtiskovanjem, uporabljamo v proizvodnji izdelkov iz plastičnih mas, raznih barvnih kovin in zlitin ter najrazličnejših vrst jekel. Razumljvo je, da za oblikovanje najmanj zahtevnih plastičnih mas zadošča najmehkejše jeklo, da za litje in stiskanje jeklenih izdelkov zahtevamo visokolegirano specialno jeklo z največjo popuščno obstojnostjo, da za udarno oblikovanje jeklenih izdelkov potrebujemo matrice iz obrabno obstojnih in žilavih specialnih orodnih jekel itd. Pri oblikovanju kemijsko agresivnih snovi morajo biti matrice iz posebnih nerjavnih, oziroma kemijsko obstojnih jekel. Pri tako različnih jeklih za matrice je razumljivo, da so zahteve, ki jih morajo zadovoljevati pestiči, in tudi pogoji vtiskovanja izredno različni. Prav zato ni splošno veljavnih pravil, ampak so za uspešno vtiskovanje in ekonomsko tehnični napredek na tem področju odločilne predvsem sistematično dokumentirane, strokovno analizirane in predvsem smiselno izkoriščene izkušnje v danih primerih ob posameznih kombinacijah pestičev in matric.
Hladno vtiskovanje se izvaja z majhno hitrostjo na močnih hidravličnih stiskalnicah, ki so za kontrolirani potek vtiskovanja za ta namen prav posebno prirejene.
Hladno vtiskovanje s krčnim obročem prikazuje skica na sliki 1.
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Razvoj tehnologije in novih vrst jekel na področju hladnega oblikovanja
vtiskovanja, točnost gravur in s tem za uporabnost enega ali drugega postopka v določene namene. V glavnem je prosto vtiskovanje omejeno le na izdelavo plitkih gravur. Splošno prednost ima vtiskovanje s krčnim obročem, ki pa je za vtiskovanje globokih gravur edini uporaben postopek. Pri zelo globokih gravurah se poslužujejo večstopenjskega vtiskovanja ali pa tudi kombinacij mehanskega ali erozijskega oblikovanja vdolbin osnovne oblike, kateremu pa sledi »likanje« s kladnim vtiskovanjem, kar ob sprejemljivih stopnjah hladne deformacije zagotavlja visoko kakovost notranje površine matric.
Številne teoretične študije in preiskave praktičnih primerov so privedle razvoj do zelo nazorne predstave in obvladovanja toka materiala ter vplivov tega na spremembe trdot in mikrostrukture v posameznih primerih pod vplivom konstrukcijskih variant in variacij tehnoloških pogojev pri vtiskovanju. Za ilustracijo je bilo na posvetovanju prikazanih več primerov iz dokumentacije v Železarne Ravne 36, 38, 39.
Slika 3
Potek vlaken v matrici izdelani s hladnim vtiskovanjem v krčnem obroču (jedkalo Oberhoffer)3 a) razmerje globine vtiskovanja in premera pestiča t/d = 0,65 b) t/d = 1,10
Slika 5
Vpliv hladnega vtiskovanja na spremembe mikrostrukture po osnem preseku matrice (si. 3 b in 4). Desno spodaj je mikrostruktura pred hladnim vtiskovanjem. (Železarna Ravne)38
Danes je tehnologija hladnega vtiskovanja razvita do takšne stopnje, da imamo za konstruiranje v dokaj obsežni literaturi mnogo praktičnih napotkov. Za vse potrebne izračune odpornosti sil in pritskov ter potrebnih karakteristik pri projektiranju tehnološke izvedbe postopka hladnega vtiskovanj aimamo številne pripomočke v obliki
Slika 1
Hladno vtiskovanje s krčnim obročem3 1 — Tlačna plošča, 2 — Matrica, 3 — Zunanji krčni obroč, 4 — Notranji krčni obroč, 5 — Vtiskovalni pestič, 6 — Vodilni obroč, 7 — Podložna plošča
Pri hladnem vtiskovanju poznamo v principu dva različna načina: prosto vtiskovanej in vtiskovanje s krčnim obročem. Primerjavo obeh načinov prikazuje slika 2.

Slika 2
Globine vtiskovanja pri prostem vtiskovanju (a) in pri vtiskovanju s krčnim obročem (b)2
Način vtiskovanja je odločilnega pomena pri konstruiranju orodij, pri proračunu in izvedbi postopka. Razumljivo je, da je tok materiala pri obeh načinih bistveno različen, to pa je odločilno za potek napetosti, globino
UU ™ -
rrrn >*> • »»»-j
FEl '70 - 189
(2Z3 150 - 169
Slika 4
Razporeditev trdot po osnem preseku hladno vtisnjene matrice2 (si. 3 b) iz jekla z 0,20 % C; 1,00 % Mn; 1,20 % Cr, 0,25 % Mo. Pred vtiskovanjem je bila trdota HVso = 145 kp na kvadratni milimeter. Premer pestiča d = 15 mm in razmerje globine vtiskovanja in premera pestiča t/d = 1,10
2EZB 11 (1977) štrv. 3
tabel in nomogramov, ki nam pristop k dogajanju med vtiskovanjem zelo približajo ter olajšajo pot do ugotovitve optimalnih pogojev za izvedbo uspešnega vtiskovanja. Za olajšanje toka materiala med vtiskovanjem in s tem za kompenziranje notranjih napetosti, trdot, mikrostruktur-nih sprememb so poznani številni praktični ukrepi, (slika 6) Obravnavanje teh podrobnosti bi preseglo okvir namenjene informacije, zato naj zadošča pregled najpomembnejše literature za to področje.
Jekla
Posebno pomemben pogoj pri izbiri jekel in dopustnih trdot za potrebe vtiskovalne globine in dopustne pritske je specifična vtiskovalna globina, ki predstavlja razmerje vtiskovalne globine in premera pestiča. Pri tem pa zopet odločajo karakteristike izbranih jekel za pestiče in matrice.
Z ozirom na izredno široko področje uporabnosti tega postopka se pri tem uporabljajo tudi najrazličnejše vrste jekel. Zato ne moremo na tem mestu obravnavati izbire jekel za posamezna področja, za kar lahko najdemo številne napotke v navedeni literaturi, ampak se bomo omejili le na dosedanje domače izkušnje v sodelovanju s potrošniki naših jekel. Na tem področju je bilo sodelovanje posebno plodno s podjetji
LAMA — Dekani,
Kovaška industrija — Žreče,
Iskra — elektromehanika Kranj.
S podjetjem LAMA — Dekani smo začeli v letu 1974 sistematično preizkušati uporabnost različnih vrst jekel za posamezne izdelke, in to v industrijskih pogojih z večjimi količinami. Največ je bilo hladno vtiskovanih matric za brizganje medenine in plastike.
