UDK 621-785.6:669.14.018.298.2:519.68 ISSN 1580-2949 Izvirni znanstveni članek MATER. TEHNOL. 34(1-2)047(2000) V. PEROVNIK, I. GOLOBIČ: NAPOVEDOVANJE TRDOTE JEKEL PO KALJENJU NAPOVEDOVANJE TRDOTE JEKEL PO KALJENJU FORECASTING HARDNESS OF STEELS AFTER QUENCHING Vladimir Perovnik1, Iztok Golobič2 1SŽ-Metal Ravne, Koroška cesta 14, 2390 Ravne na Koroškem, Slovenija 2Fakultetazastrojništvo, Aškerčeva6, 1000 Ljubljana, Slovenija Prejem rokopisa - received: 1999-12-20; sprejem za objavo - accepted for publication: 2000-01-17 V članku opisujemo raziskave vpliva legirnih elementov na transformacijo avstenita v TTT-diagramih za jekla 20MnCr5 in 27MnSiVS6. Napovedovanje ohlajevalnih hitrosti in lastnosti po kaljenju z računalniškim programom in TTT-diagramom je uspešno v primeru, kadar nastajata dve mikrostrukturi. Na mejnih področjih, kjer se pri majhnih spremembah ohlajanja močno spreminja število nastalih mikrostruktur in njihova količina, je napovedovanje manj natančno. Ključne besede: kaljenje, trdota, kemična sestava, ohlajevalna hitrost, mikrostruktura In this paper the influence of chemical composition on austenite transformation in TTT diagrams of steels 20MnCr5 and 27MnSiVS6 is described. Computer programed predicting of cooling rate and properties after quenching is successful if two microstructures are formed. On border areas, where formed microstructures and their quantities are strongly dependent on cooling rate, predicting is less accurate. Key words: quenching, hardness, chemical composition, cooling rate, microstructure 1 UVOD Prvi standardizirani preskus ugotavljanja kaljivosti jekel je uvedel Shepherd1 leta1930, pri katerem se določavidez prelomakaljene palice. Leta1938 sta Jominy in Boeghold2 pokazala vzorec in pripravo za izvedbo preskusa za določevanje prekaljivosti, današnja oblikapase uporabljaod leta1941 naprej3. S tem enostavnim preskusom in ponovljivimi rezultati lahko na enem vzorcu določimo trdote, ki jih jeklo doseže pri širokem intervalu ohlajevalnih hitrosti, zato se je hitro uveljavil po celem svetu. Standardi DIN501914, ASTM A2555, AFNOR NF 04-3036 in drugi natančno predpisujejo obliko in izdelavo vzorcev in pripravo ter način izvedbe preizkusa, tako da so pogoji vedno enaki. Bistvo poskusa je, da za vsako talino izdelan standardizirani vzorec, ki je bil predpisan čas na temperaturi avstenitizacije, prenesemo iz peči v pripravo in ga s čelne strani hladimo z vodo. Z oddaljevanjem od kaljenegačelase ohlajevalnahitrost zmanjšuje od 600°C/s na1 mm do 2,5°C/s na50 mm od kaljenega čela. Po ohladitvi se vzorec na dveh nasprotnih straneh zbrusi do globine 0,40 mm in na predpisanih razdaljah od kaljenega čela izmeri trdota. Tako dobimo za dano kemično sestavo zvezo med ohlajevalno hitrostjo in trdoto. Grossmann, Asimow in Urban7 so opisali prve rezultate, kjer so povezali vsajeklaglede naprekaljivost ter definirali Dc in DI (palica s kritičnim premerom-Dc ima po kaljenju v nekem mediju v sredini 50% marten-zita, DI pa je definiran kot tisti premer okrogle palice, ki bi imel v centru mikrostrukturo s 50% martenzita po kaljenju v ohlajevalnem mediju z neskončno ohlajevalno hitrostjo na površini vzorca). Z DI so lahko primerjali prekaljivost jekel z različnimi kemičnimi sestavami in pri tem uporabljali le en podatek za primerjavo. Grossmann7 je uvedel faktor intenzivnosti ohlajanja H, s katerim je lahko opisal različne ohlajevalne medije in njihovo ohlajevalno moč. Ohlajevalna intenziteta olja se je spreminjamed 0,3 in 1,0, vode pamed 1 in 5, kar je bilo odvisno od intenzitete mešanja. S tem faktorjem intenzivnosti ohlajanja in s prekaljivostjo so bili podani temelji, na katerih se je razvilo napovedovanje lastnosti. 