SE518023C2 - Stål för plastformningsverktyg och detaljer av stålet för plastformningsverktyg - Google Patents

Description

30 35 518 023 2, - Adekvat härdbarhet med tanke på att stålet skall kunna användas för tillverkning av hållarblock tillverkade av plattor med en tjocklek upp till åtminstone 300 och i vissa fall ända upp till 400 mm tjocklek.

- Adekvat duktilitet/seghet - En hårdhet av 30-42 HRC, företrädesvis 38-40 HRC i seghärdat tillstånd - God polerbarhet, åtminstone i en föredragen utföringsform, för att även kunna användas för formverktyg med höga krav på polerbarhet.

Ovanstående syften kan uppnås om stålet har den kemiska sammansättning som anges i de efterföljande patentkraven.

Beträffande de enskilda elementens betydelse, och legeringselementens samverkan i stålet, anses följ ande gälla utan att binda det begärda patentskyddet till någon speciell teori.

Kol och kväve är element som har stor betydelse för stålets hårdhet och duktilitet. Kol är även ett viktigt härdbarhetsbefrämj ande element. Kol binder emellertid krom i form av kromkarbider (M7C3 -karbider) och kan därför försämra stålets korrosionsresistens.

Stålet får därför innehålla max O. 15% kol, företrädesvis max 0.13 % kol (i denna text avses alltid viktsprocent såvida ej annat sägs). Emellertid har kol även några gynnsamma effekter, såsom att jämte kväve ingå som löst element i anlöpt martensit för att bidra till dennas hårdhet samt verka som austenitbildare och därmed motverka ferrit i strukturen. Minsta halten kol i stålet skall därför vara 0.06 %, företrädesvis minst 0.07 %.

Kvävet bidrar till att ge en jämnare, mer homogen fördelning av karbider och karbonitrider genom att stelningsförhållandenai legeringssystemet ändras så att grövre karbidaggregat undviks eller reduceras vid stelnandet. Andelen MggCó-karbider minskar också till förmån för M(C, N), dvs. vanadinkarbonitrider, vilket har gynnsam effekt på duktilitet/seghet. Sammanfattningsvis bidrar kvävet till att ge ett gynnsammare stelningsförlopp med mindre karbider och nitrider, som kan brytas ner vid bearbetningen till en mer findispers fas. Av dessa skäl skall kväve finnas i en minsta halt av 0.07 %, företrädesvis minst 0.08 %, men icke över 0.22 %, företrädesvis max O. 17 %, eventuellt max 0.15 %, samtidigt som den totala halten av kol och kväve skall uppfylla villkoret 0.16 3 C+N f 0.26. Företrädesvis bör C+N vara minst 0.17 % men lämpligen max 0.23 %. Nominellt innehåller stålet 0.20-0.22 (C+N). I det härdade och 10 15 20 25 30 35 518 023 3 anlöpta stålet är kväve huvudsakligen inlöst i martensiten i form av kvävemartensit i fast lösning och bidrar därmed till den önskade hårdheten.

Sammanfattningsvis kan beträffande halten kväve sägas att detta element skall finnas i nämnda minsta halt för att bidra till önskat korrosionsmotstånd genom att höja det s.k.

PRB-värdet hos stålets matrix, ingå som löst element i anlöpt martensit för att bidra till dennas hårdhet samt tillsammans med kol bilda karbonitrider, M(C, N), i önskad grad, men inte överskrida nämnda maximala halt för att därmed maximera halten av kol + kväve, där kol är den främsta hårdhetsbildaren.

Kisel höjer stålets kolaktivitet och därmed tendensen att skilja ut fler primärkarbider.