Pri tem smo za matrice uporabljali orodna jekla za delo v vročem C 9750 — utop Co 2; Č 6451 — utop 2 in Č 4751 — utop Mo 1 ali Č 4753 — utop MO 2, v nekaj posebnih primerih pa tudi jeklo za poboljšan je Č 4734 —
—	VCMo 230.
Za pestične ali vtiskovalne trne smo uporabljali orodni jekli za delo v hladnem C 4750 — OCR 12 extra in C 4850
—	OCR 12 VM ter brzorezno jeklo C 7680 — BRM-2. Pri pogojih v tem podjetju je prioritetni vrstni red pri izbiri orodnih jekel za pestiče Č 7680 — BRM-2, C 4750 — OCR 12 extra in C 4850 — OCR 12 VM.
S podjetjem KI — Zreče smo že v letu 1973 začeli sodelovati pri prizkušanju jekel za hladno iztiskovanje. Za iztiskovalne trne so uporabili brzorezni jekle Č 7680 — BRM-2 in C 9683 — BRU s trdoto 62,5 — 65,5 HRC. Pri tem se je za kasnejšo uporabo uveljavilo predvsem brzorezno jeklo C 9683 — BRU. S tem so od prvotnih 3000 do 5000 iztiskanih kosov s postopnim izboljševanjem tehnologije iztiskovanja in z dodatnim nitriranjem dosegli zavidljivo vzdržljivost 30.000 kosov, kar je za te proizvode enako podatkom zahodnoevropskih proizvajalcev.
Uporabo različnih vrst jekel za pestiče in matrice je v ISKRI ob sodelovanju železarne Ravne obdelal Žnidaršič z diplomskim delom. Tudi tu so bile prejšnje ugotovitve potrjene. Jeklo C 4750 — OCR 12 extra je dalo povsem zadovoljive in nekoliko boljše rezultate kot jeklo Č 4850 — OCR 12 VM. Za zahtevnejše trne in predvsem za tiste z ostrejšimi robovi se je najboljše izkazalo brzorezno jeklo Č 7680 — BRM-2, superbrzorezno jeklo C 9683 — BRU pa je bilo pri tem nekoliko slabše.
BRM-2 ima prednost pred jekli tipa OCR 12 predvsem tam, kjer pri zahtevnejših pcstičih pridejo do izraza fi-nejši karbidi. Predvsem pa je potrebno brzorezno jeklo pri vtiskovanuj v toplem zaradi značilne popuščne obstojnosti.
Za matrice je doslej največ izkušenj izbranih za jekla Č 4850 — OCR 12 VM, C 4756 — OA 2, C 4751 — utop Mo 1 in C 475.''. — utop Mo 2.
Za področje industrije plastičnih mas smo precej uporabljali dve vrsti jekla za cementacijo: C 1220 — C 15, C 4720 — ECMo 80 in nerjavno orodno jeklo C 4770 — pro-kron 5.
Posebno področje pa predstavlja izdelovanje medalj, značk in podobnega, kjer so sicer ledeburitna orodna jekla Č 4750 — OCR 12 extra in C 4850 — OCR 12 VM pokazala odlično vzdržljivost, vendar povzročajo z močnimi karbid-nimi segregacijami precej težav pri graviranju žigov — pestičev. Praktične izkušnje so pokazale, da se na tem področju uporabnosti odlično obnaša jeklo Č 4756 — OA 2 za pestiče in matrice. Mogoče ga je zelo mehko zariti, pri čemer ima odlične sposobnosti za graviranje in vtiskova-nje, kaljeno in popuščano orodje pa dosega visoko žila-vost in povsem zadovoljivo obrabno obstojnost.
V zadnjem času za potrebe hladnega vtiskovanja osvajamo novo orodno jeklo z 0,85 °/o C, 0,9 % Ni in 0,1 % V.
Po dosedanjih izkušnjah lahko nekako v splošnem ugotavljamo:
—	trdota pestičev za vtiskovanje naj bo nad 61 HRC, ker prihaja pri nižjih trdotah do nakrčevanja;
—	tako za pestiče kot za trne pripročamo jeklo, pre-talejno po elektrožlindrinem postopku (EPŽ), ker je čistejše in bolj homogeno;
—	jeklo za izdelavo pestičev mora biti dobro prekon-trolirano, da ne bi izdelovali pestičev iz kosov z manjšimi napakami, ki predstavljajo nevarne iniciale razpok ali lomov;
—	odločilnega pomena je kakovostna izvedba toplotne obdelave;
—	pri jeklih, ki imajo izražen efekt sekundarne trdote, ima tudi ob enaki trdoti prednost popuščanja v območju nižjih temperatur zaradi tlačne trdnosti, ki je ob enaki trdoti po višjem popuščanju nekoliko nižja. Popuščanje v območju sekundarnih trdot priporočamo le takrat, kadar se trni še površinsko kemično termično obdelajo, npr. z nitriranjem po TENIFER postopku;
—	jeklo za matrice mora biti specialno mehko žarjeno, ker je trdota in mikrostruktura odločilnega pomena. S posebnim mehkim žarjenjem se doseže znatno nižja trdota kot običajno.
Pregled uporabljanih jekel ca matrice
	C *	Si *	Mn *	Cr *	Ni *	V *	Mo *	V *	Co*
Č .4751 - utop Mo 1	0,4	1		5			1,3	0,4	
Č.4753 - utop Mo 2	0,4	1		5			1,3	1	
Č.64S1 - utop 2	0,3			2,5		9		0,4	
Č.9750 - utop Co 2	0,3			2,7			2,S	0,5	2,8
Č.4756 - OA 2	1		0,6	5			1	0,25	
Č.4734 - VCMo 230	0,29		0,55	2,5			0,20		0,15
Č.4720 - ECMo 80	0,15		1	1,2			0,25		
Č. 1220 - C 15	0,15		0,5						
Č.4770 - prokron 5	0,5	0,5	0,5	14			0,4		
rmS-X)mm
Slika 6
Ukrepi za olajšanje toka materiala2
2HZB 11 (1977) štev. 3 Razvoj tehnologije in novih vrst jekel na področju hladnega oblikovanja
Pregled uporabljanih Jekel za pesiiče
	C t	SI *	Mn *	Cr «	Ni *	V %	Mo *	V *	. Co *
Č.7680 - BRM-2	0,82			4		6,5	5	M	
Č.9683 - BRH	1,25			4		10	3,7	3,2	10,5
Č.4750 - OCR 12 extra	1,65			12		0,5	0,6	0,1	
Č.4850 - OCR 12 VM	1,55			12			0,9	•'i	
Č.4756 - OA 2	1		0,6	5			1	0,25	
85 NI V 4	0,85				0,9			0,1	
Literatura:
1.	Sidan H.: Kalteinsenken von Stahlen fiir Kunststoff — Formwerkzeuge, Technische Rundschau Nr 37, 29. 8. 1969.
2.	Sidan H.: Formenbau 2 — Auswahl, Warmebehandlung und Bearbeitung der Stahle fiir Formvverkzeuge in der Kunststofftechnik,
Blaue TR — Reihe Heft 109, založba Technische Rundschau v Halhvag Verlag, Bern, Stuttgart.
