NO800047L - Fremgangsmaate for forandring av en traadstrengs styrkeegenskaper - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte for fremstilling av tråd med bedret styrke, spesielt for fremstilling av visse tråder med bedret strekkfasthet og torsjonsflytegrense.

De kjemiske sammensetninger av de metallegeringer som bero-? res av oppfinnelsen er kjent. Aktuelle legeringer er angitt i "Steel Products Manual: Stainless and Heat Resisting Steels", utgitt av American Iron and Steel Institute (AISI), Washington, D.C., USA i 1974 og betegnet som austenittiske med den ytterligere forutsetning at disse legeringer i det minste i utgangs-punktet har en Md-temperatur som ikke er hoyere enn ca. 100°C (dvs pluss 100°C) og en Ms-temperatur som ikke er hoyere enn

- 100°C. Det vil fremgå at AISI's seriebetegnelser 200 og 300 er av interesse i denne forbindelse. Andre legeringer som kan komme på tale må være austenittiske og ha de angitte Md- og Ms-temperaturer. Disse legeringene omfatter visse mangansubstituerte, ikke rustfrie legeringer som inneholder jern, mangan, krom og karbon, f.eks. de som er angitt i DIN (tysk standard) X40 Mn Cr 18 og X40 Mn Gr 22 og beskrevet på sidene 655 og 656 i Metallic

Materials Specification Handbook, utgitt av E & FN Spon Ltd., London 1972.

Betegnelsen "austenittisk" angir den krystallinske mikrostruktur av legeringen som austenittisk når i det minste ca. 95 volnam-% av mikrostrukturen har en fkubisk flatesentrert struktur. Slike legeringer kan sies å være overveiende i austenittisk fase. Det forutsettes at de aktuelle legeringer befinner seg i overveiende austenittisk fase ved den temperatur som oppretthol-des ved gjennomforing av forste deform<asjonstrinn,-uansett tidligere bearbeiding eller temperatur, dvs at det metall eller le-geringsmateriale som utsettes for forste deformasjonstrinn tid ligere kan ha blitt giddet, men er i det vesentlige austenittisk når forste trinn gjennomfores.

Den andre mikrostruktur som er aktuell i denne forbindelse er en kubisk romsentrert struktur og kalles martensittisk.■Når minst 95 volum-% av strukturen er martensittisk, betegnes legeringen som overveiende i martensitt-fase.

Mikrostrukturen kan selvsagt både omfatte en austenitt-fase og en martensitt-fase og behandlingen som vil bli omtalt her både under henvisning til teknikkens stilling og til foreliggende oppfinnelse gjelder da omforming av i det minste en del av den austenittiske til martensittisk fase, slik at den behandlede legerings mikrostruktur endres.

"Md"- temperaturen defineres som den temperatur over hvilken ingen martensittisk omdanning vil finne sted, uansett omfanget av den mekaniske deformasjon som metallet eller legeringen utsettes for. Den kan bestemmes ved en enkel og konvensjonell strekktest som gjennomfores ved forskjellige temperaturer.

"Ms"-temperaturen defineres som den temperatur, der martensittisk omdanning begynner å skje spontant, dvs uten mekanisk deformasjonspåvirkning. Ms-temperaturen kan også bestemmes med konvensjonelle tester.

Noen eksempler på Md-temperaturen er angitt nedenfor:

Ståltypene 301, 302, 304 og 304L har Ms-temperaturer under -196°C.

Som nevnt, er den angitte deformasjongen mekanisk deformasjon og den finner sted i det plastiske deformasjonsområde som folger etter området for elastisk deformasjon. Den forårsakes av at materialet utsettes for tilstrekkelig stort strekk ut over dets elastisitetsgrense til at hele eller deler av emnet endrer form.

Ifolge US patentskrift 4 042 421 med titelen "A Method For Providing Strong Tough Metal Alloys" oppnås stor styrke og seig het, likesom hoy torsjonsflytegrense i tråd ved deformasjon ved omgivelsestemperaturer og uniaksial strekking ved kryogene temperaturer.