2 UPORABA REZULTATOV PREKALJIVOSTI Potem ko so spoznali možnosti praktične uporabe podatkov o prekaljivosti jekla, so pričeli iskati zvezo med prekaljivostjo oz. trdoto na posameznih globinah vzorca Jominy in premerom palic, kjer se dosegajo enake trdote. Pričeli so izdelovati nomograme8,9, ki omogočajo izbiro kalilnega sredstva in napovedovanje spreminjanja trdote profila po preseku pri ohlajanju z določeno ohlajevalno intenziteto. V ameriškem standardu A30410 so pri predpisanih pasovih prekaljivosti podani še premeri okroglih palic, ki dosežejo enako trdoto napovršini in v sredini profilapo kaljenju v vodi in v olju, kot jo izmerimo navzorcu Jominy nadoločeni globini. S tem lahko povprečen uporabnik v zadovoljivi meri določi, kakšno trdoto bodo imeli različni profili v centru in napovršini po kaljenju v olju in vodi. Natančnejša navodila za uporabo rezultatov prekaljivosti so podana v standardu DIN 1702111, kjer je bil na posameznih zgledih opisan postopek izbire jekla, če je poznana zahtevana natezna trdnost, ki jo mora imeti posamezen del konstrukcije. MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 1-2 47 V. PEROVNIK, I. GOLOBIČ: NAPOVEDOVANJE TRDOTE JEKEL PO KALJENJU Tabela 1: Kemičnasestavain prekaljivost jeklaEC100 Table 1: Chemical composition and hardness of steel EC100 Kemičnasestava(mas. %) Trdota(HRC) naoddaljenosti od kaljenega čela(mm) Šarža C Mn Cr Ni Mo 1,5 3 5 7 9 H 13 15 20 25 30 1 0,20 1,11 1,19 0,11 0,01 46,5 45,5 44,5 42 36 31 30 29 27 25 22 2 0,17 1,34 1,33 0,14 0,03 43,5 43,5 43 41 39 37 35 33,5 30,5 29 27,5 3 0,20 1,30 1,33 0,19 0,05 45,5 44,5 44 44 42,5 41 39 36,5 33 31 30 Ti zgledi napovedovanja lastnosti so uporabni za enostavne geometrijske oblike. Za komplicirane oblike paniso najbolj primerni, ker težko določimo reprezentativni presek, ki bi ga potem lahko primerjali z raz-ličnimi nomogrami s prekaljivostjo. Torej je vsak izbrani presek primeren le zapribližek, ne moremo paz njim dajati natančnejših napovedi, kar je cilj napovedovanja lastnosti. Skupno vsem tem modelom je, da poteka napovedovanje lastnosti (predvsem trdote) končnega proizvoda na osnovi znane prekaljivosti posamezne šarže z določeno kemično sestavo. Ti modeli so primerni za načrtovanje izdelkov iz jekla, ki imajo dovolj velik varnostni faktor, in za uporabo standardiziranih jekel. Nobeden teh modelov pane upoštevavplivakemične sestave na končne rezultate v drugačni obliki, kot je spremenjenaprekaljivost oz. trdotanaposamezni oddaljenosti od kaljenega čela, čeravno je vpliv različnih količin legirnih elementov v okviru predpisane kemične sestave odločilen za dosegljive trdnostne in plastične lastnosti. 3 RAZISKAVE VPLIVA KEMIČNE SESTAVE NA SPREMINJANJE POLOŽAJA PREMEN V KONTINUIRNIH TTT-DIAGRAMIH Velik napredek pri napovedovanju lastnosti jekel pomeni izdelava izotermnih in kontinuirnih TTT-dia-gramov12, kjer na enem diagramu vidimo, v katere mikrostrukture se pri različnih ohlajevalnih razmerah (kaljenje, normalizacija, žarjenje) transformira avstenit. Te spremembe mikrostruktur imamo dokumentirane s spremembami dimenzij in s pregledom mikrostrukture dilatometrskegavzorcaz optičnim mikroskopom. Zacementacijsko jeklo EC100 (1.7147 20MnCr5) smo