3.	Haufe W.: Industrie-Anzeiger 77, 1955, S. 587 und 597.
4.	Thelning K. E.: Werkstattstechnik und Maschinenbau, 48, 1958, S. 209.
5.	VDI — Richtlinie 3170: Kalteinsenken von Werkzeugen, 1961.
6.	Hoischen H.: Industrie — Anzeiger 89, 1967, Ausgabe »Werkzeugmaschine und Fertigungstechnik«, Teil II, Umformungstechnik, S. 1255.
7.	Bungrdt K. und Miilders O.: Archiv fiir Eisenhiitten-wesen, 28, 1957, S. 383.
8.	Volke E.: Kunststoffe 44, 1957, S. 388.
9.	Jagersberger J.: Schweizer Archiv fiir angewandte Wis-senschaft und Technik, 25, 1959, S. 439.
10.	Sors L.: Werkzeuge fiir die Plastverarbeitung. VEB Verlag Technik, Berlin, 1967.
11.	Haufe W.: Werkzeugstahle und ihre Warmebehandlung. Wintersche Verlagsbuchhandlung, Fiissen.
12.	Bain E. C.: Alloying Elements in Steel, Cleveland, Ohio, 1939, S. 66.
13.	VDI-Richtlinie 3200: Fliesskurven metallischer Werkstof-fe, 1965.
14.	Fiissl A.: Zeitschrift fiir wirtschaftliche Fertigung, 60,
1965,	S. 631.
15.	Schimz K.: Werkstatt und Betrieb, 87, 1954, S. 295.
16.	Fiissl A.: Zeitschrift fiir wirtschaftliche Fertigung, 61,
1966,	S. 7.
17.	Haufe W.: Werkstattstechnik und Maschinenbau, 46, 1956, S. 163.
18.	Fiissl A.: Vortrag bei der Konferenz iiber die Warme-behandlung von VVerkzeugstahlen, Gottwaldov (CSSR), November 1968.
19.	TGL 160-307: Werzeuge zur Plastverarbeitung, Senkrah-men rund, 1964.
20.	Rudolph S.: Plaste und Kautschuk, 12, 1965, S. 418.
21.	TGL 160-308: Werkzeuge zur Plastverarbeitung, Ziehra-men rund, 1964.
22.	Natschke G.: Plaste und Kautschuk, 11, 1964, S. 682.
23.	Thelning K. E.: Kalt- und Warmeinsenken von Warmar-beitsstahl. Schweizer Archiv 1961, S. 503.
24.	Haufe W.: Das Kalteinsenken als Herstellungsverfahren von Druckgiessformen. Giesserei 46, 1959, S. 323.
25.	Schadlich S. und Rudolph H.: Kalteinsenkbarkeit le-gierter und hochlegierter Werkzeugstahle. Fertigungstechnik und Betrieb 10, 1960, S. 530.
26.	Hiibner K.: Fertigungsmethoden fiir die Herstellung von Formeinsatzen fiir die Konststofferarbeitung. Vortrag Siiddeutsches Kunststoffzentrum Wiirzburg 1972.
27.	Hoischen H.: Das Kalteinsenken von Gravuren fiir Schmiedegesenke »Industrie-Anzeiger« Nr. 56 vom 14. Juli 1967.
28.	Sack & Kiesselbach Maschinenfabrik G. M. B. H. Werk-stattblatt 438 Teil I. s. in Teil II. s VVerkstattblatt 439.
29.	Haufe W.: Schnellarbeitsstahle fiir Werkzeuge der spanlosen Formgebung »Werkstatt und Betrieb« 97 (1964) Nr. 10 S 719 — 725.
30.	Hinze G.: Gravurherstellung durch Kalteinsenken »Fertigungstechnik und Betrieb« 19 (1969) Nr. 1 5.30 — 33.
31.	Schuster M.: Edelstahle fiir die Massivkaltumformung, Werkstatt und Betrieb 107 (1974) 10. str. 642 — 644.
32.	Hoischen H.: Kalteinsenken, Sack u. Kiesselbach, Diis-seldorf — Rath (publikacija Pub 7601).
33.	Sack u. Kiesselbach: Kalteinsenken von Werkzeugen —• publikacija julij 1976.
34.	Hoischen H.: Werkzeugformgebung durch Kalteinsenken, Werkstatt und Betrieb 104 (1971) 4 str. 275 — 282.
35.	Haufe W.: Kaltsenken als Herstellungsverfahren von Warmpresswerkzeugen in der Schraubenindustrie, Draht — Welt 46 (1960) Nr. 9., str. 696 — 105.
36.	Brzorezno jeklo 2-9-1 za hladno vtiskovanje, Interno poročilo o preiskavi DK-209/1975, Železarna Ravne.
37.	Breinlinger M. G.: Frappe a froid des acieres inoxidab-les, Creusot — Loire.
38.	Preiskava hladno vtisnjenega vzorca, Interno poročilo o preiskavi DK-242/1976, Železarna Ravne.
39.	Žnidaršič J.: Diplomsko delo 2382, Fakulteta za strojništvo v Ljubljani 1976.
Prva mednarodna konferenca o metalurgiji vpihavanja prašnatih materialov v grodelj in jeklo pod imenom »Scaninject(( 9. in 10 junija, /977 v mestu Lulea na Švedskem
J. ARH
I. UVOD
Vpihovanje prašnatih materialov v grodelj in jeklo je razmeroma mlada veja metalurgije. Odžveplanje grodlja z vpihovanjem apna in sode je znano približno 20 let. Precej mlajše je vpihovanje prašnatih materialov v jeklo. Prvi poskusi vpihavanja rude, apna in ogljika v jeklo v peči segajo v šestdeseta leta. Vodilni na tem področju so bili Francosi, Goffart in Irsid. Vendar pa se vpihovanje rude, apna in ogljikovih materialov v jeklo v peči razen posamičnih industrijskih poskusov, ni razmahnilo, ker koristi niso bile dovolj očitne. Moderni način dodajanja kosovnih materialov skozi obok so bolj praktični in cenejši.
