KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 1

STALE OBRABIANE

CIEPLNNO-MECHANICZNIE

EWE III

2 godz.

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 2

UMOCNIENIE PRZEZ PRZEMIANY FAZOWE

Mechanizmy:

im niższa temperatura przemiany Austenit – Ferryt, tym:

-drobniejsze produkty przemiany

-Większa gęstość dyslokacji,

-Większa dyspersja wydzieleń,

-Większe przesycenie roztworu stałego.

Sposób wykorzystania:

-Obróbka cieplno-plastyczna,

-Ulepszanie cieplne.

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 3

Obróbka cieplno-plastyczna.

Zadania konwencjonalnej obróbki plastycznej –
nadanie stosownego kształtu.

Polega na:
•Podgrzaniu do 1200

0

C,

•Walcowaniu,
•Chłodzeniu na powietrzu.

Stal ma strukturę gruboziarnistą ( niskie
własności wytrzymałościowe i udarność).

Dla poprawienia sytuacji stosuje się
normalizowanie.

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 4

Drogi zastosowania

•Walcowanie normalizujące (100

0

C niżej od

walcowania konwencjonalnego – zgniot –
wydłużone ziarna – rekrystalizacja – drobne
ziarna), walcowanie końcowe w temp.
normalizacji (drobny austenit jako wynik
pełnej rekrystalizacji) – chłodzenie w
powietrzu. Stal ma Re= do 500MPa tyle co po
konwencjonalnym walcowaniu z normalizacją.

•Obróbka cieplno-plastyczna (walcowanie
wstępne poniżej walcowania normalizującego
– walcowanie końcowe w temperaturze
znacznie niższej dla ograniczenia
rekrystalizacji austenitu (Nb i Ti przesuwają
temperaturę rekrystalizacji w górę).

W czasie chłodzenia po walcowaniu przemiany
fazowe rozpoczynają się w silnie
odkształconym drobnoziarnistym austenicie
austenicie dużej gęstości dyslokacji.

Chłodzenie w powietrzu daje drobny ferryt i
małą ilość perlitu (stale niskoperlityczne), a
przy chłodzeniu strumieniem wody drobny
ferryt poligonalny lub iglasty z kainitem a
czaem martenzytem. Skutek Re= do 700MPa w
zależności od temperatury końca walcowania i
szybkości chłodzenia.

Dalszy wzrost własności uzyskuje się przez cieplno-plastyczne
kontrolowane walcowanie z wykorzystaniem efektu:

•Wzrostu udarności i wytrzymałości wskutek zmniejszenia średnicy
ziarna,

•Ograniczenia i/lub opóźnienia rekrystalizacji wskutek działania
mikrododatków (Nb, Ti).

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 5

Re

Re

Re

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 6

EN10113

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 7

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 8

Normy obejmujące stale
obrabiane termomechanicznie:

EN 10028-5 –urządzenia
ciśnieniowe

EN 10113-3 – stale konstrukcyjne
- wyroby

EN 10149-2 – stale do
kształtowania na zimno o
wysokiej wytrzymałości

M – obrabiane cieplno-plastycznie

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 9

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 10

Zachowanie się stali podczas spawania

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 11

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 12

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 13

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 14

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 15

Określanie czasu t

8/5

dla złącza spawanego

V – prędkość spawania,

Cos

φ –wsp.ółczynnik mocy

K2 –wsp. uwzględnienia sprawności nagrzewania
dla procesu spawania

F –wsp. Kształtu złącza

T –grubość materiału

Wartości wsp. K2 dla różnych metod spawania:

Metoda:

K2

SAW

1,0

MMA

0,8

MIG/MAG

0,8

TIG

0,6

PAW

0,6

Inne metody to:

-przy użyciu nomogramów,

-obliczenia według Rykalina.

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 16

Ulepszanie cieplne,

Ulepszanie cieplne = hartowanie + odpuszczanie

Wynik takiej obróbki cieplnej to struktura martenzytu odpuszczonego (sorbitu) lub bainitu
odpuszczonego.

Uzyskuje się Re = 450 – 1000MPa w zależności od:

-składu chemicznego,

-sposobu walcowania,

-sposobu prowadzenia obróbki cieplnej.

Najłatwiej uzyskać strukturę martenzytyczną zwiększając zawartość pierwiastków zwiększających
hartowność. Odbywa się to kosztem spawalności.

Najkorzystniejsze warunki uzyskuje się dla stali strukturze baintu lub martenzytu niskowęglowego.

KTMM i Spawalnictwa P.G

Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2_11 17

Typowe stale:

Bainityczna:

15HNMA – 0,15%C; 0,9%Mn;
0,35%Si; 0,6%Cr; 0,1%V; 0,005-
0,03%B Re=500MPa

15MBA – 0,15%C; 0,6%Mn; 0,35%Si;
0,05%V; 0,003%B Re=500MPa

Martenzytyczna: typowa stal T1:

14HNMBCu – 0,15%C; 0,5%Mn;
0,3%Si; 0,6%Cr; 0,%Mo; 0,05%V;
0,002%B; 0,4%Cu Re=700MPa

Bor (B) zastępuje Ni, V, Cr, Mn bez
pogorszenia spawalności i powoduje:

-rozdrobnienie ziarna,

-odtlenianie i odazotowanie stali,

-silne zwiększenie hartowności.

Do temperatury odpuszczania 600

0

C

stała twardość 32 - 38 HRC