Redan av detta skål är det önskvärt att stålet har en låg kiselhalt. Dessutom är kisel ferritstabiliserande, vilket är en ogynnsam effekt hos kisel. Då stålet dessutom skall innehålla de ferritstabiliserande elementen krom och molybden i tillräckliga halter för att ge önskvärda effekter genom dessa element, samtidigt som stålet innehåller en lägre halt kol än vad som är konventionellt i stål för den aktuella applikationen, bör kiselhalten begränsas for att stålet inte skall få ferrit i sin grundmassa. Stålet får därför inte innehålla mer än l % Si, företrädesvis max. 0.7 % Si, lämpligen max 0.5 % och helst ännu lägre kiselhalt. Generellt gäller att de ferritstabiliserande elementen skall anpassas till de austenitstabilíserande för att undvika ferritbildning i stålet . Emellertid ingår kisel som en rest från desoxidationsbehandlingen, varför den optimala kiselhalten ligger inom intervallet 0.05 - 0.5 %, normalt inom intervallet 0.1 - 0.4 %, nominellt ca. 0.2 à 0.3 %.

Mangan är ett austenit-och härdbarhetsbefrämj ande element, vilket är en positiv effekt hos mangan, och kan även användas för svavelrening genom att bilda harmlösa mangansulfider i stålet. Mangan ingår därföri en lägsta halt av 0.1 %, företrädesvis minst 0.3 %. Mangan har emellertid en samsegringsetfekt med fosfor, vilket kan resultera i anlöpningsförsprödning. Mangan får därför inte finnas i en halt av mer än 2 %, företrädesvis max. l.5 %, lämpligen max. 1.3 %.

Krom är stålets huvudlegeringselement och svarar väsentligen för att ge stålet dess rostfria karaktär, vilket är en viktig egenskap hos hållare och hållardetaljer för plastformningsverktyg, liksom för sj älva plastformningsverktyget, som ofta används i fuktiga miljöer, som kan få mindre korrosionsresistenta stål att rosta. Krom är även det viktigaste härdbarhetsbefrämj ande elementet i stålet. Emellertid binds icke väsentliga mängder krom i form av karbider, eftersom stålet har en förhållandevis låg kolhalt, varför stålet kan ha så låg kromhalt som 12.5 % och ändå erhålla önskvärd 10 15 20 25 30 35 518 023 '1 korrosionsresistens. Företrädesvis innehåller stålet emellertid åtminstone 13.0 % Cr.

Den övre gränsen bestäms främst av ferritbildningstendensen hos krom. Stålet får därför inte innehålla mer än max. 14.5 % Cr, företrädesvis max 14.0 % Cr. Nominellt bör stålet innehålla l3.l-l3.7 % Cr.

Nickel skall ingå i stålet i en minsta halt av 0.8 %, företrädesvis minst 1.0 %, för att ge stålet en mycket god härdbarhet. Av kostnadsskäl bör dock halten begränsas till max. 2.5 %, företrädesvis max. 2.0 %. Nominellt innehåller stålet 1.4-1.8 % eller ca. 1.6 % Ni.

Stålet enligt uppfinningen kan även villkorligt (optionally) innehålla en verksam mängd vanadin för att åstadkomma ett sekundärhårdnande genom utskiljning av sekundärkarbider vid anlöpningen för att därmed öka anlöpningsbeständigheten .

Vanadin, i det fall det förekommer, verkar även komtillväxthindrande genom utskiljningen av MC-karbonitrider. Om vanadinhalten är alltför hög bildas emellertid stora, primära MC-karbonitrider vid stålets stelnande, och detta gäller även vid ESR- omsmältning av stålet, vilka primärkarbider inte löses upp vid härdningen. För att erhålla det önskade sekundärhårdnandet och för att få ett gynnsamt bidrag till korntillväxtíörhindrandet men samtidigt undvika att stora, oupplösliga primärkarbíder bildas i stålet, bör den eventuella vanadinhalten ligga inom intervallet 0.07 -0.7% V .

En lämplig halt är 0.10 - 0.30 % V, nominellt ca 0.2 % V.