Pravi razmah te metalurgije beležimo v zadnjih petih letih, ko so začeli vpihovat v jeklo v ponvi apno, jedavec, kalcijev karbid, kalcij silicj, magnezij in podobne sintetične žlindre. Razvoj se je začel pri pločevini, kjer so stroge zahteve po zmanjšanju anizotropije predvsem žila-vosti v vseh treh smereh X, Y, Z (v smeri valjanja prečno na smer valjanja in pravokotno na ravnino pločevine) pogojevale tak razvoj. Industrijsko so postopek uvedli prvič v železarni Thyssen Niederrhein za proizvodnjo viso-kovredne pločevine in rezultate objavili jeseni leta 1973. Vzporedno se je ta tehnologija razširila na široka področja izdelave jekla za različne namene. S to tehnologijo dosegamo pri jeklu odlične lastnosti v pogledu žilavosti, plastičnosti, vlečne sposobnosti, obdelovalnosti, kar je pomembno zlasti pri kvalitetnih jeklih.
Bistveno pri tej tehnologiji je, da z sredstvi, ki jih vpihavamo dosegamo različne cilje in sicer:
1.	Odlično odžveplanje jekla, celo do nekaj desettiso-čink procenta S pri 95 do 98 °/o-ni stopnji odžveplanja.
2.	Spremembo sestave in morfologije nekovinskih vključkov.
3.	Očiščenje taline večjih nekovinskih vključkov ne da bi vplivali na sulfidne vključke.
Zaradi pomembnosti te veje metalurgije tako za jeklarje kot za tehnologe in porabnike jekla so Švedi organizirali prvo mednarodno konferenco pod naslovom »Sca-ninject«. V dneh 9. in 10. junija se je zvrstilo 26 predavanj.
Predavanja so obravnavala različna področja in sicer:
1.	Teoretična obravnava dogajanj pri vpihavanju prašnatih delcev s prikazom na modelih.
2.	Spremembo sestave in morfologije vključkov v jeklu.
3.	Problematika ognjevzdržnih materialov za kopja.
4.	Naprave za vpihavanje prašnatih materialov.
5.	Prikaz rezultatov te tehnologije na industrijskih napravah, znanih proizvajalcev jekla, ki so vzbudila tudi največ zanimanja.
Prve mednarodne konference se je udeležilo 220 strokovnjakov iz raznih dežel Evrope, ZDA in Japonske (Švedske, Finske, Norveške, ZRN, Danske, Anglije, Škotske, Irske, Belgije, Francije, Švice, Italije, Avstrije, ZDA, Japonske.).
II. KRATKA VSEBINA NAJZANIMIVEJŠIH PREDAVANJ
Vsa predavanja so izdana v posebni knjigi, ki je na razpolago v strokovni knjižnici Železarne Jesenice, objav-
ljena pa bodo tudi v periodičnem tisku, zato podajam le zaključke nekaterih najbolj zanimivih predavanj.
1.	Prašna ti material za vpihavanje
A. VVikander Ferolegeringar Trollhatteverken AB —
Švedska
V jeklo lahko vpihamo vse zlitine in oksidne materiale, če so zdrobljeni pod 2—3 mm. Vpihovanje ima posebno prednost pri tistih zlitinskih elementih, ki imajo:
a)	visoko afiniteto do žvepla za odžveplanje
b)	visoko afiniteto do kisika za dezoksidacijo
c)	visoko afiniteto do ogljika in silicija za dodajanje legirnih elementov v obliki oksidov (NiO)
Z vpihavanjem prašnatih materialov v jeklo dosegamo:
a)	veliko reakcijsko površino — hitre reakcije
b)	sorazmerno dolg reakcijski čas
c)	visok izkoristek dodatkov
d)	mešalni učinek, ki daje dobre pogoje za izločanje nastalih produktov
e)	pri materialih z visokim parnim pritiskom dosegamo visok izkoristek
Nekaj primerov uporabe raznih materialov za:
—	odžveplanje CaO, CaO + Al, CaO + CaF2 + Al, CaSi, CaCž, Mg + CaO, mišmetal
—	dezoksidacija: CaSi, CaSiBa, CaSiMn
—	modifikacijo sulfidov: CaSi, SiZr
—	odfosforenje: CaO + CaF2 + Fe203
—	denitriranje FeZr, SiZr
—	legiranje: Si iz FeSi 75 %
N iz Ca CN2 C iz grafita v prahu Ni iz Ni oksida Mo iz Mo oksida itd.
S stališča proizvajalcev zlitin je vpihavanje materiala 0—3 mm koristno, ker je to odpadek, ki ga morajo sicer briketirati ali pretaliti.
Obravnavana je oprema potrebna za vpihavanje, to je sama aparatura ali dispenser.
Material mora teči enakomerno brez sunkov s čim manjšo količino nosilnega plina na kg, ki naj ne bo večja od 20 l/kg, da valovanje jekla v ponvi ni premočno in iz-metavanje preko roba preveliko. Od znanih proizvajalcev je treba omeniti »Irsid«, ki je bil med prvimi na tem področju. Potem je firma »Maxpeters«, njihovo napravo ima firma »Klockner Werke«, ki jo je zelo pohvalila. Firma Thvssen Niederrhein je razvila svojo napravo, ki jo sedaj po licenci izdeluje Standard Messo Duisburg. Na Švedskem je znana firma »Kockums«, ki se je uveljavila na švedskem tržišču.
Važna je obzidava kopja, ki mora vzdržati znatne temperaturne in mehanske obremenitve skozi več pihanj. Firma Vesuvius Belgija je razvila poseben sistem, čep Argolok in isostatično stisnjena opeka za cev iz grafitizi-ranega aluminatnega materiala, ki se je odlično obnesel. Dalje so obravnavana vprašanja varnosti pri uporabi materialov kot so CaSi in CaCi pri katerih pride do razvijanja acetilena in vodika in do težkih eksplozij.
2.	Vpliv nečistoč na mehanske lastnosti jekla
R. Lagneborg
Švedski inštitut za raziskavo metalov — Stockholm Švedska
ZEZB 11 (1977) štev. 3 Razvoj tehnologije in novih vrst jekel na področju hladnega oblikovanja
Nekovinski vključki kot nečistoče vplivajo na dvoje važnih mehanskih lastnosti in to žilavost in trajno trdnost (fatigue strenght). Vključki vplivajo na žilavost materiala na dva fundamentalno različna načina.
