Zrychlené mikrostrukturní děje při nových procesech tepelného a termomechanického zpracování

Abstract

V současné době je snaha zefektivňovat stávající procesy a technologie z důvodu zvýšení konkurenceschopnosti na trhu, časové a energetické náročnosti. Sferoidizace karbidů je z důvodu difúze velice časově a energeticky náročný proces, proto se tato disertační práce zabývala zrychlenými mikrostrukturními ději při nových procesech tepelného a termomechanického zpracování za účelem sferoidizace karbidů. Literární rešerše byla věnována především mechanismům a teoriím spojených se sferoidizací karbidů v ocelích. Velká část rešerše se zabývala činiteli, které ovlivňují sferoidizaci karbidů v průběhu termomechanického a tepelného zpracování. Experimentální program této práce byl zaměřen na zrychlené mikrostrukturní jevy při termomechanickém a tepelném zpracování středně uhlíkové konstrukční oceli C45 a ložiskové oceli 100CrMnSi6-4. Proces, který byl v této práci vyvíjen, byl ve výzkumné organizaci COMTES FHT a.s. patentován a byl nazván ASR procesem (Accelerated Spheroidisation and Refinement). Důležitým faktorem byla časová úspora, tedy snaha o nahrazení konvenčních dlouhodobých procesů tepelného zpracování významně kratšími režimy zpracování. Hlavním cílem experimentálního programu byla optimalizace parametrů zpracování a sledování vlivu těchto parametrů na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti oceli. Pro provedení experimentů termomechanického zpracování byly použity hydraulický kovací lis a laboratorní válcovací stolice. Optimalizovanými parametry byly průběh teploty a intenzita vložené deformace. Tepelné zpracování bylo provedeno v termomechanickém simulátoru, indukčním ohřevem v kalicím dilatometru nebo ve středofrekvenčním měniči kmitočtu. Optimalizovanými parametry zpracování byla především teplota ohřevu, délka teplotní prodlevy, počet teplotních cyklů, rychlost ohřevu a rychlost ochlazování. V experimentálním tepelném zpracování byla také pozornost věnována mikrostrukturám a vlastnostem finální součásti ložiskové oceli po kalení a popouštění. Sledován byl vliv velikosti karbidů a původního austenitického zrna po ASR procesu na finální vlastnosti oceli v porovnání s konvenčním zpracováním. V případě vhodně zvolených parametrů zpracování, bylo dosaženo homogenní struktury s jemnými globulárními karbidy ve feritické matrici během několika jednotek minut. Jemné karbidy a menší velikost původního austenitického zrna, v porovnání s konvenčním zpracováním, zajistily vznik jemnějšího martenzitu po kalení a popouštění. To se projevilo v menším opotřebení a výrazně vyšší životnosti finální ložiskové součásti.