Vliv chemického složení na rozpadové diagramy nízkolegovaných mangan-chromových ocelí

Michal Konderla

Master's thesis

Effect of Chemical Composition on DCCT Diagrams of Low-Alloy Mn-Cr Steels

Abstract:

Nízkolegované konstrukční oceli typu 16MnCrS5 a 20MnCrs5 jsou určené k chemicko-tepelné úpravě cementací povrchové vrstvy. Nauhličením povrchové vrstvy je po zakalení získána vysoce tvrdá a odolná vrstva vůči opotřebení, přičemž je zachovaná houževnatost jádra výrobku. Tyto oceli se běžně využívají pro výrobu středně namáhaných komponentů motorových vozidel a strojních dílů (např. převodovky, pastorky, vačkové hřídele a zubové spojky). Řízeným válcováním a ochlazováním je snaha dosáhnou dobře obrobitelné struktury bez zákalných složek. Na základě dilatometrie byly sestrojeny tři DARA diagramy těchto ocelí vzájemně se lišící obsahem uhlíku, manganu, chromu, niklu, molybdenu a dusíku. Transformační diagramy byly sestrojeny za srovnatelných podmínek austenitizace 880 °C, po skutečné deformaci v tlaku 0,30. Vzorky byly ochlazovány konstantními rychlostmi nominálně 0,1- 35 °C/s a následně podrobeny strukturní studii (optická a rastrovací mikroskopie) a měřením tvrdosti. Transformační digramy poskytují velice cenné informace při optimalizaci řízeného ochlazování v provozních podmínkách po válcování i pro tepelné zpracování finálních výrobků.

Abstract:

Low-alloy construction steels of the type 16MnCrS5 and 20MnCrs5 are intended for chemical-thermal treatment by cementing the surface layer. By carburizing the surface layer, a highly hard and abrasion-resistant layer is obtained after clouding, while the toughness of the core of the product is preserved. These steels are commonly used for the production of moderately stressed motor vehicle components and machine parts (e.g. gearboxes, pinions, camshafts and overrunning clutch). By controlled rolling and cooling, the effort is to achieve a well-machinable structure without cloudy components. On the basis of dilatometry, three DARA diagrams of these steels differing from each other in the content of carbon, manganese, chromium, nickel, molybdenum and nitrogen were constructed. The transformation diagrams were constructed under comparable austenitizing conditions of 880 °C, after an actual compression strain of 0.30. The samples were cooled at constant rates of nominally 0.1-35 °C/s and subsequently subjected to structural study (optical and scanning microscopy) and hardness measurements. Transformation diagrams provide very valuable information in the optimization of controlled cooling in operating conditions after rolling and for heat treatment of final products.

Keywords

DARA diagram, ARA diagram, IRA diagram, dilatace, dilatometrie, kinetika rozpadu austenitu, ferit, perlit, bainit, martenzit, řízené ochlazování, mikrostruktura, optická mikroskopie, SEM, cementační ocel, nízkolegované chrom-manganové oceli, 20MnCrS5, 16MnCrS5

Keywords

DCCT diagram, CCT diagram, TTT diagram, dilatation, dilatometry, kinetic of anisothermal austenite, ferite, pearlite, bainite, martensite, controlled cooling, microstructure, optical microscopy, SEM, case hardening steel, low-alloy chromium-manganese steels, 20MnCrS5, 16MnCrS5

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 1. 6. 2023
• Supervisor: Ivo Schindler
• Reader: Lukáš Pindor

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Master programme / field:
Metalurgické inženýrství / Tváření progresivních kovových materiálů