določili deleže posameznih mikrostruktur vzdolž vzorcaJominy zatri šarže z različnimi količinami legirnih elementov, s poudarkom na oddaljenosti, kjer se na njem prične pojavljati ferit. V TTT- diagram za šaržo 24319 smo vrisali ohlajevalne krivulje sredine vzorca Jominy na globinah 5, 10, 15, 25, 35, 45 in 60 mm od kaljenega čela, kar prikazujemo na sliki 1. V tabeli 1 predstavljamo kemične sestave šarže jekla 20MnCr5 in njihovo prekaljivost. Pri šarži 1, ki ima najmanjšo vsebnost glavnih legirnih elementov Cr in Mn, se je prvi ferit pojavil na oddaljenosti 15 mm od kaljenega čela. Pri bolj legirani šarži 2, z manjšo količino C in zato nižjo trdoto na 1,5 mm, smo opazili prvi ferit na oddaljenosti 22 mm, pri šarži 3, ki je imelavišje vsebnosti C, Cr in Mn, pana oddaljenosti 29 mm. Če primerjamo oddaljenosti od kaljenega čela, kjer smo določili pričetek pojavljanja ferita, lahko ugotovimo, da je to vedno na tisti oddaljenosti, kjer dosežemo trdoto okoli 30 HRC. Če te oddaljenosti pretvorimo v čas na TTT-dia-gramu pri temperaturi 600°C, opazimo, koliko se premakne pričetek tvorbe ferita k daljšim časom. Pri šarži 1, ki ima najnižjo količino Cr in Mn, se prične ferit izločati potem, ko se jeklo v cca 45 s ohladi do 600°C. Ta čas je pri šarži 3 cca 90 s, kar je dvakratno podaljšanje, s tem pa so tudi drugačni rezultati pri ohlajanju vzorcev enakih dimenzij. Pri bolj legiranih šaržah lahko za dosego mikrostrukture brez ferita uporabimo manjšo ohlajevalno hitrost, ali pa lahko z enako ohlajevalno hitrostjo kalimo večje profile. Slika 1: TTT-diagram jekla EC100 in ohlajevalne krivulje sredine vzorcaJominy Figure 1: TTT diagram of steel EC100 and cooling curves of center of Jominy specimen 48 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 1-2 V. PEROVNIK, I. GOLOBIČ: NAPOVEDOVANJE TRDOTE JEKEL PO KALJENJU Vpliv legirnih elementov na premikanje začetka premen pri hitrem ohlajanju lahko določamo z vzorcem za določevanje prekaljivosti. Težje pa je določati vpliv legirnih elementov na končanje bainitne in martenzitne premene, saj potrebujemo za to tako jeklo, ki ima ozko območje ohlajevalnih hitrosti, pri katerih nastajata bainit in martenzit. Pri navadnih jeklih določujemo premeno avstenita med ohlajanjem s TTT-diagramom. Za jeklo 27MnSiVS6 smo naredili 3 kontinuirne TTT-diagrame za 3 šarže z različnimi količinami Ni, Cu in Mo. Z naraščanjem njihove vsote od 0,08 preko 0,31 do 0,47% se v dilatometrskih vzorcih, ki so se ohlajali z ohlajevalno hitrostjo l,25°C/s, večadelež bainitaod 5 preko 58 do 95%. Torej lahko z različnimi količinami spremljajočih elementov, katerih vsebnost ni predpisana, močno vplivamo na mikrostrukturo in lastnosti jekla. 4 RAČUNALNIŠKE SIMULACIJE V prvo skupino računalniških simulacij spadajo programi, ki se omejujejo na računanje ohlajevalne hitrosti in iz primerjave s prekaljivostjo ali TTT-dia-grami napovedo trdoto posameznega mesta. V drugo skupino pa uvrščamo programe, ki omogočajo na osnovi kemične sestave izdelati celoten TTT-diagram in iz njega napovedati po kaljenju in popuščanju dosegljive mehanske lastnosti in mikrostrukturo za določen konstrukcijski del. Osnova za te računalniške simulacije so seveda matematični opisi procesov ogrevanja, ohlajanja in sprememb mikrostruktur. Obstajajo trije splošni tipi modelov napovedovanja lastnosti in računalniške simulacije toplotne obdelave. Statični modeli temeljijo na empiričnih formulah, ki so izdelane na osnovi