Styrken kan lett bestemmes ved en enkel uniaksial strekktest som omtalt i AS TM standard method E-8. Denne metode fremgår av del 10 i årboken for 1975 for ASTM Standards, utgitt av American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Pa, USA. Resultatene av denne test på et materiale kan angis ved konvensjonell flytegrense, strekkfasthet og" total forlengelse av materialet: (a) den konvensjonelle flytegrense angir den belastning der materialet viser et spesifisert begrensende avvik fra proporsjonaliteten mellom spenning og•forlengelse. I denne beskrivelse bestemmes det begrensende avvik av målemetoden med en spesifisert 0,2 % forlengelse* (b) strekkfastheten angir.den maksimale strekkbelastning som materialet er i stand til å tåle (strekkfastheten er forholdet mellom den maksimale belastning under en strekktest som gjennomfores til brudd av provens opprinnelige tverrsnittsareal); og (c) den totale forlengelse angir okningen av målelengden av en prove som testes til brudd, uttrykt i prosentvis andel av den opprinnelige målelengde. Det observe-res generelt at når flytegrensen og strekkfastheten av metallis-ke materialer okes ved metallurgiske prosesser, avtar den totale forlengelse. ;For at tråd skal være tilfredsstillende til Bruk i sterkt belastede strukturer, er det også viktig at tråden har passende motstandsevne mot sprobrudd (seighet). I så henseende har metallurgiske undersøkelser vist at skarpe sprekker kan konsentrere de påforte belastninger til en materialmanifold og det viste seg at materialets,atferd under slike belastningskonsentrasjoner ved sprekkspisser i hoy grad bestemmer om materialet er formbart eller sprott. Bruddseighet av et materiale er et mål på dets mot-stand mot sprobrudd i nærvær av skarpe sprekker. ;Forsjonsflytegrensen for tråd kan bestemmes ved vridning av en bestemt trådåengde over okende vinkler og registrering av tidspunktet for forste varige vinkeldeformasjon. En 2% torsjons-flytegrense defineres som den skjærspenning som opptrer ved tråd-overflaten når denne vris over en tilstrekkelig vinkel til å forårsake en 2% permanent vinkelforskyvning. En tilsvarende definisjon gjelder for en 5% torsjonsf lytegrense.' Det er onskelig at torsjonsflytegrensen for en tråd som benyttes som fjærtråd er så hoy som mulig i forhold til trådens strekkfasthet. ;Trådanvendelser hvor den hoyeste styrke-seighet-torsjons-flytegrense-kombinasjon er en forutsetning er f.eks. anvendelse for spiralfjærer, som trykk- og strekkfjærer. ;I ovennevnte US patentskrift 4 042 421 ble det bemerket at prosessen som kombinerer forspenning (prestrain) og lavtempera-turdeformasjon er bedre enn trådtrekking ved lave temperaturer, hvilket i og for seg har fordelene ved (i) å gi storre strekkfasthet, uavhengig av trådens diameter, enn trekking ved lave temperaturer, hvor strekkfastheten er nær knyttet til diameteren, dvs jo storre diameter, desto lavere strekkfasthet; (ii) gi bedret torsjons-flytegrense og (iii) eliminere behovet for smb-remidler. ;Strekking defineres som deformasjon av emner, f.eks. tråd, der en dimensjon, lengderetningen, er mye storre enn de ovrige dimensjoner. Denne deformasjon omfatter utovelse av krefter i lengderetningen, slik at i det vesentlige hele emnets tverrsnitt befinner seg under jevn uniaksial strekkbelastning under deformasjonen. Strekkbelastningene er store nok til å medfbre permanent plastisk deformasjon av emnet og belastningen beskrives i strekk-prosent. Ettersom betegnelsen "strekking" i denne kontekst står i motsetning til andre deformasjonsprosesser, som trekking, som omfatter multiaksiale belastningstilstander, er betegnelsen "uniaksial strekking" brukt for å fremheve forskjellen, fordi tråd-forlengelse i lengderetningen under trekking gjennom en trekkform skjer under påvirkning av kompresjonsbelastninger på tvers av lengderetningen. ;Det andre trinn som foreslås ved et kjent, foretrukket utfo-relseseksempel kan betegnes som et ikke-trekketrinn for å under-streke betydningen av uniaksial strekking og utelukke de teknikker der emnet ikke blir jevnt styrket, dvs der hudpartiet for-sterkes meget, mens.kjernepartiet styrkes i langt mindre grad, slik at den trukne tråds strekkfasthet begrenses til verdien av brudd på hudpartiet. Denne mangel ved trykne tråder medfbref ytterligere problemer ved en spesiell anvendelse, dvs for spi-ralf jærer, der formbarheten er av spesiell interesse. I dette tilfelle må hudpartiet være tilstrekkelig formbart til å motstå vikling om en spindel med en diameter som er i det minste lik trådens diameter, uten at trådhuden brister. Uheldigvis forer fastning av huden under trekkingen til at huden blir mer sprb og mindre formbar. ;Lavtemperatur-strekking viser seg å bedre strekkfastheten;og formbarheten, likesom torsjons- og tretthetsegenskapene. Forspenningstrinnet gir ytterligere bedret strekkfasthet og seighet av trådert,slik at trådmaterialet får ytterligere bedret kvali-tet. ;Det har vist seg at kryogen strekking har flere