Tehnične novice Novo orodno jeklo Utop Mo 6 za delo v hladnem v proizvodnem v programu Železarne Ravne Med najzahtevnejšimi proizvodi sodobne predelovalne industrije so tudi valji SENDZIMIR ogrodij za hladno valjanje. Od valja zahtevamo dobro ostojnost mer, odpornost proti obrabi, odlično tlačno trdnost, žilavost, dobro sposobnost za poliranje, določeno trdoto in dobro prekaljivost, kar zahteva tudi številne specifične tehnološke pogoje v izdelavi. V okviru osvajanja valjev za hladno valjanje za SENDZIMIR ogrodja smo razvili v skladu s specifičnimi zahtevami tudi orodno jeklo UTOP Mo 6, ki je seveda uporabno tudi za številna druga orodja in ga zato v tem sestavku podrobneje predstavljamo. Standardne karakteristike in osnovni podatki za jeklo Utop Mo 6 Smerna kemijska sestava v °/o Področje uporabe Jeklo Utop Mo 6 je prvenstveno namenjeno za izdelavo valjev za hladno valjanje za SENDZIMIR valjarska orodja, naštete lastnosti pa kažejo, da ga je možno uporabljati tudi za druga zahtevna orodja, posebno še, ker po kalienju dosežemo višjo trdoto in boljšo žilavost pri višji trdoti v primerjavi z jeklom C, 4757 (UtopMo4). \ -—---— - / v ■ - _ Utop Mo S kaljeno »00°C na mirnem zraku --OHV-i kaljena 8XJ°C v vodi H=2 50 50 iO 30 20 K 0 10 20 30 (0 50 60 Oddaljenost od sredine [mm] Slika 1 Primerjava prekaljivosti jekel C. 4740 (OHV-4) in Utop Mo 6 C S Si Mn Cr Mo V 0,55 maks. 0,010 0,22 0,55 5,5 1,35 0,65 Sarža 02997 CVo Si % Mn% Cr% Mo% r/. --- 0,60 0,26 0,58 5,26 1,38 0,69 Primerjava s tujimi standardi SSSR GOST 6 H 6 M 1 F TIP jekla Jeklo Utop Mo 6 jc plemenito visokolegirano Cr-Mo-V orodno jeklo, namenjeno za delo v hladnem. Kaljivo je na zraku in v olju. Ima odlično obstojnost mer v kombinaciji z odpornostjo proti obrabi in odlično žilavost. Višji ogljik omogoča, da pri kaljenju dosežemo višjo trdoto in boljšo odpornost proti obrabi in večjo tlačno trdnost. Značilnost in osnovne lastnosti Jeklo Utop Mo 6 se odlikuje predvsem z naslednjimi lastnostmi: — odlična odpornost proti obrabi, — dobra žilavost, — dobra obdelovailnost v žarjenem stanju, — dobra sposobnost za poliranje, — dobra kaljivost, — dobra obstojnost mer, — dobra popuščna obstojnost. Jeklo Utop Mo 6 se izdeluje v normalnem proizvodnem prr gramu po EPŽ postopku, zato ima zagotovljeno izredno čirtost ter homogenost makro- in mikrostrukture. Primerjalne lastnosti Jeklo Utop Mo 6 spada v grupo jekel Utop Mo na bazi 5 % Cr z višjim ogljikom in nižjim silicijem. Višji ogljik omogoča doseganje trdote nad 60 HRC, kar pri drugih jeklih te grupe ne dosežemo. Parameter P-[ °C*273}(20+ log t HO'3 6 7 8 9 10 ti 12 13 14 15 16 17 18 19 20 " 20 100 200 300 400 500 600 Temperatura popuščanja °C [lh] Slika 2 Popuščni diagram za jeklo Utop Mo 6 za kaljenje na zraku Šarža '02997 C% Si % Mn% Cr 'A Mo'/, V% 0,60 026 0,58 5,26 1,38 0,69 Trdota po mehkem žarjenju Trdota jekla Utop Mo 6 v mehko žarjenem stanju je največ 240 HB. Parameter P = (°C*273) (20+log t) 10'3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura popuščanja "C [f] Slika 3 Popuščni diagram za jeklo Utop Mo 6 za kaljenje v olju Tipizacija Jeklo UtopMo6 je novo in prvenstveno namenjeno za izdelavo SENDZIMIR valjev za hladno valjanje, zato je netipizira.no. Zaradi lastnosti pa mu lahko pripisujemo dobre perspektive pri uveljavljanju na širokem področju uporabe za izdelavo zahtevnih orodij. Zato bi ga lahko uporabljali tudi na širšem področju. Vroča predelava in mehko žarjenje Normalno področje vroče predelave je 1080—800 °C, pri ogrevanju in zadrževanju na temperaturi pred vročo predelavo je treba upoštevati nagnjenost tega jekla k raz-ogljičenju in ukreniti vse potrebno za zaščito. Zaradi