Hartowanie z wymrażaniem stali chromowych przeznaczonych na walce hutnicze

W pracy analizowano stabilność strukturalną austenitu w stalach: NC7VL, NC7H3VL i NC7H5VL. Przeznaczone one są m.in. na kute walce robocze do walcowania blach na zimno. Proces hartowania z wymrażaniem w temperaturze około -100°C prowadzi do obniżenia zawartości austenitu w badanych stalach. Obróbka ta wraz z analizami procesów cieplnych stanowi więc podstawę technologii produkcji walców roboczych o podwyższonej jakości.

Walce robocze przeznaczone do walcowania blach na zimno podlegają złożonym wieloetapowym zabiegom cieplnym, kiedy końcowe hartowanie jest szczególnie istotne. Przy hartowaniu stali wysokowęglowych i stopowych, których temperatura początku przemiany martenzytycznej Ms leży blisko temperatury pokojowej, w strukturze stali z reguły występuje znaczna ilość austenitu szczątkowego. Zawartość austenitu zależy więc od wielu czynników, takich jak: skład chemiczny, warunki austenityzowania, struktura stali przed hartowaniem, a także szybkość chłodzenia elementu i wiele innych [1-5]. Austenit ten jest trudno usunąć na drodze odpuszczania, nie powodując przy tym znacznego obniżenia twardości.

Kontrola zawartości austenitu jest dodatkowo także utrudniona w warunkach hartowania indukcyjnego walców, kiedy rozkład temperatury w głąb walca jest nierównomierny, a najwyższe wartości temperatury występują pod powierzchnią walca, a nie na samej powierzchni [2]. Ilość austenitu można obniżyć, kontynuując chłodzenie do wartości temperatury poniżej temperatury pokojowej. Nie zawsze daje to pożądany efekt, ponieważ może wystąpić zjawisko stabilizacji austenitu [2]. Decydujące znaczenie mają kinetyka przemiany martenzytycznej podczas końcowego hartowania, a także destabilizacja austenitu w podzerowych wartościach temperatury. Przy opracowywaniu technologii wytwarzania walców, oprócz wyżej opisanych zagadnień metaloznawczych, potrzebna jest też analiza procesów cieplnych, której zarys również przedstawiono w niniejszej pracy.

Materiał i metodyka badań

Badaniami objęto stale: NC7VL, NC7H3VL, NC7H5VL (tab. 1), przeznaczone na kute walce robocze do walcowania blach na zimno.

W badaniach mikrostruktury stali stosowano rutynowe procedury metalograficzne mikroskopii świetlnej, a także transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Do pomiaru zawartości austenitu stosowano rentgenograficzną metodę bezpośredniego porównania całkowitych intensywności pików dyfrakcyjnych od austenitu i martenzytu, stosując filtrowane promieniowanie lampy kobaltowej. Kinetykę przemiany fazowej A-M w podzerowych wartościach temperatury badano przy użyciu dylatometru optycznego wyposażonego w komorę do obróbki podzerowej. W laboratoryjnych próbach wymrażania próbkami modelowymi były elementy w kształcie odcinka koła symulujące fragment beczki walca. Wszystkie powierzchnie próbki modelowej, oprócz powierzchni walca, były zaizolowane termicznie. Do pomiaru temperatury stosowano termopary Fe-constantan, charakteryzujące się dużą siłą elektromotoryczną w niskich wartościach temperatury. Wartości temperatury rejestrowano na różnych głębokościach pod powierzchnią modelowego elementu walcowego. Opisane badania wykonano w Instytucie Metalurgii Żelaza (IMŻ) w Gliwicach.

Galeria

Zobacz więcej