praktiske begrensninger. ;For å overvinne disse mangler er man gått tilbake til kryogen trekking med en modifikasjon som reduserer brudd til et minimum og optimaliserer jevn belastbarhet, gir tråd med jevn diameter og eliminerer kalibrering. Ved denne fremgangsmåte for modifisert kryogen trekking benyttes mottrekk. Dette er beskrevet i US patentsoknad 902 567 av 3. mai 1978, "A Method for Providing Strong Wire". I nevnte sbknad defineres oppfinnelsen som en fremgangsmåte, der en tråd som er sammensatt av en austenittisk metallegering fra en gruppe som består av rustfrie stållegeringer i AISI 200 og 300 seriene og legeringer av ikke-rustfritt stål som inneholder jern, mangan, krom og karbon, hvilke legeringer ikke har hoyere Md-temperatur enn ca. 100°C og ikke hoyere Ms-temperatur enn ca. -100°C, utsettes for behandling i folgende trinn: (a) deformasjon av tråden ved et strekk på minst ca. 10% og en temperatur i området ca. Md -50°C til ca. Md +50°C, der Md-temperaturen er den temperatur ved hvilken legeringen gjennomgår deformasjon på en slik måte at tråden har en martensitt-fase på opp til ca. 10 volum-% og en austenitt-fase på i det minste ca. - o 90 volum-% og en flytegrense i området ca. ^9139,9-16170,6 kp/cm . (b) avkjoling av tråden til en temperatur som ikke er hoyere enn ca. -75°C og (c) trekking av den avkjolte tråd gjennom en form under mottrekk, (i) der mottrekket på tråden like for den trer inn i for-- - — — 2 ;men er minst 4956,6 kp/cm og (ii) der trådens tverrsnittsflate reduseres med en andel i storrelsesorden ca. 7 til ca. 25% på ;en slik måte at tråden har en martensitt-fase på i det minste ca. ;50 ?Svolum-% og en austenittfase på minst ca. 10 colum-%.;Den def ormas jonsbelastning som utoves i trinn (a) vil .£i denne sbknad også bli kalt forspenning (prestrain). ;Den endelige optimalisering av styrkeegenskapene oppnås ved at tråden utsettes for konvensjonell utherding ved en temperatur ;i området ca. 350°C til ca. 450°C.;De legeringer for hvilke fremgangsmåten er tilpasset, er omtalt ovenfor og er kjente. Legeringer i AISI serie 300 foretrekkes, særlig AISI 302, som inneholder C, Ni, Cr og Mn. For anvendelse som fjærtråd foreslås at legering 302 benyttes og at visse komponenter i legering 302 ligger innenfor folgende ramme (i vekt-%): nikkel 8,0 til 9,0; krom 17,5-19,0; karbon 0,085-0,115; mangan mindre enn 1; silikon 0,2-0,5; nitrogen 0,02-0,08; molybden mindre enn 0,6; svovel mindre enn 0,01; fosfor mindre enn 0,035. Det er onskelig at inneslutninger er redusert til et minimum. ;Deformasjonen er mekanisk og finner sted i det område som;er kjent som området for plastisk deformasjon. De mekaniske de-formasjonsteknikker som kan benyttes både i forste og andre deformasjonstrinn, trinn (a) og (c) er igjen konvensjonelle på samme måte som apparaturen for gjennomforing av disse teknikker. ;Deformasjonene er naturligvis tilstrekkelige til å gi de angitte andeler av martensitt og austenitt, som forst bestemmes med konvensjonelle analyseteknikker, som rontgenstrålediffrak-sjon eller magnetiske målinger, og deretter på grunnlag av operatorens erfaring med de forskjellige legeringer etter deformasjon i de angitte temperaturområder. For mer noyaktig definisjon av deformasjonen i trinn (a), som f.eks. kan gjennpmfores ved strekking eller trekking, er den uttrykt som strekk. Skjont det strekk som finner sted under prosessdeformasjon vanligvis er mer sammensatt enn det som skjer ved en enkel strekkprove, har det vist seg at de styrkende virkninger som skjer under komples deformasjon i de materialer som oppfinnelsen gjelder, kan vurderes ut fra de observerte styrkende virkninger under en enkel strekkprove ved bruk av "ekvivalent uniaksialt"strekk eller "effektivt" strekk, som f.eks. angitt i "Mechanical Metallurgy" av G.e. Dieter jr., utgitt av McGraw-Hill Book Company (1961), side 66. ;Der et deformasjonstrinn gjennomfores ved trekking gjennom en form, beskrives deformasjonsgraden konvensjonelt ved reduksjon av trådens tverrsnittsflate etter at den har passert gjennom formen. Denne flatereduksjon (RA) er relatert til det ekvi-valente uniaksiale strekk (E) ved formelen: ; Det minste strekk i trinn (a) deformasjonen er minst ca. 10%. Det er ingen ovre grense for strekkprosenten, bortsett fra rent praktiske hensyn, idet forandringen i mikrostrukturen og styrke-seighetsegenskapene blir minimal ved et bestemt punkt og det selvsagt er en grense, hvor det inntrer brudd i materialet. Iallfall er det foreslåtte strekkområde i dette forste trinn fra ca. 10 til ca. 80% og fortrinnsvis ca. 20 til ca. 60%. ;Som nevnt er utgangslegeringen som benyttes i prosessen i det minste ca. 95 volum-% austenitt og resten er martensitt. Under deformasjonen i trinn (a) (eller forspenningen) kan legeringen endres noe når det gjelder mikrostrukturen, slik» at 0 til ca. 10 volum-% befinner seg i martensitt-fase og ca. 90 til ca. 100 volum-% befinner seg i austenitt-fase. Fortrinnsvis foreligger det 0 til ca. 5 