Tehnologija izdelave in jekel, legiranih z borom Anton Razinger, Jože Arh 1. UVOD 1.1 Izhodišča raziskave in delovna hipoteza Za izdelavo serijskih delov za potrebe avtomobilske industrije, industrije motorjev, gospodinjskih strojev, elektro industrije ipd., se tudi v Jugoslaviji vedno hitreje uveljavlja tehnologija masivnega preoblikovanja v hladnem. Ta postopek odlikuje vrsta odločilnih prednosti pred drugimi postopki oblikovanja (vroče utopno kovanje, odrezovanje), zato se ta tehnologija obravnava kot zelo perspektivna. Postopek hladnega masivnega preoblikovanja je pot k večji ekonomiki oblikovanja strojnih delov zaradi visokega izkoristka materiala in visoke produktivnosti. Odločilen dejavnik za uspešno aplikacijo tehnologije masivnega preoblikovanja v hladnem so jekla, ki morajo biti sposobna za velike plastične deformacije v hladnem. Z raziskovalnim delom v zadnjih letih smo v ZPSŽ Železarne Jesenice osvojili kvaliteto in proizvodnjo maloogljičnih ne-legiranih in nizkolegiranih jekel za masivno preoblikovanje v hladnem (JMP 10, JMP 15, JMP 60 Cr, JMP 80 Mn Cr ter KV 10, ROMAT, KV 35).3 Da pa bi lahko zadovoljili tudi potrebe po jeklih za masivno preoblikovanje v hladnem, ki se toplotno obdelujejo, moramo osvojiti tudi jekla, ki jim je dolegiran element bor (B-jekla). Prednosti uporabe B-jekel za hladno masivno preoblikovanje so v novejši literaturi dobro opisane. Iz podatkov, ki so navedeni v literaturi, je razvidna široka aplikacija jekel, legiranih z B, predvsem na področju izdelave vijakov in matic, pa tudi drugih strojnih delov, čemur posvečajo v vseh industrijskih državah velik pomen. Iz domače strokovne literature ni razvidno, da bi se v kateri od ostalih železarn, oz. inštitutov ukvarjali z nakazano problematiko B-jekel. Opisane so določene preiskave vpliva B na izboljšanje kaljivosti konstrukcijskih jekel ter izboljšanje preoblikovalnosti v vročem visoko-legiranih jekel. Osvajanje tehnologije izdelave in predelave jekel, legiranih z B, bi omogočilo razširitev kvalitetnega asortimenta jekel za hladno masivno preoblikovanje in dalo kovinsko-predelovalni industriji možnost za osvajanje novih kvalitetnih proizvodov, obenem pa bi se zmanjšal tudi uvoz teh jekel. To je povzetek elaborata, ki je bil izdelan s sofinanciranjem Raziskovalne skupnosti Slovenije — naloga 569, september 1978 UDK: 669.183.3; 669.14.254 ASM/SLA: D2g, CN-g-A9 1.2 Splošno o trendu razvoja in uporabnosti B jekel v svetu Prve raziskave B v jeklu segajo v začetek tega stoletja (L. Guillet). R. Walter je bil prvi, ki je ugotovil, da že zelo majhna vsebnost tega elementa izboljša lastnosti jekel. Industrijski razvoj B jekel datira po letu 1937. Legiranje jekel z B se je že zelo zgodaj uveljavilo na področju konstrukcijskih jekel za poboljšanje, kjer B poveča kaljivost, in na področju visokolegiranih jekel, kjer B izboljša preoblikovalnost v hladnem. V ZDA je proizvodnja B zelo hitro narasla na 1 mio ton, jekla so dobila stalno mesto v proizvodnji, potrošnji in standardih, v Evropi in na Japonskem pa ta jekla še vedno raziskujejo. Zdi se, da so B jekla značilen primer, kako težko je včasih najti pravilen odnos med racionalnostjo in izborom jekel, oziroma, kako različno lahko na ta odnos vplivajo specifične ekonomske razmere in tehnologije v posameznih državah. Velik prodor B jekel v vseh industrijsko razvitih državah v zadnjih desetih letih je pripisati vedno večji proizvodnji nerjavnih jekel, še bolj pa zahtevam po čimbolj racionalni proizvodnji strojnih delov v industriji motorjev. V Jugoslaviji se z raziskovalnim delom na področju osvajanja jekel, legiranih z B, ukvarjamo deset let. Delo poteka v treh smereh: a) izboljšanje plastičnosti nerjavnih jekel z dodatkom B. Na tem področju so nam poznani napori v železarni Nikšič, železarni Ravne in železarni Jesenice (1); b) osvajanje enega (ali več) tipa jekla za ce-mentacijo, ki bi nadomestil vrsto dragih nizko legiranih jekel za izdelavo zobnikov in zobatih letev. S tem problemom se ukvarjajo v institutu Hasan Brkič v Zenici in v železarni Ravne (2); c) razvoj familije nizko legiranih jekel za poboljšanje, ki se oblikujejo s hladnim masivnim preoblikovanjem. Na tem področju delajo v železarni Jesenice. Razvoj tehnologije izdelave in predelave teh jekel je tudi predmet obravnavane naloge. 