K V 35 - novo jeklo za kvalitetne vijake Anton Razinger 1. Splošno o jeklu Jekla za kvalitetne vijake in matice uvrščamo v perspektivni program kvalitetnih jekel Železarne Jesenice. Proizvodnja teh jekel naj bi dosegla cca 6000 ton. Potrebe po jeklih za kvalitetne vijake in matice so na jugoslovanskem tržišču zelo velike, potrošniki jekel pa so skoraj v celoti vezani na uvoz. Glede na zahtevane trdnosti lastnosti vijakov se za izdelavo kvalitetnih vijakov uporabljajo plemenita ogljikova in nizkolegirana jekla. Po podatkih analize tržišča se v Jugoslaviji največ jekla za kvalitetne vijake porabi za izdelavo vijakov trdnostnega razreda 8.8 (DIN 267 blatt 3—1967). Standardizirani vrsti ogljikovih nelegiranih jekel Cq 35 in Cq 45 (DIN 1654—1954) ne ustreza popolnoma zahtevam sodobne tehnologije izdelave vijakov trdnostnega razreda 8.8, in sicer zato, ker jeklo Cq 35 nima zadostne kaljivosti, jeklo Cq 45 pa ima visoko preoblikovalno trdnost. Za izdelavo vijakov trdnostnega razreda 8.8 se v Zapad-ni Evropi vse bolj uveljavlja plemenito srednjeogljično jeklo s povišano vsebnostjo Cr, ki združuje dobro kaljivost in preoblikovalnost v hladnem. Ta vrsta jekla za kvalitetne vijake ni standardizirana, različni proizvajalci izdelujejo to jeklo s svojimi oznakami (38 Cr 1, C 35 Cr in podobno). Ker področje jekel za kvalitetne vijake tudi v JUS ni obdelano, proizvajamo takšno jeklo tudi v železarni Jesenice pod svojo oznako I kv 351 (ime jekla je zaščiteno). 2. Zahtevane lastnosti jekla1 Da bi iz jekla KV 35 lahko izdelali vijake trdnostnega razreda 8.8, mora imeti to jeklo naslednje fizikalne in tehnološke lastnosti: a) Jeklo mora biti izvaljano v ozkih dimenzijskih tolerancah (DIN 59115—1968). Površina žice mora biti gladka ter brez površinskih napak, ki bi kvarno vplivale na preoblikovanje vijakov in njihov estetski videz. b) V dobavnem stanju mora biti jeklo sposobno za plastično preoblikovanje v hladnem do zahtevane stopnje deformacije. Jeklo mora biti homogeno, mikrostruktura jekla pa krogljičasti cementit v feritni osnovi. c) Jeklo mora biti kaljivo v olju [HRc 40 min. do D max. 12 mm.] Predpisane mehanske lastnosti v poboljšanem stanju [TN 650/670 °C] «n 80 do 100kp/mm2 <7V min. 66 kp/mm2 65 min. 16 % * min 40 % HB 235 do 300 kp/mm2 (p DVM min. 7 kpm/cm2) Za žico v dobavnem stanju je predpisana tudi max. dovoljena globina razogljičene plasti (mm) (DIN 1654 — tab. 4. 5) premer žice (mm) 0,09 0,10 0,11 0,12 0,15 0,18 maks. glob. razoglj. 6—7 7—8 8—9 9—10 10—12 12—14 3. Pogoji izdelave in obseg kontrole kvalitete jekla Raziskovalno delo pri osvajanju kvalitete jekla KV35 je potekalo v tesnem sodelovanju s tovarno vijakov UNIS — TADIV iz Konjiča, kjer so bili opravljeni tudi vsi tehno- Mgr. Anton Razinger, dipl. inž., raziskovalni oddelek Železarne Jesenice loški preizkusi. Na osnovi priporočil iz literature, preiskav tujih vzorcev jekla ter lastnega raziskovalnega dela smo za jeklo KV 35 postavili naslednjo kemično sestavo: 0.34 — 0.40 % C 0.25 — 0.40 % Si 0.60 —0.75 % Mn 0.30 —0.45 % Cr Postavili smo naslednjo omejitev nečistoč in spremljajočih elementov: 0.035 % S, 0.035 % P ter 0.25 % Cu, 0.025 % Sn, 0.15 % Ni, 60 ppm N Da bi že inherentno zagotovili pogoje za dobro preoblikovalnost, izdelujemo jeklo KV 35 samo v SM pečeh. Pred vlivanjem talino prepihamo z argonom. Homogenost preverjamo z UZ na polfabrikatih, katerih površina se v celo ti očisti z brušenjem. Da bi