1.	Vključek deluje kot interna razpoka iz katere se razpoka širi in
2.	Žilavost preloma KiC se z vključki zmanjša zaradi njihovega vpliva na duktilnost materiala. V obeh primerih so važni parametri, razmerje med debelino in dolžino, oblika in velikost vključkov. Lastnosti samih vključkov nimajo velikega vpliva v primeru (1), v primeru (2) pa je vpliv krhkosti in trdnosti vključka znaten. Pokazano je tudi, da vpliv vključkov na trajno trdnost lahko opišemo kot vpliv zareze vključka.
3.	Vpihavanje prašnatih materialov globoko v železo in jeklo
J. P. Motte, I. Cordier
Irsid, Maizieres les Metz, Francija
Avtorja podajata opis vseh tehničnih posebnosti in problemov pri vpihavanju prašnatih materialov globoko v tekočo kovino z opisom inštalacij, irsidovega dispenserja, kontrolnega sistema in kopja. Navajata tehnološke rezultate za vpihovanje CaSi ali CaCi, CaO ali Na.CCh, Mg ali Al v jeklo v odprti ponvi do 200 t kapacitete. Posebej je obravnavana obdelava z Al pomirjenih jekel s CaSi. Podani so rezultati odžveplanja grodlja z vpihovanjem sode in Mg v primerjavi z običajnim odžveplanjem grodlja s sodo v curek in Mag-coke procesom.
4.	Kompleksni dezoksidanti
Orodje za modifikacijo sestave in za odstranjevanje vključkov
C. Gatallier, M. Olette, Irsid, Maizieres-Les-Metz, Francija
Avtorja obravnavata rezultate dobljene z dezoksida-cijo jekla s kompleksnimi dezoksidanti na osnovi elementov Si, Mn, Al, Ca, Ba. Poskusi v laboratorijskem in industrijskem merilu so pokazali, da se količina aluminatov (AI2O3) preostalih v jeklu da zmanjšati in sicer s transformacijo obstoječih AI2O3 vključkov v Ca aluminatne globule z dodatki Ca vsebujočih zlitin ali s hitrimi zaporednimi dodatki Si za aluminijem v kratkih presledkih.
5.	Modifikacija in kontrola nemetalnih vključkov v jeklu pomirjenem z Al z injektiranjem CaO vsebujočih praškov
5.	K. Saxena Univerza Trondheim, Norveška
Injecirana žlindra spremeni primarne AI2O3 vključke
v Ca aluminate z nizkim tališčem, ki lažje koagulirajo in hitro splavajo ven iz taline. Ko so primarni Ak03 vključki modificirani, žlindra, ki jo vpihavamo, deluje desulfirajoče in na oksidnih vključkih se izloča velika količina CaS. Iz žlindre (CaO) se je raztopilo v jeklu dovolj Ca in ta modificira vključke, ki se izločajo (precipitirajo) med procesom strjevanja. Sulfidni vključki so v glavnem tipa CaS. So drobni in enakomerno razporejeni v jeklu.
Večkrat vsebujejo faze Ca aluminata.
6.	Vpliv injektiranja prašnatih materialov na oksidno in sulfidno čistočo jekla
H. J. Langhammer, H. Abratis, Klockner Werke Osna-briick ZRN
Železarna Klockner Werke je razvila metodo za izboljšanje sulfidne in oksidne čistoče jekel. Aparat sestoji iz kopja za vpihavanje in posebnega kotla. Naprava ima to prednost, da je lažja in bolj fleksibilna. Naprava omogoča legiranje odžveplanje in dezoksidacijo jekel.
Znaten napredek so dosegli pri izboljšanju čistoče z vpihavanjem žlindre in žlindrotvornih komponent kakor tudi spojin, ki sproščajo kalcij. Žlindra in žlindrotvorne sestavine imajo prednost pred kalcijevimi spojinami, če gre za izboljšanje oksidne čistoče.
Zanimiv je zlasti razvoj pri izboljšanju oksidne čistoče npr. pri mnogih vrstah jekla za masivno preoblikovanje v hladnem. S posebnimi dodatki je mogoče odstraniti le oksidne vključke ne da bi vplivali na vsebnost žvepla.
Jeklo, ki je obdelano z vpihavanjem žlindrotvornih sestavin praktično nima več vključkov nad velikostjo 4 po Stahleisen Prufblatt 1570—71.
7.	Uddacon — Ključ za nova pota v metalurgiji
L. G. Norberg Uddaholms AB Steel Division — Hag-fors, Švedska
Uddacon je povsem nova tehnologija. Namenjena je uporabi prahu iz čistilnih naprav, ki odpadejo v jeklarnah (vsebujoč ZnO in PbO) in pri proizvodnji nizkoogljičnega FeMn suraff iz SiMn in MmO-i.
Prah, ki odpade iz odpraševalnih naprav v jeklarnah vsebuje navadno tudi ZnO in PbO in je le omejeno uporaben.
Z vpihavanjem v jeklo v Uddacon konvertor separira-mo Zn in Pb iz prahu in ju lovimo v prašnatih vrečah čistilne naprave. Oksidi železa pa se v jeklu reducirajo.
8.	Aplikacija metalurgije injektiranja v integrirani železarni in vpliv na lastnosti jekla
H. Richter, W. Meichsner, H. Pircher
Thyssen Niederrhein AG Oberhausen ZRN
Firma Thyssen je vodilna na tem področju tako pri odžveplanju grodlja kakor tudi pri odžveplanju in modifikaciji vključkov v jeklu. Iz potreb so se razvile nove tehnologije za odžveplanje, dezoksidacijo in kontrolo oblike vključkov in njih porazdelitev. Ta tehnologija (CAB) je opisana in dokumentirana s slikami in diagrami za grodelj in jeklo. Pri jeklu dosegajo po tem (CAB) postopku 0,002 % S in skoraj enake žilavosti v prečni kot v vzdolžni smeri.
9.	Proizvodnja visokovrednih jekel po postopku »Ladle injection Continuons Casating«
L. Holappa, K. Tahtirar
OVAKO, Imatra Finska
Znano je, da ne moremo vlivati kvalitetnih jekel z vsebnostjo Al kontinuirno pri majhnih presekih (100 mm kv.), če vlivamo direktno. Direktno vlita jekla brez Al so nečista, z visoko vsebnostjo kisika.
Finci so razvili novo tehnologijo z obdelavo jekla v ponvi z vpihavanjem CaSi kot dezoksidanta, kar ima na koncu za posledico zelo nizko vsebnost prostega kisika, odlično odstranjevanje dezoksidacijskih produktov in čisto jeklo. Ponev je obzidana z visoko glinično opeko.
Dosegljiva stopnja odžveplanja znaša 50 °/o. Livne lastnosti s CaSi obdelanega jekla so primerljive z normalnim s SiMn dezoksidiranim jeklom.