1.3 Bor v jeklih za hladno masivno preoblikovanje Uporabnost B v jeklih za hladno masivno preoblikovanje temelji na doseganju enakega prekaljenega preseka ob znatno nižji vsebnosti C in legirnih elementov, kot pri klasičnih jeklih za poboljšanje. S stališča prekaljivosti lahko nekaj desettisočink B zamenja znatne vsebnosti C, Mn, Cr, Ni, Mo, W, ne more pa nadomestiti drugih efektov teh legirnih elementov na fizikalne lastnosti jekel. Za dobro preoblikovalnost v hladnem se zahteva nizka vsebnost C in legirnih elementov. B v jeklih za poboljšanje ima torej posredni vplivna izboljšanje preoblikovalnosti v hladnem, ker dosežemo kaljivost ob prisotnosti B z nižjo vsebnostjo drugih elementov, sam B pa v tako majhnih količinah nima zaznavnega vpliva na plastičnost jekla. Poleg manjše preoblikovalne trdnosti kažejo B jekla še niz drugih prednosti pred analognimi jekli brez B v pogledu žilavosti, kalilnih efektov, varivosti, obdelovalnosti ipd., kar se najbolj odraža v nižji ceni končnih izdelkov. Na starem konceptu so torej B jekla dobila novo uporabnost, kar ima za posledico vedno večje zanimanje za B jekla (4). Optimizacijo kemične sestave jekla za doseganje čim nižje preoblikovalne trdnosti v hladnem in zahtevane prekaljivosti jekel z uporabo B kot legirnega elementa in pa razvoj familije jekel za izdelavo visoko trdnih strojnih delov s hladnim masivnim preoblikovanjem in poboljšan jem obravnava vrsta člankov v novejši strokovni literaturi. (5) (6) (7) (8) Vključevanje B jekel v tehnologijo hladnega masivnega preoblikovanja je dobilo mesto tudi na različnih strokovnih posvetovanjih po vsem svetu. (9) (10) Ker smo v našem raziskovalnem delu izbrali kot osnovo jekla za kvalitetne vijake, navajamo pregled literature tudi s tega področja: (11) (12) (13) (14) V domači strokovni literaturi je objavljeno sorazmerno malo rezultatov raziskovalnega dela, ki je bilo izvršeno na področju razvoja in uporabe B jekel. Objavljena dela vsekakor ne predstavljajo celotnega obsega dela, ki je bilo v naših železarnah izvršeno na tem področju, žal pa nam rezultati, ki so objavljeni v internih poročilih, niso bili dosegljivi. (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) 1.4 Povzetek novejših dognanj o topnosti B v jeklu in vplivu B na premeno — y —> a Topnost atomov B v Fe je pri vseh temperaturah nižja kakor topnost atomov C in N (22). Topnost B v feritu narašča s temperaturo od 20 do 80 ppm pri temperaturi 910° C, v avstenitu pa od 55 do 260 ppm pri temperaturi 1147° C (23). V zlitinah železa pa je topnost odvisna od »čistosti« bazne kovine. Mnenja raziskovalcev glede načina raztapljanja B v železu so si zelo različna. Največ dokazov govori v prid substitucijskemu načinu raztapljanja B v Fe in intersticijskem načinu v Fe. Novejše preiskave kažejo, da lahko B v bbc mreži aFe zasede oboje — intersticijska in substitucijska mesta in da lahko substitucijsko raztopljeni atomi B medsebojno reagirajo z drugimi intersticijsko raztopljenimi atomi C in N. Opazovanja prostorskih razmer B v ffc mreži yFe kažejo, da je premer B (1,85 A) za mesta v mreži premajhen, za mesta med mrežami pa prevelik. Prav s temi neugodnimi prostorskimi razmerami, na katere naletijo atomi B v