ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 11 LJUBLJANA DECEMBER 1977 Izkušnje s homogenizacijo brzoreznih jekel* Jože Rodič, Alenka Rodič Pri vroči predelavi brzoreznih jekel se večkrat postavlja vprašanje: homogenizacija da ali ne? Raziskave v železarni Ravne so dale dokaj jasen odgovor: homogenizacija ima škodljive posledice za nekatere odločilne lastnosti orodij iz brzoreznih jekel, zato ni priporočljiva, četudi bi dosegli večjo stopnjo homogenosti in enakomernejšo porazdelitev karbidov. Učinkovita homogenizacija neizogibno povzroča nastanek grobih karbidov, ti pa poslabšajo popuščno obstojnost, rezalno sposobnost, žilavost in še druge pomembne tehnološke lastnosti. Brzorezna jekla imajo vrsto značilnih lastnosti, po katerih se bistveno razlikujejo od vseh drugih vrst orodnih in konstrukcijskih jekel, le z orodnimi jekli ledeburitnega tipa na bazi visokega ogljika in visokega kroma imajo nekaj podobnosti. Prav te osnovne karakteristike zahtevajo kontrolirane pogoje v celotnem procesu vroče predelave, pri katerih moramo upoštevati, da je mikro-struktura v litem stanju izrazito heterogena. Primarna zrna so obdana s sklenjeno mrežo evtek-tika, tipične ledeburitne oblike, ki ima visoko trdoto in je zelo krhek (slika 1). Tudi notranjost zrn ni homogena in v ekstremnih primerih najdemo v teh zrnih plastovite izceje ogljika in legirnih elementov (slika 2). Te izceje povzročajo tudi plastovito konfiguracijo mikrostruktur v notranjosti zrna, ki je odvisna od pogojev ohlajeva- * Referat na 1. mednarodnem strokovnem posvetovanju »FREIFORMSCHMIEDEN« 11.—13. oktobra 1977. Tha-randt, NDR Jože Rodič je diplomirani inženir metalurgije in vodja službe za razvoj tehnologije, izdelkov in metalurške raziskave v železarni Ravne. Alenka Rodič je diplomirana inženirka metalurgije in vodja metalografskih laboratorijev v železarni Ravne. UDK: 669.14.018.252.3:621.78:621.73:669.111.35 ASM/SLA: TSm; F21b; F 22; N 8r nja litega brzoreznega jekla, tako da najdemo v notranjosti zrn lahko vse tipične mikrostruktu-re, od zaostalega avstenita preko martenzita in sorbita do značilne perlitne mikrostrukture. Slika 1 Mikrostruktura brzoreznega jekla v litem stanju s primarnimi in sekundarnimi karbidi, martenzitom in zaostalim avstenitom (povečava 100 x) Fig. 1 Microstructure of the high-speed steel, as čast, with pri-mary and secondary carbides, martensite and retained austenite (magnification 100 x). Slika 2 Mikroizceje v dendritnih žepih (povečava 500 x) Fig. 2 Microsegregations in the dendrite pockets (magnification 500 x). ŽEZB 11 (1977) štev. 4 Izkušnje s homogenizacijo brzoreznih jekel Cr V Mo Slika 3 Elektronska posnetka pri povečavah 300 X in 600 X, specifični X-posnetki in profili koncentracij železa, kroma, vanadija in molibdena za jeklo z 1,5 % C — 12 % Cr — 1% V — 1 % Mo Fig. 3 Electron picture at the magnifications 300 X and 600x,specific X-ray pictures and concentration profiles of iron, chromium, vanadium, and molybdenum for steel with 1.5 % C, 12 % Cr, 1 °/o V, 1 % Mo Seveda najdemo v notranjosti zrn tudi primarne in sekundarne izločane karbide. V bistvu podobne značilnosti mikrostruktur najdemo v brzoreznih in tudi v ledeburitnih orodnih jeklih z visokim kromom in ogljikom, ki imajo večkrat še dodatke karbidotvornih elementov molibdena, vanadija in volframa. Z mikrosondo ugotavljamo značilne profile koncentracij najpomembnejših elementov v kemijski sestavi. Slika 3 kaže za ledeburitno orodno jeklo tipa 1,5 % C — 12 % Cr — 1 % V — 1 % Mo elektronska