kalji-vosti na zraku je razumljiva občutljivost tega jekla pri ohlajanju po končani vroči predelavi. Zagotoviti je potrebno primemo počasno ohlajanje v peči ali dobrem izolacijskem sredstvu. Najbolj priporočljivo je po kovanju jeklo ohladiti z zadržanjem v baimtnem področju med 300—400 "C najmanj 4 ure in ga nato takoj ogrevati za žarjenje na 700 °C, držati približno 30 minut na temperaturi za izenačevanje in nato ogreti na temperaturo žarjena 830 do 850 °C. Na tej temperaturi zadošča zadrževanje 2 uri, zatem pa sledi počasno ohlajanje po 15°C/h do 700 °C in nato ohlajanje z izklopljeno pečjo do 300 °C in dalje na zraku. Drugi način ohlajanja po kovanju bi lahko bil tudi v perlitnem območju med 600 do 700 °C z zadrževanjem na tej temperaturi okrog 4 ure in nato takojšnje mehko žarjenje po prej opisanem postopku. Ne priporočamo ohlajanja v pesku, ker je jeklo močno kaljivo na zraku in je možnost napetostnih razpok zelo velika. Obdelovalnost V žarjenem stanju se to jeklo dobro obdeluje. Žarjenje za odpravo napetosti Žarjenje za odpravo napetosti se izvaja v temperaturnem območju 600—700 "C z zadrževanjem na temperaturi najmanj 1 uro. Pri večjih debelinah nad 25 mm se na vsakih 25 mm povečanja debeline čas zadrževanja na temperaturi podaljša za 1 uro. Ohlajanje se izvaja počasi v peči do 500 °C, dalje pa na mirnem zraku. Žarjenje za odpravo napetosti se izvaja po grobi mehanski obdelavi. Nujno potrebno je pri vseh orodjih, ki se po toplotni obdelavi ne brusijo več, posebno še, če so preseki na raznih delih orodja zelo različni. Velik pomen ima to žarjenje pri orodjih, ki se pred končno toplotno obdelavo močno ravnajo. Pri žarjenju za odpravo napetosti ni potrebna posebna zaščita proti razogljičenju. Kaljenje Normalno območje temperatur kaljenja je 980—1020 "C. V večini primerov se kot hladilno sredstvo uporablja zrak. Od velikosti orodja pa je odvisno, ali ohlajamo na mirnem zraku ali je potrebno ohlajanje v zračnem pišu ah s komprimiranim zrakom. 240 220 200 180 '160 c: f ^ 100 80 60 40 20 — I Ž« \ \ ■ \ — K M \ \ / f \\ K —— \\ - \ u \1 - Mehanske lastnosti za EPŽ jeh to Utop Mo 6 (šarže 02997) Kaljeno .1000 "C zrak n L —i— ■/ C ---e t p -i / ■v v ✓ 7 — V.. N- / / 46 S 44 | 42 40 38 36 34 32 30 Vpliv 20 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura popuščanja °c[l^J Slika 6 temperature popuščanja na trdoto in žilavost jekla Utop Mo 6 Slika 7 Mikrostruktura žarjenega jekla Utop Mo 6 (povečava 500 X) ■; ' •'„ * • -t, -'i" • w - * i dšm,* h . r • •*» .*: ' - r.. ..i '.ŽA-t^ „ -'V- *»"■;' •• • / ,> ■ ■>■ ' v- " " - *"'..-" Slika 8 Mikrostruktura kaljenega jekla Utop Mo 6 (povečava 500 X) tO ^ D C i-N to 0 1 Vpliv temperature kaljenja na velikost zrna Pregreto ■I I i I i i 900 940 980 1020 1060 1100 Temperatura kaljenja [°C] zrak Slika 9 Vpliv temperature kaljenja na izgled mikrostrukture in velikost zrna (povečava 500 X) Podkaljeno Pravilno kaljeno 900 940 980 1020 1060 1100 1140 Temperatura avstenitizaclje v °C Slika 10 Vpliv temperature kaljenja na zraku na trdoto, zaostali avstenit in velikost zrna za jeklo Utop Mo 6 900 940 980 1020 1060 1100 1140 Temperaratura avstenitizaclje v "C Slika 11 Vpliv temperature kaljenja v olju na trdoto, zaostali avstenit in velikost zrna na jeklo Utop Mo 6 Iz krivulj na diagramu je vidna razlika med jeklom OHV-4, ki kali samo v obrobni coni le nekaj milimetrov, in jeklom UtopMo6, kjer dosežemo prekaljivost skoraj po celem preseku. temperaturo 50 do 80 °€. Ne smemo pa dati na popuščanje orodij s previsokih temperatur, če nimamo na razpolago ustreznih aparatur za merjenje temperatur, ohladimo orodje vsaj toliko, da se ga lahko dotaknemo z roko. Pri