fcc yFe, je pojasnjena visoka afiniteta B k razširjenim medmrežnim prostorom (24). Na osnovi teoretičnega modela se-gregacij B k mrežam zrn se pojasnjuje efekt B na povečanje prekaljivosti jekla. Efekt B na povečanje prekaljivosti pod-evtektoidnih jekel, nelegiranih in nizkolegiranih, se odraža v tem, da se zakasni začetek premene avstenita v poligonalni in bajnitni ferit v primerjavi z analognimi jekli brez B. Ker dodatek B nima zaznavnega vpliva na hitrost pretvorbe avstenita, je torej efekt B na povečanje prekaljivosti posledica zmanjšanja števila kritičnih kali podevtektoidnega ferita. Te kali se sicer tvorijo predvsem na mejah zrn, disloka-cijah, intersticijah, vrzelih, kamor difundira tudi B, raztopljen v avstenitu. Dokazan je mehanizem difuzije B s pomočjo vrzeli (25) med ohlajanjem iz temperature avstenitizacije (26). Ni še dokazano, ali se B na mejah zrn in napakah mreže nahaja v atomarni obliki ali kot izloček, dokazano pa je, da je za povečanje prekaljivosti odgovoren le tisti del v avstenitu raztopljenega B, ki je koncentriran v mejah avstenitnih zrn (28). Večina jekel se v praksi avstenitizira na temperaturah od 820 do 930° C in pri ohlajanju s teh temperatur pride tudi do obravnavanih segregacij B, s čimer je izpolnjen pogoj za povečanje kalji-vosti. Vpliv temperature in časa avstenitizacije na učinek B je podan kompleksno z istočasnim prekrivanjem več efektov. Z ohlajanjem iz višje temperature avstenitizacije naj bi se povečala difuzija atomov B na meje avstenitnih zrn in s tem učinkovitost večjega deleža raztopljenega B. Ker pa pri teh pogojih naraste tudi y zrno, se zmanjša razmerje površine k volumnu zrn, zato se poveča pokritje energetsko ugodnih mest z atomi B. Nasprotno tem pozitivnim učinkom pa se zaradi povečane koncentracije B na mejah zrn lahko ustvarijo pogoji za tvorbo B vsebujoče stabilne faze, kar vodi k zmanjšanju učinkovitosti B na povečanje kaljivosti (27). Obstaja torej neka optimalna Ta in tA, pri kateri je B najbolj učinkovit. Pri normalnih dodatkih B v jeklu pod 0,005 % naj se v obravnavanih jeklih ne bi pojavljale stabilne B vsebujoče faze. Z avtoradiografskimi študijami so dokazali (24) tudi to, da B difundira k fcc karbidom, kar daje borokarbide tipa M^ (BC)6, pa tudi V4 (BC)3, Nb (C). Dokazi so (26), da, če so ti izločki dovolj majhni, odigrajo vlogo zadrževal-cev tvorbe ferita, ko pa narastejo in postanejo grobi, pa so pospeševalci tvorbe ferita. Glavne stabilne B vsebujoče faze v jeklih so borokarbidi, v katerih B nadomesti C v karbidih, tipa M23 (BC)6 in cementitu Fe3 (BC). Poznani so tudi boridi, tipa FeB, M,B2. Bor ima visoko afiniteto do kisika in dušika v jeklu. Z N tvori zelo stabilen BN s heksa-gonalno strukturo. Zmanjšanje vpliva B zaradi vezanja na O gre verjetno analogno s tvorbo rombične ali amorfne faze B,03. •C 'C 900l 700-500- VPN \ 649 » 102~ sec VPN 308 ~ tO* Slika 1/a-b Kontinuirana TTT diagrama za jeklo SAE 1541 brez in z dodatkom bora Fig. 1 Continuous TTT diagrams for SAE 1541 steel vvithout and with alloyed boron Z analizo mehanizma povečanja kaljivosti s C in B se da razložiti tudi medsebojni vpliv (interakcija) teh elementov na povečanje kaljivosti jekel z različno vsebnostjo C. Učinek B na kaljivost se pokaže šele potem, ko doseže vsebnost C mejo topnosti v feritu. Z naraščajočo vsebnostjo C zasedejo za energetsko ugodno difuzijo razpoložljive razširjene mrežne prostore vedno bolj samo atomi C. Nadaljnja difuzija C potem nujno poteka preko razširjenih medmrežnih prostorov, s tem pa se učinek B vedno bolj prekriva z učinkovanjem C na povečanje kaljivosti, dokler pri evtektoidnem C popolnoma ne izgine. B ima torej vpliv na povečanje kaljivosti le pri tistih jeklih, ki imajo v TTT diagramih pred per-litno pretvorbo