posnetka pri dveh različnih povečavah, specifične X-posnctke in profile koncentracij železa ter karbidotvornih legirnih elementov kroma, vanadija in molibdena. Profili koncentracij na teh slikah jasno kažejo značilno zgradbo evtektika na stičiščih zrn. Slika 4 kaže za isto jeklo neposredno primerjavo koncentracij, dobljenih z linijsko analizo na elektronskem mikroanalizatorju. Slika 5 pa kaže za isti vzorec jekla rezultate točkovne kvantitativne analize na elektronskem mikroanalizatorju, pri čemer med posameznimi fazami mikrostrukture ugotavljamo velike razlike koncentracije glavnih elementov. S torzijskim poskusom v vročem dobimo zanimive podatke o predelavni sposobnosti, izraženi s številom N obratov do preloma, z maksimalnim momentom Mmax in s predelavno trdnostjo kf pri različnih temperaturah. Silka 6 kaže rezultate takih meritev za dve vrsti brzoreznega jekla, tipa 6-5-2 in tipa 10-4-3-10. Vidimo, da ima superbrzorezno jeklo 10-4-3-10 znatno slabšo predelavno sposobnost. Ti torzijski poizkusi so bili izvajani pri 74 obratih na minuto in s preizkušanci 0 6 X 50 mm. Črtkani krivulji na desni strani slike 6, ki pripadata preizkušan-cem v litem, nepredelanem stanju, kažeta precejšnje odstopanje od črtkanih območij, v katerih dobimo rezultate z običajnim preizkušanjem ŽEZB 11 (1977) štev. 4 Fe ihlUiiTrirt^ i * Cr t i m 1 i J iT .i I L* rvlVV" 1/ , Mo i Cr «wo 800 600 400 300 200 100 80 SO iO t» * • $ v 3 Č.76SO BRM-2 S 6-5-2 ............. "'ln .Milili X mo «00 -L 900 _L _L _L 5 Osnova 6 Evtektik po mejah avsteratnih zrn 7 Karbidi v evtektiku 1 8 Karbidi v evtektiku 2 9 Karbid evtektičnega tipa v notranpsti zrn 10 Karbid bogat z molibdenom fv iaOM — vu-fc^CTfStN" cocotoM m (o t^ o (to— Slika 4 Profili koncentracij glavnih elementov registrirani z linijsko analizo na elektronskem mikroanalizatorju za vzorec z X-posnetki na sliki 3 Fig. 4 Concentration profiles of the main constituents registered by the line analysis of the electron microanalyzer for the sample of Fig. 3 vzorcev, izdelanih iz paličastega brzoreznega jekla. Torej dobimo s takim poizkusom bolj malo neposrednih informacij, ki jih želimo in potrebu- Slika 5 Rezultati kvantitativne analize na elektronskem mikroanalizatorju za vzorec, obravnavan na slikah 3 in 4 Fig. 5 Resutls of quantitative analysis of the sample of Fig. 3 made by the electron microanalyzer jemo prav za spoznavanje obnašanja jekla v začetnih fazah vroče predelave. Pri izbiri temperaturnega režima za ogrevanje pred vročo predelavo in za potek deformacij ugotovitvam torzijskega poizkusa v vročem ne smemo pripisovati prevelikega pomena. Če bi namreč iskali neposredno iz teh rezultatov preizkušanja optimalno območje temperatur ;samo na osnovi sposobnosti za deformacije, bi gotovo izbrali temperaturni režim v območju tako visokih temperatur, da bi že pri ogrevanju pred vročo predelavo kakovost jekla močno pokvarili. Prav 1000 800 600 ao 300 "S*200 X 1 100 * 80 =-; io ® 30 ^20 *■ M a: 8 6 i 3 I Č3633 BRU S 10-4-3-10 .......... -......... ............... 'im' "sN M'"".....