W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu przyspieszonego chłodzenia po austenityzowaniu prętów o średnicy 180 mm ze stali konstrukcyjnej S355J2 na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne. Celem badań było opracowanie bazowych parametrów technologii obróbki cieplnej z wykorzystaniem ciepła pozostałego w prętach po walcowaniu na gorąco. Testy nagrzewania i chłodzenia prętów wykonano w urządzeniach wchodzących w skład linii do półprzemysłowej symulacji walcowania na gorąco, regulowanego chłodzenia i obróbki cieplnej (LPS-B) w Łukasiewicz - IMŻ. Wykonano następujące operacje chłodzenia po austenityzowaniu prętów: chłodzenie w spokojnym powietrzu, regulowane chłodzenie nadmuchem powietrza, mieszaniną wodno-powietrzną, natryskiem wody oraz chłodzenie zanurzeniowe w wodzie. Na podstawie wykonanych badań i analiz stwierdzono, że zastosowanie zoptymalizowanych wariantów przyspieszonego chłodzenia prowadzi do modyfikacji mikrostruktury oraz do rozdrobnienia ziarna, bez wytworzenia niepożądanych składników fazowych. W konsekwencji następuje podwyższenie właściwości mechanicznych (granicy plastyczności i udarności) powyżej poziomu uzyskiwanego w wyniku chłodzenia w spokojnym powietrzu, w tym w wyniku standardowego normalizowania. Wykonano wstępne próby przyspieszonego chłodzenia strumieniem powietrza prętów po austenityzowaniu w warunkach przemysłowych. Ostatecznym kryterium wyboru i wdrożenia w warunkach techniczno-technologicznych Huty Bankowa rodzaju technologii obróbki cieplnej prętów z wykorzystaniem ciepła po walcowaniu na gorąco, będzie ocena efektywności ekonomicznej przedsięwzięcia.
EN
The article presents the results of studies on the impact of accelerated cooling after the austenitisation of bars with a diameter of 180 mm made of structural steel S355J2 on the microstructure and mechanical properties. The aim of the research was to develop basic parameters of heat treatment technology using the heat remaining in the bars after hot rolling. Tests of heating and cooling of the bars were carried out in devices included in the line for semi-industrial hot rolling simulation, controlled cooling and heat treatment (LPS-B) at Łukasiewicz - IMŻ. The following cooling operations were performed after bar austenitisation: cooling in still air, controlled cooling with air blow, water-air mixture, water spraying and immersion cooling in water. Based on the research and analyses, it was found that the use of optimised variants of accelerated cooling leads to the modification of the microstructure and to grain refinement, without the formation of undesirable phase components. Consequently, the mechanical properties (yield strength and impact toughness) increase above the level obtained as a result of cooling in still air, including standard normalisation. Preliminary tests of accelerated air stream cooling of bars were carried out after austenitising in industrial conditions. The final criterion for selecting and implementing the type of technology for heat treatment of bars using heat after hot rolling in Huta Bankowa’s technical and technological conditions will be the assessment of the economic efficiency of the project.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł zawiera wyniki badań bezpośredniej obróbki cieplnej prętów o średnicy 200 mm ze stali S355J2. Zastosowanie wariantu chłodzenia o zoptymalizowanych parametrach bezpośrednio po walcowaniu na gorąco prętów pozwoliło na uzyskanie wartości granicy plastyczności i udarności KV-20°C porównywalnych z wartościami uzyskiwanymi w wyniku obróbki standardowego normalizowania. W wyniku wykonanych testów na przemysłowym stanowisku eksperymentalnym opracowano dane techniczne i technologiczne niezbędne do uruchomienia przemysłowej technologii normalizowania prętów o dużych przekrojach bezpośrednio po walcowaniu na gorąco.
EN
The paper contains the results of testing the direct heat treatment of 200 mm diameter bars made of the S355J2 steel. Tests of the accelerated cooling of the bars directly after hot rolling were carried out using experimental site in Huta Bankowa, within the framework of the research project financially supported by the POIR fund. The application of cooling with optimized parameters directly after the hot rolling of the bars resulted in obtaining the values of yield stress and KV-20°C fracture toughness comparable with the values produced by the standard normalizing treatment. As a result of the tests performed at the industrial experimental site the technical and technological data were prepared that are necessary for the start-up of an industrial technology of normalizing large-diameter bars directly after hot rolling.
Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i analiz teoretycznych dotyczących mechanizmów mikrostrukturalnych powodujących umocnienie prętów ze stali S355J2 i C45R o średnicy 180 mm w wyniku zastosowania przyspieszonego chłodzenia z zakresu austenitu. Ustalono zależności pomiędzy parametrami przyspieszonego chłodzenia a uzyskanymi zmianami mikrostruktury i właściwości mechanicznych. W stosunku do obróbki standardowego normalizowania z chłodzeniem w spokojnym powietrzu, przyspieszone chłodzenie w zakresie dyfuzyjnych przemian fazowych spowodowało istotne rozdrobnienie ziarna składników mikrostrukturalnych i zmiany składu fazowego, prowadzące do podwyższenia granicy plastyczności prętów ze stali S355J2 o 35-55 MPa, a prętów ze stali C45R o 80-100 MPa. W przypadku stali S355J2 głównym zidentyfikowanym czynnikiem umacniającym było rozdrobnienie ziarna ferrytu, natomiast w przypadku stali C45R umocnienie było spowodowane głównie zwiększeniem udziału w mikrostrukturze perlitu i - w drugiej kolejności - zmniejszeniem odległości międzypłytkowej w perlicie.