regresijskih enačb in statistične analize rezultatov. Dinamični modeli temeljijo na diferencialnih enačbah ali na sistemih diferencialnih enačb. Navadno pa se pri reševanju uporablja kombinacija statičnih in dinamičnih modelov. Enega od računalniških programov, ki pri napovedovanju lastnosti jekla upošteva celoten proces toplotne obdelave in pri tem nastajajoče mikrostrukturne spremembe ter vpliv kemične sestave, je predstavil M. Gergely s sodelavci13. Vhodni podatki, ki jih moramo vnesti za izračun, so: kemična sestava izdelka, začetno stanje toplotne obdelave, njegova geometrija, oblika in dimenzijater mesto, zakaterega želimo napovedati lastnosti, pogoje ogrevanja in ohlajanja ter popuščanja. Z diferencialno enačbo za prevod toplote je z numerično metodo rešeno temperaturno polje v izdelku, s sistemom kinetičnih diferencialnih enačb se opiše proces transformacij mikrostruktur med ohlajanjem, nato pa z Tabela 2: Kemičnasestavajekel MERILO in OW4 (v mas. %) Table 2: Chemical composition of steels MERILO and OW4 (wt. %) enačbami, ki opisujejo zvezo med mikrostrukturo in lastnostmi materiala, določijo končne lastnosti izdelka. Taprogram omogočaizdelavo kontinuirnih TTT-dia-gramov, napovedovanje mikrostrukture in lastnosti po kaljenju in popuščanju z določenimi parametri toplotne obdelave, računalniško načrtovanje poteka toplotne obdelave in izbiro jekla in dimenzijo profila z računal-nikom glede na zahtevane mehanske lastnosti. 5 EKSPERIMENTALNI DEL IN REZULTATI Na Fakulteti za strojništvo izdelan računalniški program14, ki opisuje nestacionarni prenos toplote v vakuumski peči, smo uporabili za napovedovanje lastnosti po kaljenju. Program omogoča izračunavanje poteka ogrevanja in ohlajanja v vakuumski peči in tudi v drugih medijih, kar določimo s koeficientom toplotne prestopnosti medija, v katerem se ogrevani del nahaja. S tem programom ne določujemo mikrostrukturnih sprememb avstenita med kaljenjem, ampak s primerjavo ohlajevalne hitrosti in kontinuirnega TTT za posamezno jeklo določimo nastalo mikrostrukturo in trdoto, ki jo bo posamezen profil imel po kaljenju. 5.1 Priprava vzorcev Zajekli MERILO (W.Nr. 1.2842, 90MnCrV8) in OW4 (W.Nr. 1.2510, 100MnCrW4), katerih kemična sestava je navedena v tabeli 2, smo izdelali kontinuirna TTT-diagrama s temperature avstenitizacije 850°C. Za napovedovanje mikrostrukture v sredini in na površini profila smo na osnovi izračunane ohlajevalne hitrosti izbrali za MERILO dimenzijo ? 70 x 210 mm. Dabi preverili, kako je z napovedovanjem mikrostrukture in trdot pri dimenzijah, ki se ohlajajo na meji, kjer se konča izločanje bainita, smo izbrali dimenzijo ? 100 x 250 mm zajeklo OW4. Iz sredine vzorcev smo izrezali 15 mm debelo ploščo ter zbrusili ploskve nanjej in navalju. Nato smo vzorec sestavili z brušeno ploščo v sredini in ga po obodu zvarili. Tako smo dobili originalno obliko vzorca, stik med fino zbrušenimi ploskvami pa je bil dovolj dober, da smo lahko privzeli vzorec kot neprekinjen. V sredino obeh vzorcev smo izvrtali luknjo ? 7 mm do globine 70 mm, ter vanju vstavili termoelement NiMo-Ni, s katerim smo za kontrolo merili ogrevanje in ohlajanje vzorca. Vakuumsko peč, v kateri je bil vsakokrat eden vzorec, smo segreli do temperature 850°C s hitrostjo 21,25°C/min in jo na tej temperaturi držali 100 minut. Vzorca smo kalili pri tlaku dušika 5 barov in z vklopljenim ventilatorjem povečali ohlajevalno hitrost. W. Nr. C Si Mn P S Cr Mo V w MERILO 1.2842 0,87 0,22 2,03 0,013 0,017 0,27 0,05 0,09 OW4 1.2510 0,96 0,23 1,08 0,010 0,003 0,57 0,12 0,08 0,56 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 1-2 49 V. PEROVNIK, I. GOLOBIČ: NAPOVEDOVANJE TRDOTE JEKEL PO KALJENJU Na kaljenem vzorcu smo odbrusili zvar in na ploščici izmerili trdoto na vsakih 2 mm in iz nje izrezali prečne obruse ter določili spreminjanje mikrostrukture od površine proti sredini vzorca. 