Pokročilé metody tepelného zpracování středně uhlíkových nízkolegovaných ocelí

Ing. Jakub KOTOUS

Disertační práce

Anotace:

Práce se zabývá návrhem a zpracováním středně uhlíkové nízkolegované oceli pro výrobu pružinových produktů uplatňovaných v extrémně zatěžovaných aplikacích. Cílem bylo dosáhnout klíčových vlastností: meze kluzu více než 2500 MPa, kontrakce více než 35 % a zlepšení životnosti při vysokocyklovém namahání. Dalším cílem bylo dosáhnout toto zpracování na modifikované středně uhlíkové nízkolegované oceli s vyšším obsahem mědi při dodržení požadovaných vlastností. Pro dosažení těchto cílů byla vypracovaná studie popisující principy zpevnění v oceli a technologické možnosti zpracování. Experimentální část se pak věnuje návrhu a optimalizaci vybraných technologií, které umožní produkční výrobu tyčí a drátů pro navíjení pružin. Zaměření výzkumu bylo na pokročilé technologie tepelného a tepelně mechanického zpracování a jednalo se především o vývoj "Strain Assisted Tempering" SAT zpracování a indukčního tepelného zpracování. Proces SAT na experimentální oceli 54SiCr6 a jejích modifikací umožnil dosáhnout meze kluzu a pevnosti blížící se k 3 GPa. Užitné finální mechanické vlastnosti byly laděny kombinací technologií indukčního a SAT zpracování.

Abstract:

The work focuses on the design and processing of medium-carbon low-alloy steel for the production of spring products applied in extremely demanding applications. The aim was to achieve: a yield strength exceeding 2 500 MPa, a cross-section reduction of more than 35 %, and an improved fatigue life under high-cycle loading. Another objective was to achieve these properties in a modified medium-carbon low-alloy steel with a higher copper content while maintaining the required characteristics. To achieve these goals, a study was conducted describing the strengthening mechanisms in steel and the technological possibilities of processing. The experimental part focuses on the design and optimization of selected technologies enabling the production of bars and wires for spring winding. The research emphasis was on advanced heat treatment and thermomechanical processing technologies, primarily the development of "Strain Assisted Tempering" (SAT) and induction heat treatment. The SAT process applied to experimental steel 54SiCr6 and its modification allowed for achieving yield strength and tensile strength approaching 3 GPa. The final mechanical properties were obtained through a combination of induction and SAT processing technologies.

Klíčová slova

Indukční kalení, zušlechťování, precipitace, SAT, pružinová ocel, tepelně mechanické zpracování, 54SiCr6.

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 5. 2. 2025

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Prof. Ing. Ján Džugan, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta strojní

Doktorský studijní program / obor:
Strojírenské technologie a materiály / Strojírenské technologie a materiály