\/> ........... -L Y>...... _L .............................. i I I 1200 noo noo aoo aoo 700 aoo 900 1000 noo •c •c Slika 6 Rezultati meritev predelavne sposobnosti dveh vrst brzoreznih jekel s poizkusom torzije v vročem Fig. 6 Results of measuring workability of two ihigh-speed steels by a hot torsion test. 1300 ZEZB 11 (1977) štev. 4 Izkušnje s homogenizacijo brzoreznih jekel 300x , 100^.m 3000x 10m Slika 7 REM posnetki prelomne ploskve orodnega jekla tipa 1,5 % C — 12 % Cr — 1 % V — 1 % Mo s sklenjeno mrežo evtektika pri različnih povečavah Fig. 7 SEM pictures of the fracture area of the tool steel vvith 1.5 % C, 12 % Cr, 1 % V, and 1 % Mo, which has continuous eutectic net. Various magnifications 1000 x 1000x pri tovrstnih jeklih najbolj velja, da s kovanjem ali valjanjem ne dajemo tem jeklom samo potrebne oblike, ampak moramo zagotoviti tudi ali pa celo predvsem čimboljšo stopnjo enakomernosti strukture, od katere so bistveno odvisne uporabne lastnosti orodij, izdelanih iz teh jekel. Mreža ledeburitnega evtektika je krhka, kar nazorno prikazujejo posnetki prelomne ploskve z rastrskim elektronskim mikroskopom (slika 7). Lede-buritno orodno jeklo, ohlajeno z visokih temperatur s sklenjeno mrežo evtektika, se lomi izrazito integranularno, tako da se ob minimalnih ŽEZB 11 (1977) štev. 4 3000x JQ£ m Slika REM posnetek preloma z razpoko, ki poteka po meji med avstenitnimi zrni, obdanimi s krhkim evtektikom Fig. 8 SEM pictures of the fracture vvith a crack on a boundary of austenite grains enveloped by a fragile eutectic Slika 9 Fig .9 Slike 9 — 12 Različne stopnje neenakomernosti karbidnih izcej pod vplivom različnih stopenj predelave s kovanjem ali valjanjem Figs. 9—12 Various degrees of non-uniform carbide segregations in-fluenced by various degrees of forming vvith forging or rolling Slika 11 Fig.11 Slika 12 Fig. 12 2EZB 11 (1977) štev. 4 Izkušnje s homogenizacijo brzoreznih jekel Slika 13 Slika 14 Fig. 13 Fig. 14 Sliki 13 — 14 Primerjava enakomerne in trakaste porazdelitve karbidov Figs. 13—14 Comparison of uniform and banded distribution of carbides deformacijah drobi trdi in krhki evtektik, avste-nitna zrna pa ostanejo skoraj nedotaknjena. Slika 8 kaže potek razpoke po meji med zrni, obdanimi s krhkim evtektikom. Razumljivo je, da želimo evtektično mrežo čimbolj razbiti, da bi zagotovili strukturo s čimbolj enakomerno razporeditvijo trdih karbidnih zrnc, vloženih v relativno žilavi osnovi. Karbidi so nosilci obrabne obstojnosti orodij, osnova pa mora prenašati vse druge obremenitve. Serija slik 9 do 13 prikazuje različne stopnje neenako-mernosti razporeda karbidnih izcej v odvisnosti od stopnje predelave pri vroči deformaciji. Štuj dije statističnih korelacij teh odvisnosti za različne formate ingotov in pogoje litja, ki opredeljujejo izhodno lito stanje, so za oblikovanje celotnega tehnološkega postopka izredno pomembne. Zaradi velike občutljivosti konfiguracije mikrostrukture in predvsem evtektične mreže od pogojev litja opažamo pri polizdelkih (gredicah) precej različne stopnje neenakomernosti karbidnih izcej. Z računalniško dokumentacijo in banko vseh podatkov redne kontrole imamo možnosti, da s korelacijami stopnje neenakomernosti karbidnih izcej v gredicah in končnih profilih statistično ugotovimo kriterije za medfazno kontrolo polizdelkov, na osnovi katerih odločamo o dispoziciji nadaljnje potrebne stopnje predelave za zagotavljanje zahtevane kakovosti z ustrezno statistično zanesljivostjo. Kovačnica in valjarna tudi z optimalnimi pogoji predelovalne tehnologije ne moreta sami dovolj zagotavljati ustrezne stopnje enakomer-nosti karbidnih izcej. Precej je namreč za to odgovorna tudi jeklarna, kjer pod različnimi pogoji litja nastajajo zelo različne izhodne strukture. Iz ingotov, ki imajo izredno grobo primarno zrno in v mreži evtektika koncentrirane karbide, lahko pri optimalnih pogojih predelave dosežemo le trakasto strukturo (slika 14), ki za uporabne lastnosti orodij nikakor ni ugodna, če je zelo