5.2 Merilo Na sliki 2 predstavljamo TTT-diagram za MERILO, na katerem so vrisane izračunane ohlajevalne krivulje za center vzorca- T1 (35, 0), 19 mm pod površino - T2 (19, 0) in zapovršino vzorca- T3 (0, 0) ter zaspreminjanje temperature dušika med ohlajanjem T?. Iz TTT-dia-grama in izračunanih ohlajevalnih hitrosti za ? 70 mm je razvidno, da se lahko v vakuumski peči popolnoma prekalijo le manjši preseki. V ozkem dimenzijskem območju dobimo po kaljenju v mikrostrukturi poleg martenzita tudi bainit, pri večjih dimenzijah pa je mikrostrukturaperlitna. Iz izračunane ohlajevalne krivulje površine vzorca lahko sklepamo, dabo mikrostrukturanapovršini martenzitna z okoli 20% bainita. V sredini pričakujemo okoli 30% bainita in 5% perlita v martenzitni osnovi, saj poteka ohlajevalna krivulja preko področja, v katerem prične nastajati perlit. Pričakovana trdota na površini je okoli 640 HV (58 HRC) in okoli 50 HRC v sredini vzorca. Slika 3 prikazuje spreminjanje trdote po preseku valjain deležabainitav martenzitni osnovi. Narobu doseženatrdota61 HRC se v globini 10-12 mm zmanjša na58,5-59,5 HRC, v sredini padoseže najmanjšo vrednost 54 HRC. Ustrezno tem trdotam se spreminja tudi mikrostruktura. Na površini je v martenzitni mikrostrukturi okoli 2% bainita, njegova količina narašča z oddaljenostjo od površine in ga je na 16 mm 10%, v sredini pa20%. Za sredino valja smo napovedali perlit, vendar ga v mikrostrukturi nismo nikjer našli. Vzrok je ta, da se, glede na TTT-diagram, prične perlit izločati nekje med ohlajevalnima hitrostima 1,2 in 2,4°C/s, vendar mejne ohlajevalne hitrosti, pri kateri se prične tvorba perlita, nismo natančneje določali. Do razlik pri oceni je prišlo tudi v količini bainita, saj smo ga na površini napovedali 20%, v sredini pa30%, določili pasmo ga2% na površini in 20% v sredini valja. Vzrok zate razlike v oceni mikrostrukture je predvsem, daje ohlajevalnakrivuljavaljapod temperaturo 700°C bolj strma od vzorcev, ki so se ohlajali v dilatometru. To pomeni, da se je valj v temperaturnem območju med 700 in 200°C ohlajal hitreje kot dilatometrski vzorci, naosnovi teh stabilaizdelana TTT-diagram ter napoved lastnosti. Večja ohlajevalna hitrost pod temperaturo Ar3 papomeni, daso pogoji za transformacijo avstenita drugačni. Čas, ki določa, kako dolgo je avstenit stabilen ob določeni podhladitvi, prične teči šele takrat, ko se jeklo ohladi pod ravnotežno temperaturo. Če je torej ohlajevalna hitrost v tem temperaturnem območju večja, poteče manj inkubacijskega časa in zato lahko iz avstenita nastane več martenzita, kot ga je v primeru počasnejšega ohlajanja dilatometrskih vzorcev.Ustrezno nižjemu izmerjenemu deležu bainitain neprisotnosti perlitav sredini so višje od napovedanih tudi izmerjene trdote. Primerjava med napovedanimi in dejanskimi rezultati nam pokaže, da je bilo napovedovanje lastnosti premalo natančno, ker nismo upoštevali večje ohlajevalne hitrosti valja pod temperaturo 700°C. Če bi to upoštevali, bi bilo ujemanje pri napovedani mikrostrukturi in tudi trdoti boljše. Natančno napovedovanje še oteži primer, če Slika 2: TTT-diagram jekla MERILO in ohlajanje ? 