območje proeutektoidnega ferita. Premik krivulj k večjim inkubacijskim časom je bolj izrazit v območju poligonalnega proevtek-toidnega ferita, kot v območju acikularnega pro-bajnitnega ferita. Za ilustracijo sta iz literature (29) na sliki 1 navedena značilna kontinuirna TTT diagrama C-Mn jekla SAE 1541 z dodatkom B in brez dodatka z vrisanimi krivuljami ohlajanja v vodi (A) in olju (B). Iz diagrama je razvidno, da pri enaki ohlaje-valni hitrosti pri varianti jekla, ki vsebuje B, laže dosežemo zaželeno trdoto po kaljenju kot pri varianti jekla, ki ne vsebuje B. Bor ima zelo majhen vpliv na temperaturo Ms, kar predstavlja veliko prednost pred ostalimi legirnimi elementi, ki ob povečanju kaljivosti znižujejo MS temperaturo in s tem večajo možnost nastanka kalilnih razpok. Domnevamo, da B ni karbidotvoren element in da ne spremeni premenskih točk pri ogrevanju jekla Ac 1 in Ac3, zniža pa premensko točko pri ohlajanju Ar 3 za ca. 30 % (30). Različni podatki, na katere naletimo v strokovni literaturi, o vrednosti BF v odvisnosti od vsebnosti C v jeklih, so posledica deleža marten-zita, ki se vzame za kriterij prekaljivosti (19). Dokazan je tudi vpliv ostalih legirnih elementov, ki so prisotni v jeklu (30) in vplivajo na evtektoidno vsebnost C ali pa zmanjšujejo topnost B v avste-nitu. Ker je paleta legirnih elementov v nizko legiranih jeklih zelo široka, je efekt B potrebno ugotoviti za vsako družino jekel posebej. Odkrivanje in določevanje položaja atomov B v jeklu, kar je edino merilo za pričakovani efekt B na kaljivost, je zelo težko, in sicer iz razloga, ker je vsebnost B v jeklu zelo majhna in ker ima B zelo nizko at. število 5, kar otežuje njegovo identifikacijo z elektronskim mikroanalizatorjem. Večina poznanih eksperimentalnih tehnik za odkrivanje prisotnosti B ne da prostorske razporeditve B in je premalo občutljiva za majhne koncentracijske razlike. V pogledu uporabnosti kemičnih metod za določevanje vsebnosti B, ki so občutljive do 1 ppm B v jeklu, je dokazano (29), da delež topnega B, določen po dianthimid fotometrični metodi, ustreza deležu efektivnega B v jeklu. To ugotovitev, ki močno olajša delo, potrjujejo tudi avtoradiograf-ske študije (24). V novejšem času se je uveljavila avtoradio-grafska metoda, ki je rešila problem študija porazdelitve B v strukturi jekla (24) (30) 0 020 0'(0 060 080 100 V. C Slika 2 Efektivnost bora v nelegiranih in nizkolegiranih jeklih Fig. 2 Boron effectiveness in unalloyed and Iow alloyed steel 2. RAZVOJ TEHNOLOGIJE IZDELAVE JEKLA Maksimalna efektivnost B v jeklu, enakomer-nost kvalitete in reproducibilnost finalnih proizvodov so osnovne smernice in naloge raziskovalnega dela na področju osvajanja tehnologije izdelave in predelave B jekel. Osvojiti je potrebno takšno tehnologijo legi-ranja B v jeklo, da bo mogoče: — doseči optimalno vsebnost B v jeklu — zaščititi B pred vezavo z N in O •—■ doseči enakomerno porazdelitev B v talini 2.1 Optimalna vsebnost B v jeklu Vsebnost B, ki je potrebna za doseganje želenega efekta B na kaljivost jekel, je zelo majhna in se giblje v mejah od 0,0005 do 0,003 %. Večina raziskovalcev B jekel je enotna glede optimalne vsebnosti B, pri kateri je dosežena največja pre-kaljivost posameznih vrst jekel. Optimalna vsebnost — 0.0015—0.0020 % B je pri vseh jeklih zelo jasno izražena (4) (29) (34). Z naraščajočo vsebnostjo B vrednost BF pada, dokler ne doseže neko konstantno vrednost, kar je shematsko prikazano na sliki 3. V literaturi so navedeni tudi dokazi, da so v takšnem optimalnem območju vsebnosti B dosežene tudi optimalne trdnostne lastnosti in žilavost jekel v poboljšanem stanju. (4) 2.2 Legiranje bora v jeklo Problematika izdelave B jekel je od vsega začetka povezana s preprečevanjem izgube efektivnega B zaradi