izrazita. Slika 15 EPŽ ingoti 0 500 mm teže 3,5 — 4 t v železarni Ravne Fig.15 ESR ingots 0 500 mm, weight 3.5 to 41 in Ravne Iron-works ZEZB 11 (1977) štev. 4 Povsem razumljivo je, da bo struktura v ingotu tembolj groba in neugodna, kolikor večji je format, zato je in bo v klasični tehnologiji proizvodnje brzoreznih jekel glavna problematika kakovosti in zagotavljanja lastnosti vezana na velikost in konstrukcijo kokil, iskanje optimalnih pogojev izdelave in litja ter uskladitev izhodnih formatov ingotov s stopnjo predelave. Najnovejši postopki na osnovi prahaste metalurgije imajo namesto teh povsem druge, a tudi številne probleme. V konvencionalni proizvodnji brzoreznih jekel so običajno največji formati ingotov okrog 500 do 700 kg in le v redkih primerih dosegajo in presegajo težo ene tone. To predstavlja veliko omejitev pri možnostih izdelave paličastega jekla večjih dimenzij, če hočemo zagotoviti potrebno stopnjo predelave za doseganje enakomernosti. Zato so največja orodja, kot so npr. odvalni rezkarji modulov okrog 20 in celo več, dolga leta izdelovali le iz vsestransko kovanih pogač brzoreznega jekla, katere so bili sposobni dobavljati le najbolj specializirani proizvajalci brzoreznih jekel, če se zamislimo v tehnologijo vsestranskega kovanja takih pogač, prav lahko ugotovimo, da ima tudi ta tehnologija obilo slabosti. Na področju kovanja največjih dimenzij brzoreznega jekla je odprl povsem nove možnosti postopek električnega pretaljevanja pod žlindro z možnostmi kontroliranega strjevanja. Na ta način lahko danes železarna Ravne s svojo tehnologijo proizvaja brzorezno jeklo v paličasti izvedbi do premera 350 mm 0 in teže do 3,5 tone (slika 15). Dimenzije do ca. 250 mm 0 se redno proizvajajo v večjih količinah in s to proizvodnjo smo si nabrali toliko izkušenj, da smo se v zadnjem času posebej specializirali za kovanje največjih dimenzij brzoreznih jekel, ker prav za to področje ni mnogo proizvajalcev brzoreznih jekel z ustreznimi možnostmi. Slika 16 Fig.16 Poleg problematike enakomernosti, oziroma neenakomernosti karbidnih izcej je prav tako aktualno področje problematike, vezane na velikost karbidov. Številne raziskave, analize rezultatov in posebna zapažanja v redni kontroli nedvomno potrjujejo ugotovitev, da se karbidi značilnih oblik kot sestavni del ledeburitnega evtektika pri predelavi lomijo in tako zmanjšujejo, medtem ko pa karbidov bolj ali manj krogličaste oblike pri predelavi skoraj ni mogoče razbijati in pričakovati, da bi se njihova velikost s stopnjo predelave bistveno zmanjševala. To je razumljivo, saj se med predelavo trdi karbidni delci pod vplivom deformacijskih sil preprosto le prerivajo v relativno mehki osnovi. Slika 17 Fig.17 Slika 18 Fig.18 Slike 16 — 18 Nastanek grobih karbidov zaradi pregretja pri kaljenju (povečava 500 x) Figs. 16—18 Formation of coarse carbides due to overheating in quenching (magnification 500 x) ZEZB 11 (1977) štev. 4 Izkušnje s homogenizacijo brzoreznih jekel Slika 19 Zelo drobni enakomerno porazdeljeni karbidi (povečava 100 x) Fig. 19 Very fine uniform!y distributed carbides (magnification 100 x) Slika 20 Zelo grobi karbidi nastali pri ogrevanju za vročo predelavo (povečava 100 x) Fig. 20 Very coarse carbides vvhich were formed during annealing before hot vvorking (magnification 100 x V preteklih letih smo s sistematičnimi raziskavami ugotavljali posledice prisotnosti in pogoje nastajanja grobih karbidov. Pri tem ne mislimo na tiste grobe karbide oglatih oblik, ki nastajajo s pregretjem pri