Segregacijske razpoke, ki jih povzroča MnS pri jeklu z 0,20 °/o C izginejo s CaSi zaradi učinkovitega odžveplanja in modifikacije preostalih sulfidov.
Posledica dobre dezoksidacije in odžveplanja in modifikacije vključkov je dobra čistoča in kvaliteta površine kontinuirno vlitih gredic. Enake prednosti ugotavljajo na valjanem materialu in končnih produktih.
Navajam samo primer spremembe sestave vključkov:
	CaO	A1A	Si02	MnO	CaS
Normalna praksa	2—3	11-34	45—56	12—24	—
Ca obdelava	49	19	22	—	11
	56	22	21	—	1
7. Iinjektiranje prašnatih materialov v 1201 ponev v železarni Smedjebacken
R. Johansson Smedjebacken, Švedska
Mnenja in rezultati, ki so podani, so povsem praktične narave. Opisani so rezultati poskusov in iz proizvodnje. Preizkusili so tri različne materiale za proizvodnjo in sicer kalcijev cianamid CaCN2, mešanice CaO/Mg za odžveplanje in CaSi za odžveplanje in modifikacijo.
Nadušičenje — uporaba pri mikrolegiranih finozrnatih jeklih. Izkoristek dušika pri običajnem dodajanju CaCN2
ŽEZB 11 (1977) štrv. 3
v ponve znaša le 20—30 %. Razvijajo se goste pare. Legi-ranje N2 z dušikovimi zlitinami je drago. Cena N: iz FeMn nitre-ja je za 1 kg N 10—15-krat večja kot CaCNz. Izkoristek N2 znaša pri injektiranju globoko na dno ponve 75'%. Zanimivo pri nadušičenju je dejstvo, da je absorbcija Nz v jeklu na začetku vpihavanja, ko sta O in S še visoka zelo majhna, ko pa med injektiranjem pade koncentracija S in O absorbcija N2 hitro raste in dosega tudi 100 %.
Odžveplanje — s CaO/Mg mešanico (5—15 % Mg)
Potreba po skrajšanju časa od preboda do preboda v primarni peči je povzročila povečano zanimanje za metalurške operacije izven peči. V železarni Smedjebacken je odžveplanje s CaO/Mg mešanico normalen proizvodni postopek. Važna za dobro odžveplanje je zlasti obnova žlindre v ponvi. Normalna količina žlindre v ponvi je iz 10 kg apna/t. Ta mora biti dobro dezoksidirana. Že majhna količina FeO ali MnO v žlindri poslabša porazdelitveno razmerje za žveplo med jeklom in žlindro. Stopnja odžvepla-nja je odvisna od uporabljenega Mg na tono in znaša pri 0,1 kg Mg/t 50 % in 5 minutni obdelavi ali 85 °/o po 10 minutah in 0,2 kg Mg/t.
CaSi lahko uporabimo za modifikacijo vključkov, toda za samo odžveplanje so stroški 3-krat večji kot pri uporabi mešanice CaO/Mg.
CaCNz vpihavanje CaCN2 daje enako stopnjo odžvepla-nja pri nadušičenju kakor CaSi.
8. Odžveplanje jekla v odvisnosti od načinov izdelave jekla
H. Gruner, F. Bardenheuer — Mannesmann Forschungs institut G. m. b. H. ZRN
Cilj dela je bil izkoristiti optimalne pogoje, ki jih nudi žlindra bogata na apnu za odžveplanje. Doseči je treba naj-
višjo možno aktivnost CaO in kovinskega reducenta in najnižjo možno aktivnost S v reakciji odžveplanja.
(CaO) + (S) + (Me) = (CaS) -f (MeO)
Praktično so delali tako, da so jeklo pomirjeno z Al izpustili iz 150 t SM peči brez žlindre v bazično obzidano ponev, napravili novo žlindro iz 6 kg apna/t jekla. Že samo pri prepihovanju z argonom so dosegli odvisno od časa prepihovanja 40—70 % stopnjo odžveplanja (40 °/o pri 10 min, 70 °/o pri 20 min). Pri vpihovanju apna (CaO) v jeklo pod visoko bazično in dezoksidirano žlindro v ponvi pa so dosegli od 75—98 % stopnjo odžveplanja in v končni sestavi do 0,0010 % minimalno celo 0,0005 % S. Količina vpihanega apna: 3,5 kg/t z 10'°/o jedavca pri najkrajšem času pihanja 8 minut.
III. SKLEPNA MISEL
Prva mednarodna konferenca o metalurgiji vpihavanja prašna tih materialov v grodelj in jeklo je prikazala kako hiter in širok razmah je dosegla ta tehnologija v svetu in da postaja danes že sestavni del tehnologije izdelave jekla, predvsem pri izdelavi kvalitetnih jekel in jekel s posebnimi zahtevami. Vedno večje zahteve porabnikov, npr. naftovodi in plinovodi v arktičnem področju, porajajo nove postopke v jeklarstvu. S staro klasično tehnologijo in skromno opremljenostjo tudi mi le težko sledimo zahtevam kupcev.
Ce smo bolj natančni že izgubljamo naročila, ki jim nismo kos. Nujno je torej, da tudi mi sledimo modernim postopkom. Zlasti slednji ni niti tako drag, niti tako kompliciran, da ga ne bi mogli uvesti tudi v naše jeklarne.
VSEBINA
UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d
Metalurgija — Mehanske lastnosti — Varjenje, nerjavno jeklo B. Stocca, J. Mesec
Nerjavno jeklo za turbinske lopatice s 13 % Cr
Železarski zbornik 11 (1977) 3 s 153—158
Podani so rezultati preiskav mehanskih lastnosti nerjavnega jekla s 13 % Cr v predelanem in toplotno obdelanem stanju.
Opisane so vrednosti žilavosti v popuščenem stanju med 500 do 750 °C. Izvedene so bile preiskave varilne sposobnosti jekla in mehanske lastnosti zvarov. Varili smo z elektrodo IN0X 13/6 Fe. Lastnosti varjenega jekla so zadovoljive. Ugodna martenzitna struktura v poboljšanem stanju.
Avtorski izvleček
UDK: 669.14.018.23 ASM/SLA: SGA-k
Metalurgija, specialna jekla Proizvodno strojništvo, obdelovalnost
A. Razinger, J. Arh
Razvoj avtomatnih jekel v Železarni Jesenice
Železarski zbornik 11 (1977) 3 s 145—151
Podan je opis raziskovalnega dela in doseženi kvalitetni asorti-ment avtomatnih jekel.. Opisane so značilnsti kvalitete novo osvojenih vrst jekel ter problematika proizvodnje le-teh.