velike afinitete B do kisika in dušika, torej plinov, ki sta obilno prisotna v procesu izdelave jekla. Legiranje B v jeklo v obliki ferolegure FeB se ni pokazalo kot primerno, saj je bila dosežena kvaliteta jekla v pogledu pre-kaljivosti zelo neenakomerna, kar je predstavljalo veliko oviro uporabnosti B jekel. Da bi dosegli Vsebnost B v % Slika 3 Odvisnost efektivnosti B (BF) od vsebnosti B v jeklu Fig. 3 Relationship betueen the boron effectiveness (BF) and the boron content in steel učinkovito vezavo plinov v jeklu in tako zaščitili B, so bile razvite kompleksne zlitine z majhno vsebnostjo B ter visoko vsebnostjo Ti, Al in Zr, torej elementov, ki kažejo močnejšo reaktivnost z N in O kot B. Ker vsebnost kisika in dušika v jeklu variira s sestavo jekla in načinom izdelave in vlivanja jekla, je potrebno vrsto in količino kompleksnih zlitin B ugotoviti s poizkusi. Posledica različne jeklarske prakse so tudi nihanja v efektivnosti B pri posameznih proizvajalcih jekel. Poizkusi so pokazali, da je za zaščito B Ti bolj efektiven kot Zr, dokazano pa je tudi, da je za vezavo plinov efektivno le ca. 70 % dodanega Ti, oz. 40 % Zr (34). Da bi bil B v jeklu efektiven, je potrebno že v samem postopku izdelave jekla čimbolj reducirati vsebnost kisika in dušika in pa nevtralizirati vpliv preostale vsebnosti N in O z vezavo na druge elemente. Če je dana možnost vlivanja jekla v vakuumu, se lahko uporabijo kompleksne zlitine z višjo vsebnostjo B (ca. 8 %), če pa se jeklo vliva na zraku, pa se mora B legirati v kompleksnih zlitinah z nižjo vsebnostjo B (pod 6 %), kar seveda podraži postopek. V tabeli 1 je prikazana smerna analiza kompleksnih zlitin, tipa BATS, ki jih dobavlja firma Ferrolegeringar AG iz Ziiricha. Tabela 1: Smerna analiza kompleksnih zlitin BATS Oznaka zlitine Vsebnost elementov (0/o) B Al Ti Si Mn v Zr BATS 2 2 10 30 10 — — — BATS 4 4 10 30 10 — — — BATS 6 6 10 30 10 — — — BATS 8 7 12 25 7 — — — BATS 79 0,5 13 20 5 8 — 4 V-BATS 0,3 9 15 1 — 24 — Za pravilno uporabo posameznih zlitin so dana naslednja navodila: — Zlitine BATS 2, 4 in 6 naj bi se uporabile, kadar je potrebno izdelati jeklo z 0,001 do 0,10 % B. Izbira zlitine je odvisna predvsem od načina (teh- ft A - brez B 401B - ferobor C - grainal 79 30- 2 3 4 5 6 7 89» 20 Oddaljenost od kaljenega čela {mm) Slika 4 Efekt dveh B zlitin na kaljivost jekla SAE 1041 Fig. 4 Effect of two boron ailoys on the hardenability of SAE 1041 steel nike) izdelave jekla v jeklarni. Te zlitine so posebno primerne za izdelavo ogljikovih in nizko-legiranih B jekel, kjer v glavnem poudarjamo doseženo prekaljivost jekla in kjer naj bi B nadomestil določeno količino ostalih legirnih elementov, kot Ni, Mn. Takšna jekla so predvsem uporabna za izdelavo strojnih delov, ki se oblikujejo s hladnim masivnim preoblikovanjem. — Zlitina BATS 79 je kompleksna zlitina z večjim razmerjem legirnih elementov proti B, kar prispeva k popolni zaščiti B in splošnemu dvigu kvalitete jekla, posebno v pogledu žilavosti. Ta zlitina se zato uporablja za legiranje B višje legi-ranih jekel, kot so nerjavna jekla in jekla, obstojna pri visoki temperaturi, kjer ima dodatek B v količini ca. 0,003 % namen izboljšati predelav-nost jekla. V literaturi so navedeni primeri, ko so to zlitino uporabili za doseganje drobnega zrna in boljših mehanskih lastnosti v vlitkih iz visoko legiranih jekel. Četudi te kompleksne zlitine vsebujejo elemente, ki imajo večjo afiniteto do N in O kot B, pa je kljub temu pred dodajanjem kompleksne zlitine B talino potrebno čimbolj popolno dezoksi-dirati in denitrirati. Kompleksna legura B se mora torej dodati potem, ko so dodane vse druge ferolegure za dezoksidacijo in legiranje jekla. Kompleksna legura B se doda v curek jekla med prehodom. Dodatek B je