kaljenju in so dobro poznani (slike 16—18). Prav dobro lahko od takih oglatih grobih karbidov ločimo grobe karbide, ki so nastali ob neustreznih pogojih temperaturnega režima pri ogrevanju za kovanje ali valjanje. Primerjava slik 19 in 20 nam kaže očitno razliko velikosti karbidov že pri stokratni povečavi. Še bolj nazorni pa so posnetki pri večji povečavi 500 X (slike 21—23). Zadnja slika kaže, da povzroča nastanek grobih karbidov tudi v obdajajoči osnovi velike razlike trdot. Večkrat so prav očitni pojavi skepljanja, oziroma združevanja sosednih karbidnih zrn. Pred nekaj leti smo z obsežnimi raziskavami v železarni Ravne hipoteze o nastanku grobih karbidov eksperimentalno potrdili s tem, da smo pri ekstremnih pogojih, ki pa so povsem možni ob nekaterih izrednih prilikah v proizvodnji povzročili grobe karbide, kakršne prikazujejo primeri mikroposnetkov pri 100 x povečavi na sliki 24 in pri 500 X povečavi na sliki 25. Na obeh slikah je nazorno prikazan proces skepljanja sosednjih karbidov. Ob teh slikah o nastanku grobih karbidov ne more biti nikakršnega dvoma, zato poglejmo najprej, kako prisotnost grobih karbidov vpliva na značilne kakovostne in uporabne lastnosti brzoreznih jekel. Ko bomo nato spoznali še pogoje nastajanja takih karbidov, se bomo prav lahko opredelili pri presoji tehnologije ogrevanja za Slika 21 Fig. 21 Slika 22 Fig. 22 ŽEZB 11 (1977) štev. 4 Slika 23 Fig. 23 Slike 21 — 23 Grobi karbidi, nastali pri ogrevanju pred vročo predelavo (povečave 500 x) Figs. 21—23 Coarse carbides formed during annealing before hot vvorking (magnifieation 500 x) vročo predelavo brzoreznih jekel in posebej ocenili visokotemperaturno homogenizacijo. V rutinsko kontrolo in raziskave brzoreznih ter ledeburitnih orodnih jekel smo že pred več kot petnajstimi leti uvedli lastno metodo železarne Ravne za oceno velikosti karbidov, ki se je v praksi zelo dobro obnesla. Velikost karbidov po tej metodi izražamo z indeksom velikosti karbidov, pri čemer naj le za orientacijo omenimo gradacijo, po kateri označuje Slika 24 Lokalno skepljanje karbidov v trakovih pri dogrevanju že predelanega brzoreznega jekla (povečava 100 x) Fig. 24 Local coagulation of carbides in the bands during the additional annealing of the worked high-speed steel (magnifieation 100 x) grobe karbide, — indeks Ik pod 5 . . . . srednje karbide, — indeks Ik 5 — 7 . . . . fine karbide. — indeks Ik nad 7 ... . Uvedba kvantitativne metalografije v rutinsko kontrolo s klasificiranjem karbidov po velikosti in določevanjem deležev po razredih kaže na tem področju zelo pomemben napredek. Računalniška obdelava velikih serij podatkov iz redne kontrole kakovosti s pomočjo organizirane banke podatkov in matematično statističnih analiz nas je privedla do zanimivih ugotovitev in medsebojnih odvisnosti, katere želimo samo v zvezi z velikostjo karbidov na kratko povzeti: — karbidi so pri molibdenovih brzoreznih jeklih (BRM-2 C 7680 S 6-5-2) v poprečju skoraj za cel indeks finejši od brzoreznih jekel z visoko vsebnostjo kobalta (BRC-3 Č 9682 S 18-1-2-10). Med tema ekstremoma so razvrščena volframova in vsa druga brzorezna jekla (slika 26). f O.Otmm Slika 25 Značilni pojavi skepljanja (koagulacije) karbidov Fig. 25 Characteristic phenomena of coagulation of carbides. ZEZB 11 (1977) štev. 4 Izkušnje s homogenizacijo brzoreznih jekel 6 7 8 Indeks velikosti karbidov lk Slika 26 Statistične distribucije velikosti karbidov za različne vrste brzoreznih jekel Fig. 26 Statistical distribution of sizes of carbides for various high-speed steel. 