volum-% martensitt-fase og ca. 95 til ca. 100 volum-% austenitt-fase. ;Forspenningstrinnet gjennomfbres ved en temperatur i området ca. Md-o50°C til ca. Md+v60<o>C, fortrinnsvis ca. Md-r210°C til ca. Md + 10°C. Nevnte Md-temperatur gjelder den aktuelle legering som gjennomgår deformasjon. Når Md-temperaturen f .eks. er 43°C, vil Md- 50°C svare til -7°C og Md+ 50°C vil svare til 93°C. De aktuelle legeringer betraktes som stabile, dvs. austenittisk stabile, ..ved disse f brste-trinns temperaturer, skjbnt de gjennomgår ©de ovenfor angitte endringer når de utsettes for deformasjon. ;I tillegg til å tilveiebringe et strekk i trinn (a) som vil gi defe nbdvendige martensitt-austenitt-innhold, justeres strekket ytterligere for å gi styrke i området 9139,9-16170,6 kp/cm • Disse spesielle flytegrenser oppnås forst ved testing av tråd-prbver og deretter på grunnlag av operatorens erfaring med den spesielle, behandlede tråd, temperaturen ved hvilken trinn (a) deformasjonen gjennomføres og det strekk som brukes, idet strekket vanligvis reguleres etter den spesielle tråden og temperaturen. Det foreslås at foregående behandling, som glbding og forspenning optimaliseres for oppnåelse av liten kornstbrrel-se. ' ;I trinn (b) avkjbles tråden til en temperatur som ikke er hoyere enn ca. -75°C og fortrinnsvis mindre enn ca. -100°C. Disse temperaturer kan oppnås ved nedsenking av tråden i flytende nitrogen (kokepunkt -196°C); flytende oksygen (kokepunkt ;-183°C); flytende argon (kokepunkt -186°C); flytende neon (koke- ;punkt -2«t8'°C)i flytende hydrogen (kokepunkt -252°C) eller flytende helium (kokepunkt -269°C). Flytende nitrogen foretrekkes. En blanding av torris og metanol, etanol eller aceton har et kokepunkt på ca. -79°C og kan også benyttes. Men de lavere temperaturer foretrekkes, ettersom det som kjent er slik at jo lavere temperatur, desto lavere strekk trengs for hver prosent bedring i strekkfastheten. Avkjblingstrinnet (trinn b) må finne sted for trekking (trinn c), forutsatt at tråden trer inn i . formen ved en temperatur som i det vesentlige svarer til avkjo-"lingstemperaturen i trinn (b). Det betyr at trinnene (b) og (c) bor være koordinert slik at tidsintervallet mellom dem er kort nok til at en vesentlig temperaturstigning over avkjolingstemperaturen i trinn (b) unngås. ;Trinn (c) er likt trinn (a) hva angår deformasjon eller strekk, men deformasjonen er gitt andre uttrykk. Iallfall må det påfbres tilstrekkelig strekk for tilveiebringelse av de angitte prosenter martensitt og austenitt, forst bestemt med konvensjonell analyse og deretter på grunnlag av operatorens erfaring. Minste påfbrte strekk i annen deformasjon er minst ca. 10%. Det er heller ikke her noen ovre grense for strekkprosenten, bortsett fra de praktiske grenser, idet endringer i mikrostrukturen og styrke-seighets-egenskapene tenderer til å være minima-le og det er en grense som folge av brudd av materialet. Det foreslåtte strekk er ca. 10 til ca. 60%, fortrinnsvis ca. 20 til ca. 40%. ;Formene som brukes i trekktrinnet er konvensjonelle, f.eks. tungstenkarbidformer. Karbidspissens (carbide nib) konusvinkel har vist seg å være optimal ved ca. 12°. Storre formvinkler forer til en mengde overflbdig deformasjonsarbeid som igjen medfb-rer dårligere enn optimale egenskaper. Formvinkler som er mindre enn 12° har for- stor anleggslengde og den bkte friksjon mellom form og metall viser seg også å gi dårligere enn optimale egenskaper, særlig når det gjelder torsjonsflytegrense. ;Smbremidlene som benyttes for tråden og som påfbres for trekking er også konvensjonelle. For trinn (b) blir tråden på-fbrt et smbremiddel. Dette for-belegg påfbres ved at kveilene dyppes i standard for-beleggopplbsninger. Opplbsningene kan inneholde kalk eller oksalat. For tråden trer inn i rformen i ^ trinn (c) og etter trinn (b) passerer tråden gjennom en behol-der som er fylt med en torr såpe, som kalsiumstearatsåpe. For å fremme tråden passasje gjennom formen, kan den også gis et kopperbelegg. ;Trekkhastigheten er stor nok til å bevege den avkjolte tråd gjennom smoremidlet og til formens innlopsåpning for trådens temperatur oker vesentlig over avkjolingstemperaturen fra trinn (b). ;Det skal bemerkes at når tråden befinner seg i formen, kan deformasjonsarbeidet, den eksoterme reaksjon ved omdanning av austenitt til marténsitt og friksjonen oke trådens temperatur så mye som 200°C, når tråden opprinnelig hadde samme temperatur som flytende nitrogen. Denne adiabatiske varmeeffekt fremmer de konvensjonelle smoremidlers virkning. Trekkhastigheten er nor-malt ca. 30,5 til ca. 244 m/min. ved tråddiametre på ca. 0,01 til 5,08 mm. De angitte trekkhastigheter refererer seg til ut-gående tråddiameter, dvs. tråddiameteren når den forlater formen. Trekkhastigheten vil være lavere for tråd med storre diameter og hoyere for tråd med mindre diameter. Den mest fordelaktige has-tighet bestemmes av operatorens erfaringer med den aktuelle tråd. ;Uttrykket "mottrekk" defineres som belastningen