dosegli želj ene dimenzijske tolerance in kvaliteto površine žice, zahtevamo strogo kontroliran režim vročega valjanja žice. Željeno visoko stopnjo sferidizacije cementi-ta ter odsotnost razogličenja na površini dosegamo z izvirno tehnologijo zaščite površine žice in sferoidizacijskega žarje-njavzvonastih žarilnih pečeh.4 Pred odpremo potrošnikom, preverimo kvaliteto površine s krčilnim preizkusom na vsakem kolobarju na obeh koncih, dosežemo stopnjo sferiodi-zacije, globino razogljičenja ter trdnostne lastnosti pa preverimo pri vsaki žaritvi na treh kolobarjih. Pri vsaki šarži kontroliramo še kaljivost v olju ter trdnost in žilavost jekla v poboljšanem stanju do premera žice 14 mm. Sposobnost jekla za plastično preoblikovanje občasno preverimo s tlačnim preizkusom v laboratoriju za plastično preoblikovanje na strojni fakulteti v Ljubljani. 4. Doseženi nivo kvalitete Z raziskovalnim delom osvajanja kvalitete in proizvodnje jekla za kvalitetne vijake KV 35 smo pričeli leta 1973. Industrijska proizvodnja je stekla v letu 1975, v letu 1976 smo odpremili 1040 ton jekla (1 žarilna peč), v letu 1977 pa planiramo odpremo 2500 ton (3 žarilne peči). Dosežena kvaliteta jekla KV 35, oz. zanesljivost kvalitete je razvidna iz statistične analize rezultatov preiskav jekla, izdelanega v letih 1975 in 1976. Tabela 1—Vsebnost elementov v šaržni analizi Leto 1976 (n = 33) 1975 (n = 15) element X (%) s (%) X (%) s (%) C 0.37 0.02 0.36 0.02 Si 0.30 0.06 0.32 0.03 Mn 0.67 0.06 0.67 0.04 Cr 0.38 0.04 0.39 0.04 P 0.015 0.003 0.014 0.004 S 0.028 0.004 0.025 0.005 Cu 0.15 0.02 0.17 0.02 Sn 0.013 0.003 0.015 0.004 N 0.0056 0.0010 Tabela 2— Mikrostruktura in čistoča jekla Vrsta preiskav st. sferoidizacije (%) gl. razogljičenja (mm) čistoča po JK' A + C B + D Op 1: vzorci za preiskavo, odrezani iz gredic kv. 135 mm Tabela 3 — Trdnost jekla v dobavnem stanju Debelina žice n 0"m X (kp/mm2 s XcTm 4- ls (kp/mm2) — ls 8 do 9 147 54.7 1.6 56.3 53,1 9.5 do 10.5 151 53.6 1.6 55.2 51.2 12 do 14 68 54.9 1.4 56.4 53.6 žEZB 11 (77) št.. 1 Kaljivost jekla: Območje garantirane kaljivosti, ki je prikazano na sliki 1, je ugotovljeno na osnovi normalne statistične porazdelitve rezultatov preiskav kaljivosti vzorcev 38 šarž po metodi Jominy.2 (95 % statistična zanesljivost) Tabela 4 — Mehanske lastnosti jekla v poboljšanem stanju (n = 48) vrsta preisk.1 X s cv (kp/mm2) 79.9 3.8 o-m (kp/mm2) 88.6 3.3 Ss(%) 17.6 1.1 ¥ (%) 63.4 2.2 žilavost povm 15.4 2.4 op1 Trdnost se nanaša na žico, debeline 10 mm Vzorci za preiskavo žilavosti, odrezani iz blumov kv. 135 milimetrov n A s 182 92.6 5.4 182 0.05 0.02 59 1.75 0.34 1.65 0.21 KV 35 %C %Mn %Cr 0.35 0.69 0.35 Oddaljenost od hilj- čela v mm Slika 1 Pas garantirane kaljivosti za jeklo KV 35 Sposobnost jekla za preoblikovanje v hladnem: Karakteristična krivulja tečenja za jeklo KV 35,3 dobljena s pomočjo diskontinuirnega tlačnega preizkusa, je prikazana v sliki 1 6. Zaključek Za izdelavo vijakov trdnostnega razreda 8.8 smo osvojili plemenito ogljikovo jeklo KV 35. Na osnovi statistične analize rezultatov laboratorijskih preiskav vzorcev jekla iz redne proizvodnje lahko zagotovimo s 95 % statistično zanesljivostjo zahtevane lastnosti jekla: a) odstotnost napak na površini žice b) globina razogljičenja pod dovoljeno mejo c) zahtevana kaljivost jekla v olju D < 12 mm d) zahtevane mehanske lastnosti v poboljšanem stanju do premera žice 16 mm e) krivulja tečenja kf = C