70 x 210 mm v vakuumski peči Figure 2: TTT diagram for MERILO and cooling of the specimen ? 70 x 210 mm in vacuum furnace Slika 3: Trdotain delež bainitapo preseku valja? 70 x 210 mm, kaljenje 850°C v vakuumski peči Figure 3: Hardess and bainite portion in specimen ? 70 x 210 mm, quenched 850°C in vacuum furnace 50 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 1-2 V. PEROVNIK, I. GOLOBIČ: NAPOVEDOVANJE TRDOTE JEKEL PO KALJENJU ohlajamo profil iz jekla, ki ima zelo ozko področje izločanja bainita. To ozko področje pomeni predvsem, da se pri majhnih spremembah ohlajevalnih hitrosti delež bainita hitro spreminja. 5.3 OW4 Dilatometrski vzorec, ki se je ohlajal s hitrostjo 1,2°C/s, je imel mikrostrukturo iz 35% perlita, 50% bainitain 15% martenzita, njegovatrdotapaje bila584 HV. Izračunana ohlajevalna hitrost sredine valja ? 100 x 250 mm je bila 1,15°C/s, kar je skoraj enako kot pri vzorcu, ki je bil uporabljen pri izdelavi TTT-diagrama. Glede na položaj ohlajevalnih krivulj v TTT-diagramu napovedujemo bainitno osnovo s 15% martenzita ter okoli 25% perlitanapovršini in okoli 40% v sredini valja. Trdoto napovedane mikrostrukture napovedujemo pod 50 HRC. Naploščici smo po kaljenju izmerili trdote med 38 in 41 HRC, ki se nesimetrično spreminjajo po preseku valja ? 100 mm in so nižje od pričakovanih, mikrostruktura je v glavnem perlitna, kar je v nasprotju z napovedanim večinskim deležem bainita. Po celotnem preseku je 15% delež martenzita enak napovedanemu, količina bainita pa narašča od 7% na 14 mm pod površino do 15% v sredini profila, količinaperlitase zmanjšuje od 82% na14 mm pod površino do 70% v sredini valja. Za to jeklo se napovedani in izmerjeni rezultati precej razlikujejo, kar lahko razložimo predvsem s tem, da smo na sami meji ohlajevalnih hitrosti, kjer še nastaneta bainit in martenzit. V takem primeru že majhne razlike pri ohlajevalni hitrosti pomenijo precejšnje razlike v mikrostrukturi. Vzrok, da je mikrostruktura drugačna od pričakovane, je v predhodno omenjenem počasnejšem ohlajanju valja od dilato-metrskega vzorca, na osnovi katerega smo napovedali mikrostrukturo in trdoto. Počasnejše ohlajanje valja je namreč povzročilo večjo transformacijo avstenita v perlit in ne v bainit, kot smo napovedali. 6 DISKUSIJA IN SKLEPI Pregled različnih postopkov napovedovanja lastnosti, ki so se pojavili, kaže na željo in napore velikega števila raziskovalcev, da bi jim uspelo napovedati lastnosti izdelkov po toplotni obdelavi. Najpreprostejši načini z začetka raziskovanj so uporabni še danes. Računalniško napovedovanje, ki je v zadnjih letih doživelo velik razmah, je dobrodošlo, vendar je treba pri napovedanih rezultatih, ki se zdijo navadno zelo prepričljivi, predvsem zaradi številk, ki so včasih izpisane celo z decimalko, vedno upoštevati neko rezervo. To še posebej velja pri ohlajanju posameznih profilov v področjih, kjer nastaja več mikrostrukturnih faz. V tem primeru enostavno aditivno načelo, ki ga uporabljajo pri računal-niških programih za napovedovanje lastnosti, ne velja več, saj nastopajo še drugi vplivi poleg vpliva MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 1-2 nastajajoče mikrostrukture15. Za določevanje lastnosti moramo poleg ohlajevalne hitrosti temperaturnega polja poznati še pogoje za premeno avstenita. T. Reti s sodelavci16 je predstavil štiri kinetične