på tråden i lengderetning for tråden trer inn i formen. Angitte<e>mottrekk<G>refererer seg til inngående tråddiameter,. dvs. trådens diameter når den trer inn i formen. Trådtrekking med mottrekk er vel-, kjent og omtalt i Journal of the Iron and Steel Institute, nov. 1947, sidene 417-428 og i Steel Wire Handbook, Vol. 1, utgitt av Wire Association Inc., Stamford, Connecticut, 1965, s 245-250. Den foretrukne verdi av mottrekket ligger i området 5273 kp/cm (517 Mpa) til ca. 10 546 kp/cm<2>(1,034 Mpa). Den jevneste ;drift oppnås med storre mottrekk.;I trinn (c) endres metallets eller legeringens mikrostruktur merkbart, slik at minst 50;2volum-% er i martensitt-f ase og minst 10 volum-% i austenitt-fase. Det foretrukne område ligger i området ca. 60 til ca. 90 volum-% marténsitt og ca. 10 til ca. 40 volum-% austenitt. Det antas at den hoye austenittgehalt bidrar til seigheten av det behandlede materiale. ;I denne beskrivelse forutsettes mikrostrukturen av utgangslegeringen og produktene fra forspenning, kryogen trekking og elding til enhver tid å bestå hovedsakelig av austenitt og/el-ler marténsitt i de -tidligere angitte forhold. Eventuelle ovri^ge faser som måtte være nærværende er uten interesse her, idet slike faser, om de overhodet foreligger, utgjor mindre enn ca. 1 volum-% og har liten eller ingen virkning på legeringens egenskaper. ;Det skal bemerkes at områdene for [strekk-andelene i trinn (a) og trinn (c) overlapper. Skjont andelene kan være de samme, foretrekkes av forholdet forstrekking c# trekk-strekking ligger i området 1:1 til ca. 3:1. ;Etter trinn (c) utsettes legeringen fortrinnsvis for elding til optimalisering av styrken. Elding gjennomfores på konvensjonell måte ved en temperatur i området ca. 350°C til ca. 450°C og fortrinnsvis i området ca. 375°C til ca. 425°C. Eldingstiden kan variere fra ca. 30 minutter til ca. 10 timer og ligger fortrinnsvis i området fra ca. 30 min. til ca. 2,5 timer. Konvensjonell testing gjennomfores her for bestemmelse av tiden og temperaturen som gir de beste styrkeegenskaper. Det skal bemerkes at elding tenderer til å bedre den konvensjonelle flytegrense enda mer enn strekkfastheten og den kan, for oppnåelse av de storste styrkenivåer for legeringen, utfores til et punkt der den konvensjonelle flytegrense nærmer seg strekkfastheten. Forholdene mellom torsjonsstivheten og strekkfastheten viser seg etter elding å være i området 0,45-,til ca. 0,49, når motstrekk-prosessen gjennomfores på foretrukket måte. ;For oppnåelse av god torsjonsstivhet med motstrekk, kreves uheldigvis betydelig mottrekk (storre enn 80% av den innkommen-de tråds strekkfasthet. Dette sterke mottrekk forer til en rek-ke driftsmessige vansker, særlig for tråd med stor diameter og stang (heretter forutsettes betegnelsen "tråd" også å omfatte stangmateriale, som bare er tråd med stor diameter). Forst og fremst representerer mottrekket hbye omkostninger med henblikk på kraften som kreves for bremsing (det brukes friksjonsbremse for utovelse av-mottrekk) og det storre utstyr, f.eks. aksler og lagringer, som kreves på grunn av den kraft som genereres mellom trekkhjulene? jo storre tråddiameter, desto storre kraft. Fagfolk vil innse at friksjonsbremsér, trekkhjul, aksler og lagringer er typisk utstyr som benyttes for mottrekk-prbsesser. En annen ulempe ved mottrekk-prosessen er den store skrapmengde som folger. Dette skyldes at enden av en kveil vanligvis er sveiset til forreste ende av neste kveil for at prosessen skal gå kontinuerlig. Ettersom det er tilrådelig å fjerne mottrekket når sveisen trekkes gjennom formen for at sveisebrudd skal unngås, må en viss andel av tråd ende som skrap. Skrapandelen kan gå opp til så mye som 15 vekt-%, f.eks. ved en tråd med 7,62 mm diameter. En tredje vanskelighet er begrensningen av trekkhastigheten som skyldes avkjoling av tråden til samme temperatur som flytende nitrogen: jo storre tråddiameter, desto lengre avkjo-lingstid og dermed lavere trekkhastighet. Ytterligere to ulemper ved mottrekk-prosessen er behovet for styreanordninger for å holde mottrekket konstant og vanskeligheten ved anordningen av mottrekk-anordningen, særlig med henblikk på tråd med stor diameter. ;Det er derfor behov for en fremgangsmåte som bedrer styrkeegenskapene av den omtalte tråd i det minste til samme nivå som tilveiebringes med mottrekk-prosessen, men hvor man unngår ulem-pene ved mottrekk som definert og ledsagende vansker. ;Foreliggende oppfinnelse går således ut på å tilveiebringe en bedring av de kjente prosesser for kryogen deformasjon, slik at styrkeegenskapene blir minst like gode som ved mottrekk-prosessen, uten bruk av den definerte mottrekk-prosess. ;Andre formål og fordeler vil fremgå av det folgende.;Ifolge foreliggende oppfinnelse er det oppdaget en bedring i en fremgangsmåte som gjelder tråd som er sammensatt av en austenittisk metallegering, valgt fra gruppen som består av rustfrie stållegeringer ifolge AISI 200 og 300. seriene og av ikke-rustfrie