Företrädesvis innehåller stålet även en verksam halt molybden, t.ex. minst 0.1 % för att ge en härdbarhetsbefrämj ande effekt. Molybden befrämjar även korrosionsmotståndet upp till en halt av åtminstone 1.0 % Mo men kan ha effekt även vid högre halter. Vid anlöpning bidrar även molybden till att öka stålets anlöpningsbeständighet, vilket är gynnsamt. Å andra sidan kan molybden i alltför hög halt ge en ogynnsam karbidstruktur genom att ge en tendens till utskiljning av komgränskarbider och segringar. Dessutom är molybden ferritstabiliserande, vilket är ogynnsamt. Stålet skall därför innehålla en balanserad halt av molybden för att tillvarata dess gynnsamma effekter men samtidigt förhindra dess ogynnsamma. Företrädesvis bör molybdenhalten inte överstiga l.7%. En optimal halt kan ligga inom intervallet 0.1 - 0.9 %, sannolikt inom intervallet 0.4-0.6 % Mo.

Stålet innehåller normalt inte volfram i halter över föroreningsnivå men kan eventuellt tolereras i halter upp till 1 %. l0 15 20 25 30 35 518 023 '5 Stålet enligt uppfinningen skall kunna levereras i seghärdat tillstånd, vilket ger möjlighet att tillverka hållare och formverktyg i grova dimensioner genom skärande bearbetning. Härdningen utförs genom austenitisering vid en temperatur av 850- 1000°C, företrädesvis vid 900 -975°C, eller ca 950°C, följt av avkylning i olja, polymerbad, gaskylning i vakuumugn eller i luft. Högtemperaturanlöpningen för att erhålla ett seghärdat material med hårdheten 30 - 42 HRC, företrädesvis 38-41 eller ca 40 HRC, som lämpar sig för skärande bearbetning, utförs vid en temperatur av 510- 650°C, 'företrädesvis 520-540°C, under minst en timme, företrädesvis genom dubbelanlöpning, två gånger två timmar. Stålet kan, alternativt, lågtemperaturanlöpas vid 200-275°C, t.ex. vid ca. 250°C, för att ge en hårdhet av 38-42 eller ca 40 HRC.

Stålet kan, enligt en föredragen utföringsform, även innehålla en verksam halt svavel, eventuellt i kombination med kalcium och syre, för att förbättra stålets skärbarhet i seghärdat tillstånd. För att få bästa effekt med avseende på skärbarhetsförbättningen bör stålet innehålla minst 0.07 % S utan samtidig närvaro av avsiktligt tillsatt mängd kalcium och syre, respektive minst 0.035 % S, då stålet även innehåller en verksam mängd kalcium och syre. Den maximala svavelhalten i stålet är 0.25 % S, i det fallet stålet är avsiktligt legerat med en hög svavelhalt. En lämplig svavelhalt kan i detta fall vara 0.12 %. Även en icke svavellegerad variant av stålet är dock tänkbar, varvid stålet icke innehåller svavel över föroreningshalt. I detta fall innehåller stålet icke heller verksamma halter av kalcium och/eller syre.

Det är sålunda tänkbart att stålet kan innehålla 0.035 - 0.25 % S i kombination med 3 - 100 vikts-ppm Ca, företrädesvis 5- 75 ppm Ca, lämpligen max 40 ppm Ca, och 10 - 100 vikts-ppm O, varvid nämnda kalcium, som kan tillföras som kiselkalcium, CaSi, för globulisering av förekommande sulfider till kalciumsulfider, motverkar att sulfiderna får en icke önskvärd, långsträckt form, som kan försämra duktiliteten.

