1. No category

VÄRMEBEHANDLAD STÅNG FRÅN OVAKO
VARFÖR VÄRMEBEHANDLING?
•
•
•
•
•
GÖRA HÅRT (HÄRDA)
GÖRA MJUKT (GLÖDGA)
GÖRA SEGT (SEGHÄRDA, NORMALISERA)
FÖRBÄTTRA SKÄRBARHETEN (ETAPPGLÖDGA)
TA BORT SPÄNNINGAR
(AVSPÄNNINGSGLÖDGNING)
NORMALISERING
• Austenisering i ca. 850-900oC, kylning i luft
– I princip leder normalisering till samma struktur som efter
enbart valsning, men en betydligt finare kornstorlek, vilket
ökar stålets seghet
– Normalisering görs främst i ferritisk-perlitiska stål
– Feriitisk-perlitiska mikrolegerade ståls hållfasthet går ned
ca. 50 MPa vid normalisering
– Mikrolegerade konstruktionsstål (t.ex Ovako 520/S355J2)
är tillräckligt sega i enbart valsat tillstånd, kan levereras i
tillstånd +N enbart valsade
– I vissa gränsfall används normalisering för att göra
strukturen jämnare och hårdhetsspridningen mindre för
skärande bearbetning
HÄRDNING
-VÄRMNING CA. 850 – 900oC
(strukturen blir omvandlad
till austenit)
-SNABB KYLNING I VATTEN,
ELLER OLJA, (strukturen
omvandlas helt eller delvis
till hård och oftast spröd
martensit)
-HÅRDHETEN EFTER
HÄRDNING BEROR PÅ
C% OCH HÄRDBARHETEN
Olegerat C45E, SS1672 härdning i vatten
Ø75 mm
Ø50 mm
Ø25 mm
Ø13 mm Ø10mm
Hårdhet
HRC
70
60
50
40
30
20
SEGHÄRDNING
• Efter härdning i vatten eller olja anlöps materialet omedelbart
1 – 3 h i temperatur mellan 500 – 700oC.
– Den hårda och spröda martensiten mjuknar och blir segare
– Man får en ypperlig kombination av god hållfasthet /seghet
– Hållfastheten (hårdheten) kan regleras med anlöpningstemperatur och tid, som kan utläsas från anlöpningsdiagram
– De olika seghärdningsstålens hållfasthetskrav för olika
dimensioner baserar sig på stålens härdbarhet
SEGHÄRDNINGSSTÅLENS HÄRDBARHET
Jominydiagram för seghärdningsstål
60
55
Hårdhet HRC
50
45
CK45 (SS1672)
25CrMo4 (SS2225)
40
34CrMo4(SS2234)
42CrMo4(SS2244)
35
34CrNiMo6(SS2541)
30CrNiMo8
30
25
20
0
10
20
30
40
Avstånd från kyld ända, mm
50
60
SEGHÄRDNINGSSTÅL ANALYS
SEGHÄRDNINGSSTÅL ENLIGT SS OCH EN 10083, SAMMANSÄTTNING
C%
Si %
Mn %
P%
S %*
Cr %
Mo %
Ni %
SS11672
0,42/0,50
0,10/0,40
0,50/0,80
max 0,035
max 0,035
CK 45E
0,42/0,50
max 0,40
0,50/0,80
max 0,030
max 0,035
max 0,40
max 0,10
max 0,40
SS2225
0,22/0,29
0,10/0,40
0,60/0,90
max 0,035
max 0,035
0,90/1,20
0,15/0,30
25CrMo4
0,22/0,29
max 0,40
0,60/0,90
max 0,025
max 0,035
0,90/1,20
0,15/0,30
SS2244
0,38/0,45
0,10/0,40
0,60/0,90
max 0,035
max 0,035
0,90/1,20
0,15/0,30
42CrMo4
0,38/0,45
max 0,40
0,60/0,90
max 0,025
max 0,035
0,90/1,20
0,15/0,30
SS2541
0,32/0,39
0,10/0,40
0,50/0,80
max 0,035
max 0,035
1,30/1,70
0,15/0,30
1,30/1,70
34CrNiMo6
0,30/0,38
max 0,40
0,50/0,80
max 0,025
max 0,035
1,30/1,70
0,15/0,30
1,30/1,70
30CrNiMo8
0,26/0,34
max 0,40
0,50/0,80
max 0,025
max 0,035
1,80/2,20
0,30/0,50
1,80/2,20
*CK45R, 25CrMoS4, 42CrMoS4 har S 0,020/0,040 %
SEGHÄRDNINGSSTÅL ENLIGT EN 10083-3, MIN.