45 5 7,5 7 6,5 6 $5 S / / / / s 'Y XXX XX X X • x^xx $ xrxx * V /s v 4 S/ /. *XXX xwt *X X xs X x t / /y /X X • »* * / X / X / X / o'/ v m ■ty 17,6 6 7 8 9 10 ti 12 13 K 15 « 17 SG Slika 27 Korelacija velikosti avstenitnega zrna (SG) in velikosti karbidov (Ik) v kaljenem brzoreznem jeklu tipa 6-5-2 Fig. 27 Correlation between the size of austenite grains (SG) and the size of carbides (yt) in the quenched 6—5—2 high-speed steel — Grobi karbidi povzročajo grobo in neenakomerno (x) avstenitno zrno, medtem ko so ob finih enakomerno razporejenih karbidih tudi avstenitna zrna drobna in enakomerna (slika 27). — Grobi karbidi v neposredni korelaciji z grobim ter neenakomernim avstenitnim zrnom (x) povzročajo nezadovoljivo doseganje trdot v kaljenem stanju (slika 28). — Grobi karbidi posebno pri nižjih temperaturah kaljenja močno poslabšajo popuščno obstojnost (slika 29). — Grobi karbidi v neposredni korelaciji z grobim in neenakomernim avstenitnim zrnom izred- no poslabšajo žilavost brzoreznega jekla, ki je pri mnogih orodjih zelo problematična in razmeroma nizka (slike 30 — 32). — Grobi karbidi zelo poslabšajo raztezek in kontrakcijo (slika 33) brzoreznega jekla pri raz- 64,5 64 635 63 > X * X X X X X X • X ; 'X- • X X X X XXX X XX* ^X X X X X x X XXX X X. X X X X X X X X • X X X X • X X X X X . X' 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 SG Slika 28 Regresija velikosti avstenitnega zrna (SG) in trdote (HRC-y) v kaljenem stanju za brzorezno jeklo tipa 6-5-2 Fig. 28 Regression of the austenite grain size (SG) and the hard-ness (HRC-y) in the quenched 6—5—2 high-speed steel + 2,0 1,5 1,0 + 0,5 ce <3 -0,5 -1,0 -1,5--2,0 1240°C I j i 111 m II 11 11111111 11 j | i !!!!!!! i2mc Milil i!" i! 1180 °C i m in ii ii in 11! !l! >8 lk Slika 29 Vpliv velikosti karbidov na popuščno obstojnost, izraženo z razliko trdote, če trdoto v kaljenem stanju odštejemo od trdote v popuščenem stanju Fig. 29 Influence of the carbide size on the tempering stability expressed by the hardness difference (the hardness of the quenched state is subtracted from the hardness in tem-pered state) ŽEZB 11 (1977) štev. 4 X2—-HRC 560°C 2x lh Pas 95% gotovosti Kaljenje 1180°C tržnem poizkusu, kar pomeni slabo sposobnost za hladno vlečenje. — Na sliki 34 je prikazan povzetek zelo obsežnega preizkušanja rezne obstojnosti strugar-skih nožev v odvisnosti od grobih ali finih karbidov. Zaključki: Ta zelo zgoščeni povzetek večletnih raziskav jasno kaže, da prisotnost grobih karbidov bistveno poslabša vse pomembnejše lastnosti brzorez-nih jekel. Zato smo se posebej posvetili študiju tehnoloških pogojev, pri katerih nastajajo grobi karbidi, ki presegajo mejo škodljivih vplivov. Ugotovitev mejnih pogojev je izredno pomembna, odvisna pa je od dejanskih karakteristik in specifičnih tehnoloških pogojev, zato ni mogoča obravnava v splošni obliki. Pred nekaj desetletji so v splošnem pripisovali daleč največji pomen pri kontroli kakovosti brzoreznih jekel karbidnim trakovom in mrežam evtektika v mikrostrukturi. To je vzpodbudilo mnoge raziskovalce k iskanju posebnih postopkov, ki naj bi zagotovili čimbolj enakomerno in ugodno porazdelitev karbidnih izcej pri strjeva- SG Slika 31 Žilavost v odvisnosti od velikosti in enakomernosti avste-nitnega zrna (polni krogci pomenijo neenakomerno zrno, prazni pa enakomerno zrno, številke označujejo frekvenco povezav) Fig. 31 Toughness related to the size and uniformness of auste-nite grain (full circles represent non-uniform grains, circles uniform