Stålet enligt uppfinningen kan i produktionsskala tillverkas såväl konventionellt genom att man på normalt sätt framställer en smälta med kemisk sammansättning enligt uppfinningen och att man gjuter denna till stora göt eller stränggjuter smältan. Man kan även gjuta elektroder av smältan, vilka därefter omsmälts genom ESR-teknik (Electro Slag Remelting). Det är även möjligt att tillverka göt pulvermetallurgiskt genom gasatomisering av smältan till ett pulver, som därefier kompakteras genom en teknik som kan innefatta het isostatisk kompaktering, s.k HIP-ning, alternativt framställning av göt genom sprayformning. 10 15 20 25 30 35 518 023 b Ytterligare kännetecken och aspekter på samt egenskaper hos stålet enligt uppfinningen _ samt dess användbarhet för tillverkning av hållare och formverktyg kommer i det följande att närmare belysas genom en beskrivning av utförda försök och uppnådda resultat.

KORT FIGURBESKRIVNING I den följande beskrivningen av utförda försök och uppnådda resultat kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 visar ett hållarblock i typiskt utförande, vilket kan tillverkas av stålet enligt uppfinningen, Fig. 2A är ett diagram som visar hårdheten hos en första omgång stål tillverkade som så kallade Q-göt (50 kg laboratoriecharger) efier härdning men före anlöpning som funktion av austenitiseringstemperaturen vid hålltiden 30 min, Fig. 2B visar motsvarande kurvor för ett antal ytterligare testade stål tillverkade som Q- gÖï, Fig. 3A visar anlöpningskurvor för de stål i den första omgången som härdats från 1030 °C, F ig. 3B visar anlöpningskurvorna enligt Fig. 3A inom anlöpningstemperaturområdet 500 - 600 °C i högre förstoring, Fig. 3C visar anlöpningskurvor inom anlöpningstemperaturområdet 500 - 550 °C för de ytterligare testade stål, vilkas hårdhet som fiinktion av austenitiseringstemperaturen visats i Fig. 2B, Fig. 4 är ett diagram som visar härdbarhetskurvor för de enligt ovan undersökta stålen, Fig. 5 är ett stapeldiagram som illustrerar resultat från slagseghetsprovning av stålen enligt ovan, och i Fig. 6A och Fig. 6B är stapeldiagram som visar kritiska strömtätheten, Ikr, vid korrosionsprovning av prover som svalnat långsamt i vakuumugn vid två olika svalningshastigheter från austenitiseringstemperatur och som därefler högtemperaturanlöpts till ca 40 HRC.

UNDERSÖKNING AV STÅL TILLVERKADE I LABORATORIESKALA I Fig. 1 visas ett hållarblock 1 i typiskt utförande, vilket skall kunna tillverkas av stålet enligt uppfinningen. I blocket 1 finns en kavitet 2, som skall inrymma ett gjutverktyg, normalt ett plastformningsvektyg. Blocket 1 har ansenliga dimensioner och kaviteten 2 är stor och djup. På materialet enligt uppfinningen ställs därför flera olika krav, bl a en 10 15 20 25 518 023 7 adekvat härdbarhet med hänsyn till blockets ansenliga tjocklek och god bearbetbarhet med skärande verktyg, såsom fräsar och borrar.

Material 17 Q-göt (50 kg labororatoriecharger) med sammansättningar enligt nedanstående Tabell I har tillverkats och utvärderats i fyra omgångar. I den forsta omgången (Q9043 - Q9080) tillverkades göt med kemiska sammansättningar inom ett brett intervall; bl.a. provades varianter med relativt höga kvävehalter. Det visade sig att den legering som uppvisade mest intressanta egenskaper var Q9068, d v s med kolhalter i ett mellanornråde runt 0.11 % och med måttliga kvävehalter.

I den andra omgången (Q9129 - Q9132) försökte man optimera egenskaperna som erhölls hos Q9068. Kolhalten varierades något, vanadin tillsattes för att erhålla en finare komstorlek och nickelhalten sänktes i en av varianterna.

I den tredje omgången (Q9135 - Q9139) provades varianter med förhöjda svavelhalter.