EN
Results of experimental investigations and theoretical analyses concerning the microstructural mechanisms causing strengthening of 180 mm diameter bars made of steels S355J2 and C45R, as a result of application of accelerated cooling from the austenite range, are presented. Relationships between parameters of accelerated cooling and obtained changes in microstructure and mechanical properties have been determined. As compared to standard normalising treatment comprising cooling in still air, the accelerated cooling through diffusive phase transformation range caused substantial grain refinement of microstructural constituents and changes in phase composition leading to increases in yield strength of bars made of S355J2 steel by 35-55 MPa and bars made of steel C45R by 80-100 MPa. In the case of steel S355J2 the main identified strengthening factor was refinement of ferrite grains and in the case of steel C45R the trengthening was mainly the result of an increase of pearlite content in microstructure and - in second place - by decreasing of the interlamellar spacing in pearlite.
The paper contains the results of microstructure investigation and measurement of mechanical properties of five batches of 5.5 mm diameter wire rod made of 0.7%C-0.60/0.70%Mn (C70D2/C72D2) carbon-manganese pearlitic steel, manufactured by five producers. The paper presents the analysis aimed at determining the values of parameters characterising the microstructure and mechanical properties of the wire rod allowing drawing with total a cross section reduction above 90%. The required values of wire rod microstructural parameters were determined on the assumption that they are achievable in existing contemporary production lines for wire rod rolling and controlled cooling after rolling. Physical drawing simulations, a wide range of quantitative microstructure tests using light microscopy and scanning electron microscopy, and measurement of mechanical properties were performed. Drawability verification trials with large cross section reduction were performed in an industrial wire drawing plant.
PL
Artykuł zawiera wyniki badań mikrostruktury i pomiarów właściwości mechanicznych pięciu partii walcówki ze stali perlitycznej węglowo-manganowej 0,7%C-0,60/0,70%Mn (C70D2/C72D2) o średnicy 5,5 mm, wytworzonych przez pięciu producentów. Przedstawiono analizę mającą na celu ustalenie wartości parametrów charakteryzujących mikrostrukturę i właściwości mechaniczne walcówki, umożliwiające zastosowanie w procesie ciągnienia sumarycznego odkształcenia powyżej 90%. Wymagane wartości parametrów mikrostrukturalnych walcówki ustalono dla warunków możliwych do uzyskania w istniejących współczesnych liniach walcowania i regulowanego chłodzenia po walcowaniu. Wykonano symulacje fizyczne ciągnienia, szeroki zakres ilościowych badań mikrostruktury metodami mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej oraz pomiary właściwości mechanicznych. Próby weryfikacyjne podatności do ciągnienia z dużym odkształceniem sumarycznym wykonano w przemysłowej ciągarni drutu.
W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu przyspieszonego chłodzenia po austenityzowaniu prętów o średnicy 180 mm ze stali konstrukcyjnej C45 na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne. Testy nagrzewania i chłodzenia prętów wykonano w urządzeniach wchodzących w skład linii do półprzemysłowej symulacji walcowania na gorąco, regulowanego chłodzenia i obróbki cieplnej (LPS-B) w Łukasiewicz-IMŻ. Na podstawie wykonanych badań i analiz stwierdzono, że zastosowanie zoptymalizowanych wariantów przyspieszonego chłodzenia prowadzi do istotnej modyfikacji mikrostruktury oraz do rozdrobnienia ziarna, bez wytworzenia niepożądanych składników fazowych. W konsekwencji następuje znaczne podwyższenie właściwości mechanicznych (wytrzymałości, granicy plastyczności i udarności) powyżej poziomu uzyskiwanego w wyniku chłodzenia w spokojnym powietrzu, w tym w wyniku standardowego normalizowania.
EN
In the paper the results of investigations of the effect of accelerated cooling after the austenitisation of bars with a diameter of 180 mm made of structural steel C45 on the microstructure and mechanical properties are presented. Tests of heating and cooling of the bars were carried out in devices included in the line for semi-industrial hot rolling simulation, controlled cooling and heat treatment (LPS-B) at Łukasiewicz – IMŻ. Based on the accomplished research and analyses it was found that the use of optimised variants of accelerated cooling leads to the significant modification of the microstructure and to grain refinement, without the formation of undesirable phase components. Consequently, the mechanical properties (strength, yield strength and impact toughness) increased considerably above the level obtained as a result of cooling in still air, including standard normalisation.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.