grains, vvhile figures mark the frequency of interrelations) 1180°n = 24 1180°C--O f =[l19 lk '0,07- lk2-2/5] -10 1210°C -1 P =[ 1,81-lk - 0,13 ■ lh2 - 4,31] -10 Slika 30 Vpliv velikosti karbidov in temperature kaljenja na žilavost brzoreznega jekla tipa 6-5-2 Fig. 30 Influence of the carbide size and the quenching temperature on the toughness of the 6—5—2 high-speed steel Slika 32 Žilavost v odvisnosti od velikosti karbidov in trdote (R = 0,80, R2 = ,064, S, = 0,43, a = 5; 1; 0,1%) Fig. 32 Toughness related to the size of carbides and to the hard-ness (R = 0.80, R2 = 0.64, S, = 0.43, o = 5; 1; 0.1 %) 2EZB 11 (1977) štev. 4 Izkušnje s homogenizacijo brzoreznih jekel cr'*=fuk) R= 0,46 R= 0,68 oC = 5;l; 0,1 Vo V^fdk) R= 0,51 R= 0,72 cC = 5Vo Slika 33 Vpliv velikosti karbidov na raztezek in kontrakcijo pri trganju brzoreznega jekla Fig. 33 Influence of carbide size on the elongation and the con-traction in the rupture test of high-speed steel nju ali pa naj bi spremenili že obstoječe neugodne mrežaste mikrostrukture. To zadnje je popolnoma uspelo angleškim raziskovalcem (BISRA — postopek »PRESFEROIDIZING«), ki so z dolgotrajnim držanjem brzoreznega jekla na ekstrem-no visokih temperaturah popolnoma odpravili mreže evtektika in tudi trakavost ter dosegli dokaj enakomerno porazdelitev karbidov. Te ugotovitve ter postopek odprave evtektične mreže so potrdili tudi nekateri sovjetski raziskovalci, ki pa so posebej poudarjali, da ni raziskan vpliv take toplotne obdelave na lastnosti brzoreznega jekla. Danes vemo, da pri tako visokih temperaturah nastajajo izredno grobi in celo oglati karbidi, ki porazno delujejo na skoraj vse uporabne lastnosti. Lahko trdimo, da je s takim postopkom cilj Č.4736 \h Ctt;V: 0i .•A.'.' r.v>: ;::i * '.V.V .vmverarbeitungsprozess. Das Homogenisieren mit langeren Zeiten bei hohen Temperaturen erleichtert entscheidend die Warmverfor-mung selbst und es sind auch ahnliche vorgeschlagene Prozesse bekannt, welche eine Entfernung oder Umfor-mimg des ledeburitischen Karbidnetzes als Ziel gestellt haben. Aber was fiir eine Nachfolgen haben solche Prozesse im Gefiige und auf die Haupteigenschaften? Mit einer Reihe von Forschungsaufgaben ist der Einfluss von Ungleichmassigkeiten der Karbidverteilung und das Auftreten der Grobkarbide auf die Warmverform- barkeit und auf idie charakteristische Gebrauchseigen-schaften der Stahle in einer Form von Grosszahlstati-stischen Auswertungen verfolgt worden. Alle Werte von der Oualitatskontrolle und der Forschungen werden in einer computerisiierten Datenbank laufend gesammelt — fiir die zusatzliche gezielte Experimentierung. Besonders sind die Folgerungen aus den Untersuchungen der Ursachen und Bedingungen des Entstehens grober Karbide und ihre Folgen auf die mechanischen und techno-logischen Eigenschaften beschrieben. Die zahlreichen Versuche sind bei der Erwarmung von Bldcken und Kniippel vor dem Schmieden oder Walzen von Schnelldrehstahl S 6-5-2 und von Kaltarbeitstahl auf Basis 1.6 % C — 12% Cr mit V- und Mo-Zusatzen sistematisch durchgefiihrt vverden. Die im Erwarmungsprozess vor der Warmverformung entstehende Defekte im Gefiige mit groben Karbiden und grobem Austenitkorn konnen nur begrenzt durch die plastische Warmvcrformung erholt werden. SUMMARY High-speed and tool steel of ledeburite type are es-sentially different by their characteristic properties from ali the other steel. Properties of tools depend matoly on conditions in vvorking, and heat treatment, and on the microstructure of