najbolj efektiven, če se kompleksna zlitina dodaja v času, ko sega talina do tretjine ponovce in dokler se ne pojavi prva žlindra, vendar pa je to le priporočilo iz nekaterih jeklarn. Ker torej ni mogoče zagotoviti enakih pogojev, ima vsaka jeklarna svoj FB, ki ga lahko upoštevamo kot indeks kvalitete dela v določeni jeklarni. Lahko trdimo, da je bil v preteklosti primarni vzrok nestabilnosti pri izdelavi B jekel in doseženi kvaliteti nepopolna vezava plinov v jeklu. Z uporabo kompleksnih dezoksidantov pa so dosegli veliko zanesljivost, kar ima za posledico tudi naraščanje trenda proizvodnje B jekel, ne samo v ZDA, ampak tudi v Evropi. 2.3 Izdelava poskusnih talin Poizkuse legiranja B smo opravljali v industrijskih talinah, izdelanih v SM pečeh. Jeklo je bilo vlito v normalno konične kokile kvadratnega preseka 650 X 650 mm skozi lijak. Teža vlitih blokov 5.4 t. Legiranje B smo opravljali na dva načina A. legiranje B v zlitini FeB skupaj z zlitinami FeTi, ZrSi in Al. Takšno kompleksno mešanico zlitin smo zdrobili, dobro premešali in z njo napolnili tankostenske jeklene cevi, deb. 1 mm. Ustrezno število cevi smo s pomočjo posebnega nosilca vložili v kokile pred vlivanjem jekla, kakor kaže si. 5. Ko se je med vlivanjem jeklo dvigalo, so se tankostenske cevi, napolnjene z mešanico zlitin, enakomerno odtapljale, B, Ti, Zr in Al pa so tako enakomerno prehajali v talino. Dobro mešanje taline zaradi tokov med komuniciraj očim vlivanjem naj bi zagotovilo enakomerno porazdelitev B in ostalih elementov. Da bi kar najbolje vezali O in N že pred legiranjem B, smo talino že v ponovci močneje dez-oksidirali z Al in Ti. Po opisanem postopku smo izdelali več poiz-kusnih blokov jekla, pri čemer smo variirali dodatek B: 0,0020 % 0,0040 °/o 0,0060 °/o 0,0080 % Pri dodatku B 0,0080 % smo mešanico legur vstavili v 4 tankostenske cevi, premera 20 mm, s skupnim volumnom 1,7 dra3, do višine polnjenja 1,6 m. Zmešali smo naslednje količine zlitin: 2,4 kg FeB, 1,3 kg FeTi, 0,65 kg Al in 0,65 kg ZrSi. Preračunano na težo bloka 5,4 t je preračunana vsebnost elementov v jeklu naslednja: 0,008 % B, 0,01 % Ti, 0,012 % Al in 0,004 % Zr. Šaržna analiza nam zaradi takšnega načina leg. B ne pokaže prave vsebnosti elementov B, Ti, Al in Zr ter O in N v jeklu. 610 x 610 Legiranje B v jeklo s pomočjo tankostenskih cevi Fig. 5 AIloying boron into steel with thin-walled tubes B. legiranje B v zlitini BATS v ponovco (cela šarža). Na osnovi izkušenj, ki smo jih pridobili v prvi fazi izdelave poizkusnih talin, smo za legiranje celih šarž izbrali zlitino BATS 2. Jeklo smo pred vlivanjem v ponovco dezoksidirali v peči s SiMn, zrcalovino in FeAl (1 —1,2 kg/t). V curek jekla smo med vlivanjem najprej dodali Al in ostale Fe zlitine, kompleksno zlitino BATS 2 pa smo dodajali v curek jekla v intervalu, ko je bila tretjina ponovce napolnjena z jeklom, pa do pojava prve žlindre. Tako izdelano jeklo je bilo vlito komunicirajoče v kokile. Šaržna analiza nam v tem primeru pokaže dejansko vsebnost B, Al, Ti in Zr ter O in N v jeklu. Šaržne analize in analize vzorcev poizkusnih talin so navedene v tabelah 2 in 3 Tabela 2: šaržna analiza in analiza vzorcev jekla MBA20 Št. šarže 03 4300 c C16 b D16 04 3335 0 C16 b D16 01 0910 5 02 5036 S 07 6168 S 03 4855 r A3 ° B3 c A10 b B10 A20 B20 N C 0,19 0,19 0,19 0,21 0,20 0,20 0,19 0,20 0,17 0,18 0,17 0,17 0,21 0,21 0,22 0,21 0,21 0,21 0,21 Si 0,22 0,27 0,29 0,30 0,27 0,26 0,36 0,37 0,34 0,35 0,35 0,35 0,10 0,08 0,08 0,07 0,08 0,07 Vsebnost Mn P 0,44 0,37 0,48 0,44 0,43 0,43 1,10 1,18 1,07 1,07 1,14 1,16 1,22 1,21 1,19 1,21 1,19 1,21 1,19 elementov v S Cr 0,013 0,013 0,016 0,011 0,009 0,009 0,013 0,015 0,014 0,014 0,024 0,022 0,025 0,025 0,028 0,025 0,028 0,025 0,028 0,022 0,023 0,023 0,024 0,023 