I en fjärde omgång tillverkades endast två stål, Q9153 och Q9154, för att utvärdera relationerna mellan kol och kväve.

Stålen Q9043 och Q9063 är referensmaterial. Q9043 har en sammansättning enligt S1S2314 och AISI 420, medan Q9063 överensstämmer med W. Nr. 1.2316.

Q-göten smiddes till 60 x 40 mm, varefter stängema fick svalna i vermeculit. 10 15 51-8 023 O O Tabell I - Provmaterial; kemisk sammansättning i vikts-°/<», rest Fe och oundvikliga föroreningar Q-göt C N Si Mn Cr V Ni Mo S Q9043 0.36 0.026 0.83 0.47 13.9 0.32 0.18 0.12 n.a.

Q9063 0.37 0.12 0.17 0.55 15.7 0.8 1.19 n.a.

Q9064 0.27 0.18 0.14 1.35 16.7 0.3 1.61 0.44 n.a.

Q9065 0.20 0.16 0.185 1.29 15.7 0.15 1.56 0.74 n.a.

Q9067 0.11 0.063 0.18 1.1 12.3 0.73 0.33 n.a.

Q9068 0.11 0.059 0.17 1.06 13.4 0.067 2.1 0.75 n.a.

Q9069 0.075 0.084 0.15 1.01 12.4 0.076 0.75 0.34 n.a.

Q9070 0.076 0.085 0.18 1.14 13.8 0.06 0.74 0.32 n.a.

Q9080 0.15 0.17 0.21 1.26 16 0.12 1.56 0.75 n.a.

Q9129 0.097 0.087 0.16 1.06 12.8 0.2 1.6 0.22 n.a.

Q9131 0.11 0.088 0.15 1.07 12.7 0.19 0.86 0.22 n.a.

Q9132 0.14 0.094 0.14 1.11 12.7 0.19 1.61 0.22 n.a.

Q9135 0.19 0.039 0.12 0.93 13.4 0.27 1.02 0.21 0.07 Q9136 0.07 0.091 0.15 1.17 14.9 0.22 1.04 0.21 0.075 Q9139 0.12 0.092 0.17 1.23 14.2 0.20 1.06 0.22 0.14 Q9153 0.12 0.10 0.14 0.81 12.7 0.20 1.58 0.24 0.0059 Q9154 0.06 0.14 0.17 0.88 12.5 0.21 1.53 0.21 0.0053 n.a. = not analyzed Hårdhet efter värmeb ehandling Hårdheten somfunktion av austenitiseringstemperaturen visas i Fig. 2A och Fig. ZB. Av diagrammen i dessa figurer framgår att hos vissa stål med högre kolhalt, som Q9043, Q9063, Q9103, Q9104 och Q9135, så ökar hårdheten med ökande austenitiserings- temperatur. 103 0°C är en austenitiseringstemperatur som kan vara lämplig i dessa fall.

Hos andra stål, minskar hårdheten eller ligger konstant med ökande austenitiserings- temperatur. I detta fall kan det vara mer lämpligt att välja 95 0°C som austenitiserings- temperatur.

Hårdheten efter anlöpning hos de stål som härdats från 1030°C visas i Fig. 3A och Fig. 3B, medan alla anlöpningskurvorna for de stål av Q-göten 9129 - 9154, som härdats från 950°C, visas i diagrammet i Fig. 3C. Av anlöpningskurvorna kan man dra den slutsatsen att samtliga stål kan löpas ned till 40 HRC genom anlöpning i temperaturintervallet 520-600°C. 10 15 i 518 02-3 4 En lämplig hårdhet hos stålet efter seghärdning är ca. 40 HRC. I Tabell II nedan anges for de olika stålen vilka värmebehandlingar som for de olika stålen ger denna hårdhet. I tabellen anges även uppmätt restaustenithalt, volym-%.