stållegeringer som inneholder jern, mangan, krom og karbon, hvilke legeringer ha en Md-temperatur som ikke er hoyere enn ca. 100°C og en Ms-temperatur som ikke er hoyere enn ca. -100°C, ;der fremgangsmåten omfatter folgende trinn:;(a) deformasjon av tråden ved et strekk på minst ca. 10% og ved en temperatur i området ca. Md minus 50°C til SaS. Md pluss 50°C, der Md-temperaturen gjelder den aktuelle legering som de-formeres, på en slik måte at tråden har en martensitt-fase som ikke er storre enn ca. 10 volum-% og en austenitt-fase som er minst ca. 90 volum-% og en konvensjonell flytegrense i området fra ca. 9139,9 kp/cm<2>til ca. 16 170,6 kp/cm<2>; (b) avkjoling av tråden til en temperatur som ikke er hoyere enn ca. -75°C og (c) trekking av den avkjolte tråd, slik at tverrsnittsflaten av tråden reduseres med en viss prosent og tråden har en mar- ;tensitt-fase på minst ca. 50 volum-% og en austenitt-fase på minst ca. 10 volum-%. ;Bedringen omfatter gjennomforing av trekkingen i trinn (c) ved at tråden trekkes gjennom to former, som er anordnet i serie, på en slik måte at trådens tverrsnittsflate av forste form reduseres med ca. 8 til ca. 15% og at denne tråds tverrsnittsflate av andre form reduseres ytterligere med ca. 8 til ca. 15% basert på tverrsnittet av tråden som forlater forste form. ;Som ved mottrekk-prosessen oppnås den endelige optimalisering av styrkeegenskapene ved at tråden utsettes for konvensjon nell elding ved temperaturer i området ca. 350 til ca. 450°C. ;Tegningens eneste figur er en skjematisk gjengivelse ["i side-rriss av apparatet for gjennomforing av to-form-trekk-trinnet ;som nevnt ovenfor.;Legeringene er de samme som ble omtalt i forbindelse med mottrekk-prosessen. Dette gjelder også de foretrukne legeringer. Trinn (a) og (b) er også de samme. De mekaniske def or rna - sjonsteknikker, som strekking eller trekking er stort sett konvensjonelle, dog foretrekkes trekking for trinn (a) og kreves selvsagt i den modifiserte utforelsesform av trinn (c). Det påforte strekk, austeniéfca-martensitt-innholdet, den konvensjonelle flytegrense, bortsett fra en revisjon oppad i(den foretrukne minste flytegrense, former og smoremidler, mikrostrukturen, forholdene mellom torsjonsflytegrense og strekkfasthet er de samme som ved mottrekk-prosessen. ;De foretrukne konvensjonelle flytegrense i trinn (a) og (c);— — — - 2 ;er i området ca. 11 249,1 til ca. 12 655,3 kp/cm .;Som nevnt er to former anordnet i serie, og selve formene er konvensjonélle. Tråden som passerer gjennom forste form får sin tverrsnittsflate redusert med ca. 8 til ca. 15%, basert på tråd-tverrsnittet ved inngangen til formen. Det foretrukne tverrsnitts-reduksjonsområde er ca. 10 til ca. 14%. Den således behandlede tråd fores gjennom andre form, hvor tverrsnittsflaten ytterligere reduseres med ca. 8 til ca. 15%, basert på tråd-tverrsnittet ved innlbpet til formen. Det foretrukne område er her ca. 8 til.ca. 11%. Den totale tverrsnitts-reduksjon fra det tidspunkt da tråden trer inn i forste form til det tidspunkt da tråden forlater andre form ligger i området fra ca. 16 til ca. 25%. En enkelt bjorn anordnet etter andre form kan benyttes for å trekke tråden gjennom begge former.De to formene kan anbringes tett sammen (ca. 25,4 mm avstand f.eks.) eller de kan ha storre innbyrdes avstand, ca. 50,8 til ca. 254 mm. Det kreves ikke avkjoling mellom forste og andre form. ;Strekkspenningen i tråden mellom forste og andre form er lik denonodvendige trekkspenning for å trekke tråden gjennom forste form og dette kan anslås ved hjelp av folgende formel: ; hvor ;Sd = trekkspenningen i ksi;R^= tverrsnittsreduksjonen i forste form;loge = den naturlige logaritme;Fagfolk vil forstå at trekkspenningen utover noe mottrekk på tråden i andre form, f .eks. der R-^= 0,12, (vil Sd og mottrekk hver svare til ca. 75 ksi. ;Prosessen er spesielt tilpasset for trekking av tråd med mer enn ca. 3,81 mm diameter i sluttproduktet. Dette anses for å væ-re tråd med stor diameter. ;Nedenstående eksempler illustrerer oppfinnelsen:;Eksempel 1 og 2;Trådene i eksemplene inneholder minst 95 volum-% austenitt for forste deformasjon og minst 90 volum-% austenitt for trekk-trinn (c). Etter trekktrinn (c) inneholder tråden minst 50 volum-% marténsitt og minst 10 volum-% austenitt. Martensitt-volum-prosenten bestemmes ved kvantitativ rontgendiffraksjon. Resten (slik at det hele utgjor 100%) betraktes som austenitt.Andre faser utgjor ikke mer enn 1 volum-% og tas ikke i betraktning i denne forbindelse. ;Glodet rustfri ståltråd av typen AISI 302 benyttes. Glodingen oppnås med konvensjonelle teknikker ved oppvarming av tråden til temperaturer mellom 980°C og 1150°C, etterfulgt av rask avkjoling. ;Eksemplene gjennomfores ved at man folger de ovenfor omtalte trinn med henblikk på de to form-prosesser* Avkjolings- og trekk-trinnet, trinn (b) og (c) gjennomfores i apparatet som er vist i tegningens eneste figur. Strekkfastheten dg torsjonsflytegrensen bestemmes som ovenfor omtalt.