BROTTGRÄNS Rm, N/mm2
1300
>1200 för hårt för riktning av stång efter seghärdningen
1200
Brottgräns Rm, N/mm2
1100
1000
900
25CrMo4
42CrMo4
800
34CrNiMo6
30CrNiMo8
700
600
500
400
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Rundstångs diameter, mm
180
200
220
240
260
SEGHÄRDNINGSSTÅL ENLIGT SS-NORM, MIN.
BROTTGRÄNS Rm, N/mm2
1300
1200
Brottgräns Rm, N/mm2
1100
SS2225-06
1000
SS2225-03
SS2225-04
900
SS2225-05
SS2244-04
800
SS2244-05
SS2541-08
700
SS2541-03
SS2541-05
SS2541-04
600
500
400
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Rundstångs diameter, mm
180
200
220
240
260
EXEMPEL PÅ JÄMFÖRBARA TIILSTÅND SS OCH EN
TYPISKA OVAKO M-STÅLS VÄRDEN SEGHÄRDAD STÅNG
STÅL
Diam. mm
Rm min N/mm2
Re min N/mm2
A min %
Z min %
KV min J
Hårdhet HB
SS2225-03
max. 100
700...850
500
17
60
-
205-250
SS2225-04
max. 100
800…950
600
15
55
25CrMo4
>40..100
700…850
450
15
60
50
-
OVAKO
>40..100
800
660
18,5
65
140
250
SS2244-04
max. 160
800…950
600
14
55
42CrMo4
>100…160
800…950
550
13
50
35
-
OVAKO
>100…160
860
710
17,5
58
95
270
SS2541-03
max. 250
900…1100
700
12
45
34CrNiMo6
>100…160
900…1100
700
12
55
45
-
OVAKO
>100…160
990
865
15,5
59
72
310
235-285
-
235-285
270-325
Brottgräns-hårdhetskrav SS-norm
-
Vid konstruktion av komponenter är oftast hållfasthetskraven primära,
hårdhetskraven härleds från brottgränsen
-
Hårdhet enkel att mäta jämfört med hållfasthet, t.ex. vid kvalitetskontroll och
vid övervakning av värmebehandling
-
SS seghärdningsstålen har både brottgäns och hårdhetskrav, t.ex SS2541-03
Rm 900 -1100 N/mm2, HB 270-325
-
Gammal omvandlingstabell för stål ger hårdheten 267- 325 HB
-
Denna omvandling stämmer inte för seghärdat stål, den stämmer endast för
obehandlat, glödgat eller normaliserat stål
-
Ny standard för omvandling av hårdhetsvärden EN ISO 18265 från 2004,
egen tabell för seghärdat stål
Omvandling av brottgränskrav till hårdhet enligt
EN ISO 18265, HB ny seghärdat
400
Hårdhet HBW
350
300
HB gammal
HB ny
250
200
150
600
650
700
750
800
850
900
950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300
Brottgräns, Rm N/mm2
SEGHÄRDADE STÅL FÖR BULT
NY BULTNORM ISO 898-1:2009
Ovako levererar stål färdigt seghärdat enligt klass 8.8 eller 10.9
testat enligt stålnorm (bultnormens krav är relaterade till
gängans diameter)
Nya krav i bultnormen 2009:
-P och S max 0,025% (från max 0,035%)
-Slagseghetskrav KV-20oC min 27 J (från KU+20oC min 27J)
-krav på min 90% martensit i centrum även för 8.8 (tidigare endast
för 10.9)
Bultnormen gäller enbart upp till gängmått M39, men man
hänvisar ofta till denna norm även för grövre dimensioner
OLIKA BULTSTÅL
STEEL/CLASS
8.8
10.9
42CrMo4
B7 1)
L7 1)
42CrMo4
34CrNiMo6
STANDARD
ISO 898-1
ISO 898-1
EN10269
ASTM A 193
ASTM A320
EN10083-3
EN10083-3
DIA, max mm
M39
M39
M64
65
40
40
Rm min, N/mm2
830
1040
860
860
1000
1100
1200
1300
750
900
11
10
45
45
Rm max, N/mm2
Rp0,2 min, N/mm2
860
1060
660
940
730
A4 min %
720
725
16
16
A5 min %
12
9
14
Z min %
52
48
50
HB min
242
304
HB max
318
361
Impact KV min. J
27
27
27 / 40
27
35
45
Temp. oC
-20
-20