0,024 0,018 0,024 0,014 0,017 0,020 0,022 0,013 0,015 0,015 0,015 0,12 0,14 0,14 0,11 0,13 0,12 0,07 0,07 0,24 0,23 0,09 0,09 0,11 0,10 0,09 0,10 0,09 0,10 0,09 Cu 0,13 0,15 0,24 0,25 0,24 0,16 0,16 0,20 0,18 0,21 0,20 0,21 0,20 0,20 0,20 Ni 0,45 0,43 0,41 0,09 0,09 0,09 0,11 0,10 0,05 0,09 0,06 0,06 0,05 0,05 0,05 0,05 Tabela 3: Šaržna analiza in analiza vzorcev jekla KVB 30 Št. šarže Vsebnost elementov v % C Si Mn P S Cr Cu Ni 02 4912 0,35 0,33 0,63 0,014 0,025 0,39 0,22 0,07 S 0,35 0,33 0,67 0,012 0,018 0,35 0,22 0,06 02 5153 0,30 0,30 0,62 0,010 0,023 0,35 0,23 0,06 S 0,31 0,31 0,63 0,011 0,024 0,33 0,21 0,06 04 3914 0,36 0,07 0,67 0,010 0,013 0,07 0,14 0,07 S 0,36 0,09 0,68 0,012 0,014 0,08 0,13 0,08 03 4852 0,37 0,08 0,77 0,014 0,017 0,06 0,06 0,18 S 0,39 0,08 0,81 0,017 0,018 0,06 0,08 04 3897 0,44 0,15 0,80 0,017 0,016 0,17 0,16 0,16 S 0,42 0,14 0,87 0,018 0,019 0,13 0,19 V V 7 * . v V/. . :'• ■ ■ - * . !i.. i i ■•' Slika 6 Porazdelitev B v vzorcu jekla MBA 20 šarže 03 4855 Fig. 6 Distribution of boron in the MBA 20 steel sample of the 03 4855 melt <;."' "' V '•■ ; v- . •'•: - v- %; T ■ - ■ : • i'-:- • v? - v. •■ •■* ■ ,,• f;r . " i " _ . * :/ vC: v ' *" Vv . ; ; *:•','• - . Z •«...' A' ,' '' '>•"<'' • >■ . v X- : L ,-J- - . . '«•» - . . «" . •. V ■ , . • . r •• ■••• • - :'• - •••-* .■• S .: •■• — ' » • . ' . ' • » V 'i*.. ■ . • • . > ■ ■ -4 • •• -<' V vvv V- -V • - : ;... . ;•' .V .> . Slika 7 Porazdelitev B v vzorcu jekla KVB 30 šarže 03 4852 Fig. 7 Distribution of boron in the KVB 30 sample of the 03 4852 melt 2.3.1 Pogoji ogrevanja in vroče predelave blokov Bloki jekel so bili ogrevani v globinskih pečeh po regulativih, ki veljajo za ogljikova nelegirana in nizko legirana jekla. Valjanje blokov v blume preseka 135 X 135 mm je potekalo po ustaljenem planu prevlekov za ogljikova nelegirana in nizko legirana jekla. Pogoji ohlajevanja blumov po valjanju so normalni na zraku. 3. REZULTATI PREISKAV Na vzorcih jekel, legiranih z B smo izvršili določene laboratorijske preiskave, katerih rezultati naj bi potrdili uspešnost osvojene tehnologije legi-ranja B v jeklu. Rezultati teh preiskav so naslednji: 3.1 Kemična analiza vsebnosti B v jeklu Kemično vsebnost B v jeklu smo določili po dianthimid fotometrični metodi v laborat. metalurškega inštituta v Ljubljani. Rezultati preiskav so zbrani v tabelah 4 in 5. 3.2 Porazdelitev B v vzorcih jekla Porazdelitev B v vzorcih jekla smo preiskali z avtoradiografsko metodo. Preizkusi so bili izvedeni na inštitutu »Jožef Štefan« v Ljubljani v naslednjih eksperimentalnih pogojih: detektor sledi LR 115 6 p.m mesto obsevanja suha celica reaktorja TRIGA Mark II neutronska expozicija 5,8 . 1012 neutronov cm—2 jedkanje detektorske folije 2,5 N KOH 60° C ± ± 0,1° C 15 min. Preiskani so bili vzorci šarže 02 5036 MBA 20 (nač. leg A) 03 4855 G, S, N MBA 20 in 03 4852 G, S, N KVB 30. Porazdelitev B je prikazana na slikah 6 in 7. 3.3 Prekaljivost jekla Prekaljivost jekla smo preiskali po metodi Jominy. Optimalno temperaturo kaljenja smo določili na osnovi izdelave kalilne vrste in dilato- Tabela 4: Vsebnost B, Al, Ti ter plinov v vzorcih jekla MBA 20 Dod. B Loka- Vsebnost elementov v % Št. šarže o/0 cija B top. B net. Al top. Ti N O 03 4300 0,002 G C 3 < 0,0001 < 0,0001 0,098 0,036 0,0052 0,0013 [A] D 3 ti tt 0,093 0,030 0,0056 0,0013 Sr C 16 t > " 0,100 0,035 0,0052 0,0021 D 16 t t tt 0,093 0,031 0,0049 0,0021 N C 21 11 It 0,098 0,035 0,0049 0,0017 D 20 tt " 0,095 0,029 0,0048 0,0023 04 3335 0,004 G C 3 0,0017 < 0,0001 0,088 0,040 0,0046 0,0019 [A] D 3 0,0001 " 0,085 0,044 0,0050 0,0023 S C 11 0,0014 rr 0,087 0,045 0,0048 0,0021 D 11 0,0008 0,0002 0,084 0,044 0,0053 0,0029 N C 20 0,0014 0,0002 0,086 0,040 0,0051 0,0021 D 20 0,0001 < 0,0001 0,087 0,040 