Tabell II - Värmebehandling vid seghärdning, uppmätt restaustenithalt, volymprocent Q-got nr Värmebehandling Restaustenit (%) 9063 1030°C/30 min + 550°C/2x2 h 0 9064 1030°C/30 min + 550°C/2x2 h 1.3 9065 1030°C/30 min + 550°C/2x2 h 2.3 9067 1030°C/30 min + 525°C/2x2 h 0 9068 1030°C/30 min + 525°C/2x2 h 0 9069 1030°C/30 min + 525°C/2x2 h 0 9070 1030°C/30 min + 525°Cl2x2 h 0 9080 1030°C/30 min + 550°Cl2x2 h 6.4 9104 1030°C/30 min + 550°Cl2x2 h 0 9129* 950 °C/30 min + 525°C/2x2 h 0 9131* 950 °C/30 min + 525°C/2x2 h + 535/2h 0 9132* 950 °C/30 min + 525°C/2x2 h + 535/2h 0 9135* 950°C/30 min + 525°C/2x2 h 0 9136* 950°C/30 min + 525°C/2h + 500/2h 0 9139* 950°C/30 min + 525°C/2x2h 0 9153** 950°C/30 min + 535°C/2x2h 0 9154 950°C/30 min + 540°C/2x2h Ej uppmätt * t8/5=l964s ** t8/5=1885s (t8/5 motsvarar svalningstiden for svalning av ett prov från 800-500°C) Hârdbarhet Hårdheten efter härdning från de austenitiseringstemperaturer som anges i Tabell II, från vilka temperaturer proverna fått svalna med olika hastigheter, framgår av härdbarhetskurvoma i Fig. 4.

Slagseghetsprovning Slagseghetsprovning med oanvisade provstavar, medelvärden av fyra á sex provstavar av varje stål, utfördes vid rumstemperatur. Använda värmebehandlingar och svalnings- hastigheter for de olika stålen framgår av Tabell III. Resultaten fiamgår av 10 15 518 023 10 stapeldiagrammet i Fig. 5. Av detta diagram kan konstateras att vissa varianter, såsom Q9o67, 9068, 9069, 9129, 9131, 9132 cch 9153 har myckc: hög duktihtct, >3 so J, cch att provstavama ej har gått av, men att även några ytterligare stål, däribland t ex stål Q9154, har en signifikant bättre duktilitet än referensstålen Q9063 och 9043 som ligger på 180-200 J nivån.

Tabell IH Q-göt nr Värmebehandling °C Svalningshastighet t8/5 (s) 9043 103 0/30+560/2h+5 50/2h 2093 9063 103 0/30+570/2h+5 60/2h 2093 9064 950/3 0+560/2x2h 2093 9065 950/3 0+5 50/2x2h 2093 9067 950/3 O+525/2x2h 2093 9068 950/30+525/2x2h 2093 9069 950/3 O+525/2x2h 2093 9070 950/3 O+525/2x2h 2093 9080 950/30+550/2x2h 2093 9129 950/30-1-525/2x2h 1969 9131 950/30+525/2x2h+53 5/2h 1969 9132 950/30+525/2X2h+535/2h 1969 9135 950/30+525/2x2h 1964 9136 950/30+525/2x2h+500/2h 1964 9139 950/3 O+525/2x2h 1964 9153 950/30+535/2x2h 1985 9154 950/30+540/2x2h 1863 Korrosionsprovning För undersökning av stålens korrosionsmotstånd togs polarisationskurvor fram i en första forsöksomgång för i Tabell IV redovisade stål i termer av kritisk strömtäthet, Ikr.