I tegningen er tråden 1, som er belagt med et konvensjonelt smoremiddel, viklet på spolen 2, som er anbrakt i kjoleren 3

(et Dewars kar av isolert metall), som inneholder flytende nitrogen 4, der tråden forkjbles til -196°C. Ved bruk av et nitro-gendekke unngår man at fuktighet bygger seg opp på den avkjblte

tråd som forlater spolen 2. Etter at tråden forlater kjoleren 3, trer tråden 1 inn i formen 5, som er anordnet i en formboks fylt med såpe (et konvensjonelt smoremiddel), og trekkes gjennom formen 5 som har inngangsvinkel på 12°. Trekk-kraften genereres ved hjelp av en konvensjonell bjorn 7. Formen 5 og dens formboks er

ikke nedsenket i flytende nitrogen, men vandringstiden mellom kjoleren 3 og formen 5 er kort nok, slik at det ikke skjer noen nevneverdig oppvarming. På samme måte trekkes tråden 1 gjennom formen 6 og dens formboks (identisk med formen 5 og dennes boks), bortsett fra at tråden 1 trer ut av formen 5 og inn i formen 6 ved en temperatur på ca. -100°C. Formene er enten anbrakt nær hverandre eller har en innbyrdes avstand på 101,6 mm i eksemplene.