popuščanju je vedno priporočljivo dvakratno popuščanje; to pa zadošča, če je pravilno izvedeno. Cas popuščanja na temperaturi naj bo približno 1 uro za vsakm 25 mm debeline, vendar tudi pri najtanjših kosih nikoli manj kot 1 uro. Jeklo Utop Mo 6 ima podobno kot ostala jekla na bazi 5 °/o Cr izražen efekt sekundarne trdote pri popuščanju, Popuščanje Uporabno območje popuščanja je 100—500 °C. Popuščanje se mora izvajati takoj po kaljenju, še preden se jeklo ohladi do sobne temperature. Najprimerneje je prenesti orodje na popuščanje, ko doseže po kaljenju vendar zaradi padca žilavosti v splošnem ne priporočamo ^opuščanja na sekundarno trdoto. Najboljšo temperaturo popuščanja izberemo glede na najboljšo žilavost pri št zadovoljivi trdoti. Na sliki 2 in 3 ista prikazana diagrama odvisnosti trdo te od temperature popuščanja za kaljenje na zraku in v olju. Delovne trdote orodij Delovna trdota orodij naj bo v mejah 50—62 HRC. kar je seveda odvisno od področja uporabe, od oblike orodja in od pogojev dela. Zahtevane trdote dosežemo s popuščanjem po diagramih na sliki 2 in 3. Orodja namenske uporabe, kot so npr. SENDZIMIR valji, -imajo predpisano mejo trdote in se moramo z ustrezno tehnologijo prilagoditi zahtevam. Nitriranje Jeklo Utop Mo 6 je zelo primerno za nitriranje. S tem močno povišamo trdoto površine orodja in maksimalno povečamo odpornost proti obrabi Primernejše je plinsko nitriranje, ker dobimo pri 15-urnem nitriranju na temperaturi 520 "C trdo nitrirano plast, debeline 0,12 mm, s trdoto površine o-.; Q00—1100 HV. Mehanske lastnosti Pri kaljenju s temperature 1000 "C, tj. na sredini normalnega kalilnega intervala, dobimo po popuščanju pri različnih temperaturah vrednosti, na sliki 4. Vrednosti mehanskih lastnosti v vročem stanju so prikazane na sliki 5. Ker ima za nekatera orodja odločilen pomen žilavost, navajamo na sliki 6 žilavost za kaljenje pri 1000 °C na zraku v odvisnosti od temperature popuščanja. Tudi pri tem jeklu dobimo pri naraščanju sekundarne trdote padec žilavosti. Metalografija jekla Utop Mo 6 Jeklo Utop Mo 6, izdelano po EPŽ. postopku, doseže v žarjenem stanju 100 % kroglični perlit (si. 7). Po kaljenju so v mikrostrukturi tega jekla martenzit, zaostali avstenit in karbidi (si. 8). Za jekla molibdenskega tipa je značilno, da imajo pri določeni temperaturi rapidno poslabšanje avstenitnega zrna, kar je povezano s poslabšanjem mehanskih lastnosti. Na sliki 9 je prikazan vpliv temperature kaljenja na strukturo po kaljenju, oziroma velikost zrna po ASTM. Posebne preiskave V nadaljevanju navajamo nekaj informacij in ugotovitev posebnih preiskav za jeklo Utop Mo 6. — Zaostali avstenit S ploščatimi preizkušamci 9 X 30 X 30 mm smo po različnih postopkih toplotne obdelave določili vsebnost zaosta- Kemična I C 5/ i Hi 1 P js Cr Ni V W i Cu | Mo sestava Q ^ i ^ , ^ j0025!q005| 5,26 Q»3 ifj — o,n 1,38 sekunde 100 1000 Slika 12 Izotermni TTT diagram jekla Utop Mo 6 lega avstenita z rentgenskim difraktometrom. Za primerjavo smo na si. 10 in 11 dodali še meritve trdot, zrno po ASTM in Shepherdu F. — Premenske točke Ogrevanje 2,5 °C/min. Ac začetek 830°C Ac konec 865 "C Ohlajanje 2,5°C/min. Ar začetek 785 °C Ar konec 720 °C — Izdelava TTT diagramov Na sliki 12 je prikazan izotermni diagram za jeklo Utop Mo 6. Zaključek Namen tega članka je, da vas seznanimo z dosedanjimi raziskavami novega orodnega jekla za delo v hladnem Utop Mo 6. Prvenstveno naj bi ga uporabljali za izdelavo valjev Sendzimir ogrodja pri hladnem valjanju. S tem pa ni rečeno, da ga ni mogoče uporabljati na širšem področju, saj je iz preiskave razvidno, da je glede doseženih lastnosti primerno za delo v hladnem in toplem.