steel. Therefore metallographic characteristics are very important and decisive for the quality control. The characteristic microstructures in čast, worked, and heat-treated state are shovvn as the basis for pos-sible mutual comparisons. Distribution of carbides and the size of carbide grains is highly dependant on the configuration of ledeburite eutectic after solidification, and on the degree of hot forming. Also conditions of annealing during hot forming have decisive influence. Homogenising vvith a long-period annealing at high temperatures essentially faciliates the hot forming. Simi-lar proposed procedures to eliminate or transform the ledeburite structure are known. But it is a question to vvhich extent such procedures influence the microstructure and basic characteristics of high-speed steel. In series of research projects the influence of non-uniform distribution of carbides and of formation of coarse carbides on the workability and on the characteristic useful properties of high-speed steel vvas analyzed by great-series statistical analyses. Ali the data of the quality control and results of investigations vvere collected for some years in the computer bank of data. They vvere than treated by statistical methods and a trial was made to confirm the findings of analyses by programmed experiments. Findings of investigations of formation of coarse carbides and their influence on mechanical and technolo-gical properties are separately described. Several tests were made vvith variation of annealing conditions for ingots and billets before forging or rolling. Mainly 6-5-2 high-speed steel and tool steel vvith 1.6% C, 12 % Cr and additions of vanadium and molybdenum vvere used. Structure defects which appear ta annealing before hot forming — coarse carbides and coarse austenite grain — can hardly be partially recovered by further hot plastic forming. 3AKAIOTEHHE EhICTpopOKVJOHC h HHCTpVMCIITaAbHHe CTaAH AeAe6ypHTHOrO rana. Ha ochobahhh cbohx TimHiHbix cbohctb cymecTBeHHO otah-nrypauini acacGvphthgh sbtckthkh nocAe 3aTBcpACHMH h ot cTeneHH ropaieft o6pa6oTKH. Pemaiomee 3HaieHHe npeACTaBAaioT eme ycAOBna HarpeBa npH npouecce ropsmeft oSpaSoTKH. r0M0remi3amia npn npoAOA3KHTeAbHHX HarpeBax npH iihicoKnx t-ax cymecTBeHHO ynpocTHT ropamno o6pa6oTKy, npirreM TaJOKe H3BeCTHbi noxo>Kne npeAAoaceiiHH nponeccoB, npn noMomu kotopmx mojkho ycTpaHHTb hah npeofipaaoBaTb AeAe6ypHTHyio ceTKy. Bonpoc ace coctoht b tom, KaKiie iTOCAeACTBHH TaKHx cnoco6oB Ha MHKpocTpyKTypy h Ha ochob-Hbie CBOHCTBa BbicTpopeacymHX cTaAax? B paSoTe paccMOTpeHa ueaaa cepna hccaeaobahhh, b kotopmx onpeAeAaAH BAnamia HepaB- homephocth pacnpeaeaehhh kapgnaob h 06pa30bahha rpy6bix Kap6n-Aob Ha cnocodHocTb nepepaSoTKH h Ha xapaKTepHbie CBoiicTBa npn-MeHeHHa 6bicTpope>Kyiiyix CTaAefi npn npiiMeneinul MeTOAa Goamiihx cepiift CTaracTiMecKoro aHaAH3a. Bce noA^eiiMLie AaniiLie KOHTpoAa Ka^ecTBa h pe3yAbTaTbi MHoroAeTHbix HccAeAOBamiH Gliah co6paHbi b BaHKe BH^ecAHTeAbHoii MaimiHbi HH<}>opMaimH. 3ra AaHHbie o5pa5o-TaHbi cTaracTHMecKHMH MeTOAaMH. npH noMomu nporpaMMHoro 3KcnepeMeHTiipoBaHHH eTpeMHAHeb noAyneHHbie AaHHbie noATBepAHTb. OTAeAbHo AaHO onHcaHJie pe3yAbTaTOB HccAeAOBaHHii b cba3h c 06pa30BaHHeM KpynHbix KapSHAOB h nocAeACTBne stoto Ha Mexa-HH^eCKHe H TCXHOAOrHMeCKHC CBOHCTBa CTaAefl. MHOroeKTbi, KOTOpbie o6pa3yioTca ao ropaiefi nepe-paGoTKH, T. e. KpynHMe Kap6HAbi h KpynHbie aycTeHHTHbie 3epHa eABa b03m0jkh0 TOAbKO lacTHiHO noopaBHib AonoAHHTeAtHoft nAaCTH-MCCKOH oSpaSOTKOit B TOpa^eM COCTOaHHH.