Strekkfastheten bestemmes etter trekk-trinn (c) og deretter eldes tråden på konvensjonell måte ved 400°C i J5 time i en Lindberg Modell 59744 ovn i luft. Overflateoksydasjonen av tråden som finner sted under eldingen anses ikke å ha noen innfly-telse på de résulterende mekaniske egenskaper. Temperaturen over hele lengden av alle prover varierer ikke mer enn - 10°C fra den fastsatte temperatur.

Tråden i alle prover viser adekvat formbarhet, idet den kan vikles rundt en spindel med samme diameter som den endelige tråddiameter uten brist.

Etter elding bestemmes torsjonsflytegrensen.

Den kjemiske sammensetning av de legeringer som benyttes i eksemplene er som folger (vekt-%):

Forspenning oppnås ved konvensjonell trekking ifolge trinn (a). Etter forspenning har trådproven i eksempel 1 en diameter på (3/404 mm og en strekkf asthet på 12 374 kp/cm<2>(1214 Mpa)

(Mpa = megapascal). Formene 5 og 6 er anordnet inntil hverandre. Formen 5 reduserer tråden til en diameter på 3,226 mm (10,2 % tverrsnittsreduksjon) og form 6 reduserer tråden til en nominell diameter på 2,997 mm (13,7% tverrsnittsreduksjon). Den totale tverrsnittsreduksjon i begge former er 22,5%. Torsjonsflytegrensen ved 2% og 5% permanent deformert eldet tråd:

ved 2%: 9491,4 kp/cm<2>(931 Mpa)

ved 5%: 12 725,6 kp/cm<2>(1248 Mpa)

Forspenningen for provene i eksempel 2 (tre) gjennomfores ved konvensjonell trekking av varmvalset, glodet og beiset tråd med en diameter på 5,967 mm til en diameter på 4,595 mm (40,7% tverrsnittsreduksjon) og en strekkfasthet på o 12 634,1 kp/cm2 (1239 Mpa) ifolge trinn (a). Den nominelle!<e>ndeli<g>e tr<å>dstor-relse for alle tre prover etter at de har passert gjennom de to

. formene er 4,085 mm med en total tverrsnittsreduksjon på 20,9%. For prove (a) er de to formene anbrakt inntil hverandre og forste form har en nominell åpning på 4,289 mm diameter (for å gi en 12,8% tverrsnittsreduksjon). For prove (b) er de to formene anordnet med en innbyrdes avstand på ca. 101,6 mm og forste. form har en nominell åpning på 4,289 mm (for å gi en tverrsnitts-reduksjon på 12,8%). For prove (c) er de to formene anbrakt inntil hverandre og forste form har en nominell åpning på 4,171 mm (for å gi en tverrsnittsreduksjon på 10,7%). Torsjonsflytegrensen ved 2% og 5 % permanent deformasjon av den eldede tråd og strekkfastheten for og etter elding er som folger:

Obs. Den optimale tverrsnittsreduksjon for forste form er ca. 12%. Jo nærmere den optimale verdi, desto hoyere torsjorrs-flytegrense. Prove (c) har lavere torsjonsflytegrense enn. provene (a) og (b).

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for bedring av styrkeegenskapene av tråd som er sammensatt av en austenittisk metallegering valgt fra den gruppe som består av rustfrie stållegeringer og er oppfort i AISI serie 200 og 300 og ikke-rustfrie stållegeringer som inneholder jern, mangan, krom og karbon, hvilken legering har en Md-temperatur som ikke er hoyere enn ca. 100°C og en Ms-tempe-råtur som ikke er hoyere enn ca. -100 - Q C,' I hvor fremgangsmå0te <n> lomfatter folgefide ^trinn: (a) deformasjon av tråden ified et strekk på minst ca. 10% og ved en temperatur i området ca. Md minus 50°C til ca. Md pluss 50 o C, °der Md-temperaturen er den legerings som gjennomgår deformasjon, på en slik måte at tråden har en martensitt-fase som ikke er storre enn ca. 10 volum-% og en austenitt-fase som er minst fea. 90 volum-% og en konvensjonell flytegrense i området ca, 9139,9 kp/cm 2 til ca. 16 170,6 kp/cm 2, (b) avkjoling av tråden til en temperatur som ikke er hoyere enn ca. -75°C og (c) trekking av den avkjolte tråd, slik at trådens tverr-snittsf late reduseres med en viss prosent og tråden har en martensitt-fase på minst ca. 50 volum-% og en austenitt-fase på minst ca. 10 volum-%, karakterisert ved at trekk-trinnet (c) gjennomfores ved at tråden trekkes gjennom to former som er anordnet i serie på en slik måte at trådens tverrsnittsflate av forste form . reduseres med ca. 8 til ca. 15% og at trådens tverrsnittsflate av andre form ytterligere reduseres med ca. 8 til ca. 15%, basert på trådens tverrsnittsflate når den forlater forste form.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at tverrsnittsreduksjonen i forste form er i området ca. 10 til ca.

14% og at tverrsnittsreduksjonen i andre form er i området ca.

7 til ca. 11%.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at de to formene er anbrakt inntil hverandre.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at utlopet fra forste form er ca. 5,08 til ca. 25,4 cm fra innlopet til andre form.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at den endelige trådstorrelse er minst ca. 3,81 mm i diameter.