Generellt gäller for denna mätmetod att ju lägre Ikr är, desto bättre är korrosionsbeständigheten. Undersökningarna utfördes i två fórsöksserier, varvid provema utsattes for olika svalningshastigheter. Den forsta seriens värmebehandlingar framgår av Tabell IV. 51.8 023 H Tabell IV - Värmebehandling av polarisationsprov. Svalning i vakuumugn Q-göt nr Värmebehandling T8/5 (s) Hårdhet (HRC) 9063 1030 °C/3 Omin + 570 °C/2x2h 860 40.8 9064 1030 °C/30min + 600 °C/2x2h 860 40.5 9065 1030 °C/30rnin + 580 °C/2x2h 860 40.0 9067 1030 °C/30min + 525 °C/2x2h + 535 °C/1h 860 38 9068 1030 °C/30min + 525 °C/2x2h 860 40.1 9069 1030 °C/30min + 525 °C/2x2h + 535 °C/1h 860 40 9070 1030 °C/30min + 525 °C/2x2h + 535 °C/1h 860 39 9080 1030 °C/30min + 565 °C/2h + 550 °C/2h 860 40.6 9129 950 °C/30min + 525 °C/2h + 535 °/2h 876 39.7 9131 950 °C/30min + 525 °C/2h + 535 °C/2h 876 40.2 9132 950 °C/30min + 535 °C/2x2h 876 39.7 9153 950 °C/30min + 535 °C/2x2h 957 39.4 Resultaten från denna första fórsöksomgång framgår av stapeldiagrammet i Fig. 6A. Av detta diagram framgår att fem stål hade bättre korrosionsresistens än referensmaterialet, Q9o63, nämligen Q9o6s, Q9o7o, Q9129, Q9132 och Q91s3. Ännu långsammare svalningshastigheter t8/5 användes i en andra fórsöksomgång, se Tabell V och Fig. 6B.

Tabell V - Värmebehandling av polarisationsprov. Svalning i vakuumugn.

Q-göt nr Värmebehandling T8/5 (s) Hårdhet (HRC) 9063 103 0°C/30min + 570°C/2X2h 1880 38.9 9104 ' 1030°C/30min + 570°C/2X2h 1880 40.1 9129 950°C/30min + 525°C/2X2h 1969 40.6 9131 950°C/30min + 525°C/2x2h + 535°C/2h 1969 39.6 9132 950°Cl30min + 525°C/2x2h + 535°C/2h 1969 40.1 9135 950°C/30min + 525°C/2+2h 1964 40.9 9136 950°C/30min + 525°C/2h + 500°C/2h 1964 39.0 9139 950°C/30min + 525°C/2x2h 1964 42.1 9153 950°C/30min + 535°C/2x2h 1885 40.3 9154 950°C/30min + 540°C/2X2h 1863 39.0 10 15 20 25 n n u; n n nn n n n nu :n n n n x u n n o n c no vn en v o n n n- .. s n n n n n n n v v n . - . un: n-n u; n c n n n n n ~ n s I nn n . a g . , n n c n o: nu :nn .nn on _.. v ll Av Fig. 6B framgår att bästa korrosionsmotstånd uppmättes med prover av Q9063, 9129, 9153 och 9154.

Diskussion I den inledande redogörelsen för uppfinningen har listats ett antal syften med uppfinningen. Förutom en god skärbarhet skall stålet ha en god duktilitet, god körrosionsbeständighet samt god härdbarhet. Som målsättning kan uppställas att stålet förutom en god skärbarhet bör ha bättre duktilitet, korrosionsbeständighet och härdbarhet än stål Q9063. Fyra stål uppfyller alla dessa kriterier, nämligen Q9068, Q9129, Q9153 och Q9154, vilka har en relativt likartad sammansättning; dock att stål Q9154 har en högre kvâvehalt och en lägre kolhalt. Utgående från dessa erfarenheter skulle en optimal sammansättning sålunda kunna vara följ ande, nämligen 0.10 C, 0.075 N, 0.16 Si, 1.1 Mn, 13.1 Cr, 0.13 V, 1.8 Ni, 0.5 Mo, restjärn och oundvikliga föroreningar. Ett altemativ skulle kunna vara ett stål som innehåller 0.06 C och 0.14 N men i övrigt samma sammansättning som föregående.