Avtorski izvleček
UDK: 669.14.018.265 ASM/SLA: CNg, CNm
Metalurgija, specialna jekla, hladno masivno preoblikovanje K. Kuzman, A. Razinger
Posebnosti domačih jekel za hladno masivno preoblikovanje
Železarski zbornik 11 (1977) 3 s 135—144
V Železarni Jesenice smo osvojili štiri vrste jekel za hladno masivno preoblikovanje in to: maloogljični jekli z nizkim si: JMP 10 in JMP 15 ter nizlcolegirani jekli za cementacijo JMR 60 Cr in JMP 80 MnCr. Lastnosti jekel, ki zagotavljajo ustrezno kvaliteto, so predpisane v okviru posebnih dobavno prevzemnih pogojev.
Na osnovi rezultatov preiskav plastičnosti jekla so bile v okviru opisanih preiskav izdelane mejne krivulje tečenja za vsa štiri JMP jekla. Te krivulje služijo kot osnova za izračun preoblikovanih postopkov na bazi teh jekel in pa za ocenjevanje dosežene kvalitete jekel. Zahtevana kvaliteta jekla je bila potrjena tudi s tehnološkim preizkusom s protismernim iztiskavanjem.
Avtorski izvleček
UDK: 669.14.018.2:669-157-8 ASM/SLA: Ayn, N 76, Q23q
Metalurgija, topla predelava, torsijski preiskusi, izločenje A1M F. Vodopivec
Raziskava tvorbe AIN v jeklu in njegovega vpliva na deformacijsko sposobnost maloogljičenih jekel v vro em
Železarski zbornik 11 (1977) 3 s 121—134
Deformacija pospešuje tvorbo AIN iz prenasičenega austenita. Prisotnost izločkov AIN v jeklu v začetku deformacije zmanjšuje deformacijsko sposobnost in povečuje deformacijsko odpornost, tem bolj, čim manjši so izločki. Aktivacijska energija za deformacijo je neodvisna od tega, ali je pred deformacijo AIN v izločkih ali pa v trdni raztopini v austenitu.
Avtorski izvleček
INHALT
UDK: 669.14.018.23 ASM/SLA: SGA-k Mettallurgie, Sonderstahle Maschinenindustrie, Zerspannbarkeit A. Razinger, J. Arh Entvvicklung der Automatenstahle lm Hiittenwerk Jesenice Železarski zbornik 11 (1977) 3 S 145—151 Eine Beschreibung der geleisteten Forschungsarbeit und der erreichte Stahlgiitesortiment sind angegeben. Die Eigenheiten der neu entvvickelten Stahlsorten und die Problematik der Erzeugung dieser Stahle sind beschrieben. Auszug des Autors	UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d Metallurgie, mechanische Eigenschaften Schweissen, nichtrostender Stahl B. Stocca, J. Mesec Nichtrostender Stahl fiir Turbinenschaufeln mit 13 % Cr Železarski zbornik 11 (1977) 3 S 153—158 Die Untersuchungsergebnisse der mechanischen Eigenschaften eines nichtrostenden Stahles mit 13 % Cr im verformten und warm-behandelten Zustand sind angegeben. Die Zahigkeitswerte im ange-lassenen Zustand zwischen 5000 und 750 °C sind bescrieben. Untersuchungen der Schweissfahigkeit des Stahles und die mechanischen Eigenschaften der Schweissverbindungen sind durchgefiihrt worden. Es wurde mit einer umhiillten Schweisselektrode INOX 13/6 Fe ge-schweisst. Die Eigenschaften der Schweissverbindungen sind zufrie-denstellend. Im vergiiteten Zustand is ein giinstiges martensitisches Gefuge im Stahl vorhanden. Auszug des Autors
UDK: 669.14.018.2:669-157-8 ASM/SLA: Ayn, N 76, Q23q Mettalurgie, \Varmverformung Verdrehversuch, Ausscheidung von AIN F. Vodopivec Untersuchungen iiber die Bildung von AIN lm Stahl und dessen Elnfluss auf die Warmverformungsfahlgkeit der Kohlenstoffarmen Stahle Železarski zbornik 11 (1977) 3 S 121—134 Die Verformung beschleunigt die Bildung von AIN aus dem libersattigten Austenit. Die Anwesenheit von AIN Ausscheidungen am Anfang der Verformung vermidert die Verformungsfahigkeit und vergrossert den Verformungswiderstand um so mehr je kleiner die Ausscheidungen sind. Die Aktivierungsenergie ist unabhangig davon, ob AIN vor der Verformung ausgeschieden oder in fester Losung ist. Auszug des Autors	UDK: 669.14.018.265 ASM/SLA: CNg, CNm Mettallurgie, Sonderstahle Kaltmassivumformung A. Kuzman, A. Razinger Besonderhelten der elnhelmlschen Stahle fiir die Kaltmassivumformung Železarski zbornik 11 (1977) 3 S 135—144 lm Hiittenwerk Jesenice sind vier Stahlsorten fiir die Kaltmassivumformung entwickelt vvorden und zwar: Kohlenstoffarme Stahle mit niedrigem Si Gehalt: JMP 10 und JMP 15 und niedrig-legierte Einsatzstahle: JMP 60 Cr und JMP 80MnCr. Die Eigenschaften der stahle, welche ein entsprechende Stahlgiite versichern sollen, sind im Rahmen der Abnahme und Lieferbedingungen vor-geschrieben. Auf Grund der Ergebnisse der Plastizitatsuntersuchungen sind im Rahmen der beschribenen Untersuchungen Grenzfliesskurven fiir alle vier JMP Stahle ausgearbeitet worden. Diese Kurven dienen als Basis fiir die Ausrechnung der Umformungsverfahren fiir die JMP Stahle und fiir die Bewertung der erreichten Stahlgiite. Die verlangte Stahlqualitat ist auch mit dem technologischen Riickwarts-fliesspressversuch bestatigt worden. Auszug des Autors
	
VSEBINA
UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d Metalurgija — Mehanske lastnosti — Varjenje, nerjavno jeklo B. Stocca, J. Mesec Nerjavno jeklo za turbinske lopatice s 13 H Cr Železarski zbornik 11 (1977) 3 s 153—158 Podani so rezultati preiskav mehanskih lastnosti nerjavnega jekla s 13 M Cr v predelanem in toplotno obdelanem stanju. Opisane so vrednosti žilavosti v popuščenem stanju med 500 do 750 °C. Izvedene so bile preiskave varilne sposobnosti jekla in mehanske lastnosti zvarov. Varili smo z elektrodo INOX 13/6 Fe. Lastnosti varjenega jekla so zadovoljive. Ugodna martenzitna struktura v poboljšanem stanju. Avtorski izvleček	UDK: 669.14.018.23 ASM/SLA: SGA-k Metalurgija, specialna jekla Proizvodno strojništvo, obdelovalnost A. Razinger, J. Arh Razvoj avtomatnih jekel v Železarni Jesenice Železarski zbornik 11 (1977) 3 s 145—151 Podan je opis raziskovalnega dela in doseženi kvalitetni asorti-ment avtomatnih jekel.. Opisane so značilnsti kvalitete novo osvojenih vrst jekel ter problematika proizvodnje le-teh. Avtorski izvleček
UDK: 669.14.018.265 ASM/SLA: CNg, CNm Metalurgija, specialna jekla, hladno masivno preoblikovanje K. Kuzman, A. Razinger Posebnosti domačih jekel za hladno masivno preoblikovanje Železarski zbornik 11 (1977) 3 s 135—144 V 2elezarni Jesenice smo osvojili štiri vrste jekel za hladno masivno preoblikovanje in to: maloogljični jekli z nizkim si: JMP 10 in JMP 15 ter nizkolegirani jekli za cementacijo JMR 60 Cr in JMP 80 MnCr. Lastnosti jekel, ki zagotavljajo ustrezno kvaliteto, so predpisane v okviru posebnih dobavno prevzemnih pogojev. Na osnovi rezultatov preiskav plastičnosti jekla so bile v okviru opisanih preiskav izdelane mejne krivulje tečenja za vsa štiri JMP jekla. Te krivulje služijo kot osnova za izračun preoblikovanih postopkov na bazi teh jekel in pa za ocenjevanje dosežene kvalitete jekel. Zahtevana kvaliteta jekla je bila potrjena tudi s tehnološkim preizkusom s protismernim iztiskavanjem. Avtorski izvleček	UDK: 669.14.018.2:669-157-8 ASM/SLA: Ayn, N 76, Q23q Metalurgija, topla predelava, torsijski preiskusi, izločenje A1M F. Vodopivec Raziskava tvorbe AIN v jeklu in njegovega vpliva na deformacijsko sposobnost maloogljičenlh jekel v vro em Železarski zbornik 11 (1977) 3 s 121—134 Deformacija pospešuje tvorbo AIN iz prenasičenega austenita. Prisotnost izločkov AIN v jeklu v začetku deformacije zmanjšuje deformacijsko sposobnost in povečuje deformacijsko odpornost, tem bolj, čim manjši so izločki. Aktivacijska energija za deformacijo je neodvisna od tega, ali je pred deformacijo AIN v izločkih ali pa v trdni raztopini v austenitu. Avtorski izvleček
	
INHALT
UDK: 669.14.018.23 ASM/SLA: SGA-k Mettallurgie, Sonderstahle Maschinenindustrie, Zerspannbarkeit A. Razinger, J. Arh Entvvicklung der Automatenstahie lm Huttenwerk Jesenice Železarski zbornik U (1977) 3 S 145—151 Eine Beschreibung der geleisteten Forschungsarbeit und der erreichte Stahlgiitesortiment sind angegeben. Die Eigenheiten der neu entwickelten Stahlsorten und die Problematik der Erzeugung dieser Stahle sind beschrieben. Auszug des Autors	UDK: 669.14.018.8 ASM/SLA: SS-d Metallurgie, mechanische Eigenschaften Schweissen, nichtrostender Stahl B. Stocca, J. Mesec Nichtrostender Stahl fiir Turbinenschaufeln mit 13 % Cr Železarski zbornik 11 (1977) 3 S 153—158 Die Untersuchungsergebnisse der mechanischen Eigenschaften eines nichtrostenden Stahles mit 13 % Cr im verformten und warm-behandelten Zustand sind angegeben. Die Zahigkeitswerte im ange-lassenen Zustand zvvischen 5000 und 750 »C sind bescrieben. Untersuchungen der Schweissfahigkeit des Stahles und die mechanischen Eigenschaften der Schweissverbindungen sind durchgefiihrt worden. Es wurde mit einer umhullten Schweisselektrode INOX 13/6 Fe ge-schweisst. Die Eigenschaften der Schweissverbindungen sind zufrie-denstellend. Im vergiiteten Zustand is ein gtinstiges martensitisches Gefiige im Stahl vorhanden. Auszug des Autors
UDK: 669.14.018.2:669-157-8 ASM/SLA: Ayn, N 76, Q23q Mettalurgie, Warmverformung Verdrehversuch, Ausscheidung von AIN F. Vodopivec Untersuchungen iiber die Blldung von AIN lm Stahl und dessen Elnfluss auf die Warmverformungsfahigkeit der Kohlenstoffarmen Stalile Železarski zbornik 11 (1977) 3 S 121—134 Die Verformung beschleunigt die Bildung von AIN aus dem libersattigten Austenit. Die Anivesenbeit von AIN Ausscheidungen am Anfang der Verformung vermidert die Verformungsfahigkeit und vergrossert den Verformungswiderstand um so mehr je kleiner die Ausscheidungen sind. Die Aktivierungsenergie ist unabhangig davon, ob AIN vor der Verformung ausgeschieden oder in fester Losung ist. Auszug des Autors	UDK: 669.14.018.265 ASM/SLA: CNg, CNm Mettallurgie, Sonderstahle Kaltmassivumformung A. Kuzman, A. Razinger Besonderheiten der einheimischen Stahle fiir die Kaltmassivumformung Železarski zbornik 11 (1977) 3 S 135—144 Im Hiittenwerk Jesenice sind vier Stahlsorten fiir die Kaltmassivumformung entwickelt worden und zwar: Kohlenstoffarme Stahle mit niedrigem Si Gehalt: JMP 10 und JMP 15 und niedrig-legierte Einsatzstahle: JMP 60 Cr und JMP 80 MnCr. Die Eigenschaften der stahle, welche ein entsprechende Stahlgiite versichern sollen, sind im Rahmen der Abnahme und Lieferbedingungen vor-geschrieben. Auf Grund der Ergebnisse der Plastizitatsuntersuchungen sind im Rahmen der beschribenen Untersuchungen Grenzfliesskurven fiir alle vier JMP Stahle ausgearbeitet worden. Diese Kurven dienen als Basis fiir die Ausrechnung der Umformungsverfahren fiir die JMP Stahle und fiir die Bewertung der erreichten Stahlgiite. Die verlangte Stahlqualitat ist auch mit dem technologischen Ruckwarts-fliesspressversuch bestatigt worden. Auszug des Autors