diferencialne enačbe, s katerimi je možno napovedati neizotermno transformacijo avstenita, vendar bo treba za določitev najprimernejše opraviti še dodatne raziskave. Pri napovedovanju lastnosti jekel po toplotni obdelavi moramo veliko pozornost posvetiti vplivu kemične sestave, kajti z njo v glavni meri določamo položaj premen glede na ohlajevalno hitrost. Če te določitve poteka premene avstenita pri ohlajanju ne opravimo pravilno in natančno, bodo napovedane lastnosti nepravilne. To je tudi vzrok za številne raziskave napredovanja poteka premen pri ohlajanju v odvisnosti od razmer pri ohlajanju, kemične sestave, geometrije itd. Z raziskavami, ki smo jih opravili v okviru napovedovanj lastnosti po kaljenju za jekli MERILO in OW4, lahko ugotovimo, da so napovedane lastnosti dokaj blizu dejanskim, če poteka ohlajanje v območju, kjer nastajata dve mikrostrukturi in če je ohlajanje enako, kot so se ohlajali dilatometrski vzorci. Na mejnih področjih, kjer se zaradi majhnih sprememb hitrosti ohlajanja spreminja število nastalih mikrostruktur in njihova količina, pa je napovedovanje nenatančno. 7 LITERATURA 1 Shepherd B. F: Inherent Hardenability Characteristics of Steel, Trans. ASM, 22 (1934) 979 2 Jominy W. E., Boegehold A. L.: Hardenability Test for Carburizing Steels, Trans. ASM, 26 (1938) 574 3 Jominy W. E, Standardization of Hardenability Tests, Metal Progress, (1941) 911 4 DIN 50191: Stirnabschreckversuch, 1987 5 ASTM A255: Standard Methods for End-QuenchTest for Hardenability of Steels, 1999 6 AFNOR NF 04-303: Produits siderurgiques-Essais physiques -Essais de trempabilite Jominy, 1979 7 Grossmann M. A., Asimow M, Urban F. S.: Hardenability, Its relation to Quenching, and Some Quantitative Data, Hardenability of Alloy Steels, Cleveland ASM, (1939) 124 8 Lamont J. L.: How to Estimate Hardening Depth in Bars, Iron Age, 152 (1939) 64-70 9 WyssU.: Auswertungsmoglickeiten der Hartbarkeitsprufung nach Stirnabschreckmethode, Harterei-Technische Mitt. - Riebensahm, 6, 2, 9-40 10 ASTM 304: Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Bars Subject to End-Quench Hardenability Requierements, 1995 11 DIN 17021: Werkstoffauswahl, Stahlauswahl aufgrund der Hartbarkeit, feb. 1975 12 Bain E. C., Davenport E. S.: Transformation of Austenite at Constant Subcritical Temperatures, Trans AIME, 90 (1930) 117 13 Gergely M., Somogyi Sz., Kohlheb R.: Computerized Property Prediction and Process Planning in Heat Treatement of Steels, Proceedings of 2nd ASMHeat Treatment and Surface Engineering Conference, Materials Science Forum, 163-165 (1994) Pt. 2: 657-666 14 I. Golobič, B. Gašperšič, V. Perovnik, J. Remec: Prediction of Microstructure and Hardness of Steels After Heat Treatement in 51 V. PEROVNIK, I. GOLOBIČ: NAPOVEDOVANJE TRDOTE JEKEL PO KALJENJU Vacuum Furnace with High Pressure Gas Quench Systems, Strojarstvo, 37 (1995) 3,4, 119-123 Kohlheb R., Buza G., Reti T., Gergely M.: Comparetive Analysis of Kinetic Models used for Description of Non-Isotermal Austenote Transformation; Proceedings of 2nd ASMHeat Treatment and Surface Engineering Conference, Materials Science Forum, 163-165 (1994) Pt. 2: 667-672 Reti T., Bell T., Sun Y., Bloyce,: Computer Prediction of Austenite Transformation under Non-Isotermal Conditions; Proceedings of 2nd ASMHeat Treatment and Surface Engineering Conference, Materials Science Forum, 163-165 (1994) Pt. 2: 673-679 52 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 1-2