TILLVERKNING AV STÅL I FULLSTOR SKALA En stålsmälta på 35 ton fi-amställdes i ljusbågsugn.. Före tappning hade smältan följ ande kemiska sammansättning: 0.15 C, 0.18 Si, 1.26 Mn, 0.020 P, 0.08 S, 13.60 Cr, 1.60 Ni, 0.48 Mo, 0.20 V, 0.083 N, rest Fe och oundvikliga föroreningar. Av smältan tillverkades göt som smiddes till platta stänger med varierande dimensioner.

Smidningen förorsakade inga problem. De smidda stängerna seghärdades till en hårdhet av ca. 380 HB genom austenitisering vid 950°C, hålltid 2h, forcerad släckning i luft och anlöpning vid 540°C, 2x2h. De sålunda seghärdade stängerna maskinbearbetades till färdiga mått.

Claims (21)

10 15 20 25 30 35 518 023 15 PATENTKRAV

1. Stållegering k ä n n e t e c k n a d av att den har en kemisk sammansättning som innehåller i vikts-%: 0.06 - 0.15 C 0.07 - 0.22 N, varvid den totala halten av C + N skall uppfylla villkoret 0.16§C+N§0.26 0.1 - 1.0 Si 0.1-2.0Mn 12.5 - 14.5 Cr 0.8 -2.5 Ni 0.1 - 1.5 Mo eventuellt vanadin upp till max. 0.7 V, eventuellt ett eller flera av ämnena S, Ca och O för att förbättra stålets skärbarhet i halter upp till max 0.25 S, max 0.01 (100 ppm) Ca, max 0.01 (100 ppm) O, rest jäm och oundvikliga föroreningar.

2. Stållegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 0.07 - 0.13 C.

3. Stållegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 0.08 - 0.15 N.

4. Stållegering enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att den totala halten av C + N skall uppfylla villkoret 0.17 < C + N < 0.23.

5. Stållegering enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 0.1 - 0.7 Si, företrädesvis max. 0.5 Si.

6. Stållegering enligt krav 5, k ä n n et e c k n a d av att den innehåller 0.1 - 0.4% Si.

7. Stållegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller max. 1.5 Mn, företrädesvis max. 1.3 Mn.

8. Stållegering enligt krav 1, k ä n n et e c k n a d av att den innehåller 13.0 - 14.0 Cr. ->n0" 10 15 20 25 30 35 518 023 l"l

9. Stållegering enligt krav 8, k ä n n et e c k n a d av att den innehåller 13.1 - 13.7 Cr.

10. Stållegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 1.0 - 2.0 Ni.

11. Stållegering enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 1.4 - 1.8 Ni.

12. Stållegering enligt krav 1, k ä n n et e c k n a d av att den innehåller 0.1 - 0.9 Mo. 1 b)

13. . Stållegering enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 0.4 - 0.6 Mo.

14. Stållegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller minst 0.07 V.

15. Stållegering enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av att innehåller minst 0.10 V.

16. Stållegering enligt krav 15, k ä n n et e c k n a d av att den innehåller 0.10 - 0.30 V.

17. Stållegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller max. 0.15 S.

18. Stållegering enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 0.08 - 0.12 S.

19. Stållegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den icke innehållerS, Ca eller 0 över fóreoreningshalt.

20. Stållegering enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 0.06 - 0.13 C 0.08 - 0.15 N 0.1 - 0.4, företrädesvis 0.2 - 0.3 Si 0.3 - 1.3 lVIn 12.5 - 13.6 Cr 0.1 - 0.3 V 0.2 - 0.8 M0 1.4 - 1.8 Ni

21. Hållare samt hållardetalj er för plastforrnningsverktyg k ä n n e t e c k n a d e av att de består av en Stållegering enligt något av kraven 1 - 20.