-100 / -40
-101
+20
+20
1) B7 och L7 motsvarar AISI 4140 ~42CrMo4 analysmässigt
50
50
321
321
FÄRDIGT SEGHÄRDAD STÅNG - SEGHÄRDNING
AV BEARBETAD KOMPONENT
Kostnad: Färdigt seghärdat blir billigare
Skärbarhet: Ofta ojämn hårdhet enbart valsat, ger problem vid
skärande bearbetning, seghärdat material har jämna
egenskaper och därför bättre att bearbeta (M-stål)
Formförändringar: inga formförändringar efter bearbetningen
Sprickor: Större risk för härdsprickor vid härdning av bearbetad
detalj med varierande godstjocklek
Seghärdad stång Rm > 1200 N/mm2 kan inte riktas,
induktionshärdad från Ovako Hällefors en lösning
NÅGRA EGENSKAPER I SEGHÄRDAD STÅNG
SVETSBARHET: På grund av den höga härdbarheten och
relativt höga kolhalten bildas lätt spröd martensit vid svetsen
vilket kan ge sprickor. Minst härdbara 25CrMo4/SS2225 är
lättast att svetsa i. Om man måste svetsa bör materialet
förvärmas för att dämpa kyleffekten i svetsområdet.
INDUKTIONSHÄRDNING: Bäst lämpad är 42CrMo4/SS2244.
Man kommer upp i över 55 HRC ythårdhet. Även andra
seghärdningsstål kan induktionshärdas, men hårdheten blir
inte lika hög. Seghärdad utgångsstruktur ger högre hårdhet än
glödgad.
GLÖDGNING
• SFÄROIDISERANDE GLÖDGNING FÖR MJUKAST MÖJLIGA
RESULTAT (t.ex. för kallformning av seg- och
sätthärdningsstål, skärande bearbetning av högkolhaltigt stål)
– Temperatur i början något över omvandlingstemperaturen
A1 (ca. 720oC)
– Långsam kylning mot ca. 600-650oC
– Idealstrukturen mjuk ferritmatris med jämnt fördelade
globulära karbider
– Hårdhet i lågkolhaltigt stål under 140 HB, högkolhaltigt
under 200 HB
– Behandlingstid 15 – 30 h
– Kräver noggrann kontroll av temperaturerna i processen
GLÖDGNING
• UNDERKRITISK GLÖDGNING (nedanför
omvandlingstemperaturen A1) TYPISKT 680oC
– Hårdheten sänks med ökad hålltid, typiskt 5 – 20 h
– För skärande bearbetning
– För kallklippning eller sågning
– Mindre krävande process, men ger inte lika låg hårdhet
som överkritisk sfäroidiserande glödgning
ETAPPGLÖDGNING
• AUSTENISERING 850 – 900oC VAREFTER HÅLLNING I
”PERLITNOSEN” CA. 650oC 1 – 5 h.
– För att få en helt ferritisk-perlitisk relativt mjuk struktur som
är lätt att bearbeta (bra spånbrytning, liten förslitning)
– Används främst för mera legerade sätthärdningsstål som
vid luftkylning är för hårda pga. inslag av härdstrukturer
– hårdheten i den ferritisk-perlitiska strukturen beror på
andelen perlit (kolhalten)
– För kort hålltid kan leda till härdning och ojämn hårdhet om
inte all austenit hunnit omvandlas när materialet tas ut ur
ugnen
AVSPÄNNINGSGLÖDGNING
• Relativt kort glödgning under A1, t.ex. 1- 2 h i 500 – 650oC
• löser ut spänningar från riktning och tidigare
värmebehandlingar utan att påverka de mekaniska
egenskaperna nämnvärt
• mjukar upp kalldeformerade hårda partier, t.ex. hård ythud
efter svarvning och riktpolering
• i seghärdat stål görs glödgningen vid en temperatur som är
lägre än anlöpningstemperaturen vid själva seghärdningen för
att inte de mekaniska egenskaperna skall ändras
NY HÄRDUGN I SEGHÄRDNINGSLINJEN I
IMATRA FRÅN SARLIN
2009