0,0051 0,0025 01 0910 0,005 G A 2 0,0035 0,0007 0,060 0,06 0,0061 0,0020 A [A] 0,0042 0,0003 S Ali 0,0038 0,0001 0,0039 0,0004 N A 20 0,0034 0,0001 0,0034 0,0001 0,0032 0,0004 0,008 G B 2 0,0044 0,0022 [A] 0,0041 0,0014 S B 11 0,0062 0,0008 0,0058 N B 20 0,0046 0,0006 0,0033 0,0024 02 5036 0,008 S A 10 0,0042 0,0014 0,075 0,08 0,0060 0,0022 [A] 0,0050 0,0008 07 6168 0,006 S 0,0032 0,0003 0,057 0,05 0,0064 0,0028 [A] 03 4855 BATS2 0,0026 0,0016 0,006 G A 0,0033 0,0006 0,0050 0,0020 [B] N A 0,0043 tt 0,047 0,06 0,0051 0,0021 0,0044 tt S A 0,0033 n nni7 0,0008 n nnn^ 0,0050 0,0028 Tabela 5: Vsebnost B, Al, Ti in plinov v vzorcih jekla KVB 30 Št. šarže Dod. B % Lokacija B top. Vsebnost elementov (°/o) B net. Al top. Ti N O 02 4912 0,008 [A] S 0,0041 0,0042 0,0002 0,052 0,09 0,0058 0,0040 02 5153 0,006 [A] s 0,0017 0,0019 < 0,0001 0,0005 0,042 0,08 0,0061 0,0036 04 3914 BATS2 0,006 [B] s 0,0024 0,0018 < 0,0001 0,0002 0,044 0,04 0,0064 0,0025 G 0,0044 0,0040 < 0,0001 0,0001 0,056 0,04 0,0054 0,0024 03 4852 BATS2 0,006 [B] s 0,0041 0,0033 < 0,0001 0,0001 0,046 0,04 0,0056 0,0033 N 0,0040 0,0036 < 0,0001 0,0005 0,048 0,04 0,0052 0,0039 04 3897 BATS2 0,006 S 0,0030 0,0031 0,0004 0,0003 0,133 0,04 0,0057 0,0036 metrične preiskave premenskih točk. Rezultati preizkusov prekaljivosti so zbrani v tabelah 6 in 7. Tabela 6: Rezultati preizkusov prekaljivosti jekla MBA 20 Ta 900° C - v „ Od. hI. Trdota po dolžini preizkušanca HRc St. šarže str'pr 2 4 6 8 10 12 14 16 03 4300 1 S 15 9 7 5 3 2 2 _ 2 S 10 8 6 5 3 2 2 — 04 3335 1 S 40 37 29 17 13 10 8 7 2 S 40 37 28 17 13 10 8 7 01 0910 1 S 42 41 40 36 28 20 15 12 2 S 43 42 41 37 27 20 15 12 02 5036 1 S 39 38 36 32 24 21 18 15 2 S 41 39 37 34 29 24 20 16 07 6168 1 S 41 40 40 37 30 20 18 14 2 S 41 40 39 37 32 23 18 13 03 4855 1 S 44 43 42 41 37 31 25 20 2 S 45 44 42 41 37 29 25 21 Tabela 1: Rezultati preizkusov prekaljivosti jekla KVB 30 Ta 860° C šarže mm od Trdota po dolžini preizkušanca HRc Št. hI. čela 2 4 6 8 10 12 14 16 02 4912 53 51 49 47 42 35 30 25 02 5153 52 49 47 44 39 30 25 22 04 3914 52 49 44 24 21 20 20 20 03 4852 G 53 51 50 39 28 24 23 21 S 54 52 51 43 28 25 23 22 N 54 52 50 43 28 25 23 22 04 3897 55 54 53 53 47 34 28 27 Italijanski vzorec 46 45 44 31 19 17 16 14 V tabeli 8 so navedene vrednosti faktorja BF, ki je izračunan iz razmerja dejanskega DI (jeklo z B) in izračunanega DI iz kemične sestave za jeklo brez B. Tabela 8: Vrednosti idealnih premerov kaljenja in BF šarže Zrno ASTM N° K val. Di (J) jeklo DI jeklo BF DT (J): DI HRc Xj Št. jekla z B brez B 50 (mm) in in 03 4300 8 MBA 20 _ 0.56 _ 32 — 04 3335 7 n 1.7 0.57 2.98 32 5 01 0910 8 " 2.5 1.08 2.31 32 9.5 02 5036 8 " 2.6 1.15 2.26 30 10 07 6168 8 " 2.6 0.92 2.83 30 11 03 4855 7 " 2.7 0.94 2.87 33 11.5 02 4912 8 KVB 30 2.6 1.38 1.88 41 10.5 02 5153 7 " 2.6 1.22 2.13 37 10.5 04 3914 8 " 2.0 0.75 2.66 45 6.5 03 4852 8 " 2.2 0.91 2.42 42 8 04 3897 8 " 2.8 1.22 2.29 44 11 V tabeli 9 so navedeni tudi rezultati preiskav trdnostnih lastnosti nekaj jekel, legiranih z B v poboljšanem stanju, ki naj pokažejo uporabnost izdelanih talin za izdelavo kvalitetnih vijakov, za kar so ta jekla tudi namenjena. 3.4 Sposobnost jekel za preoblikovanje v hladnem Sposobnost jekel za plastično preoblikovanje v hladnem smo preizkusili s tlačnim preizkusom (35). Preizkusi so bili izvršeni v laboratoriju za plastično preoblikovanje pri fakulteti za strojništvo v Ljubljani. Režim nakrčevanja, t. j. stroj, Tabela 9: Trdnostne lastnosti t' poboljšanem stanju Temperatura napuščanja Št. šarže Kval. Poz. trm 400' av C 05 0"m 500" C o\ 4» "m 600° C C, 55 4 04 3335 MBA 20 s 678 530 25 63 749 642 25 63 549 392 25 64 01 0910 s 1090 961 15 64 853 834 16 67 775 736 17 70 02 5036 " s 1069 1030 15 55 853 814 18 60 765 745 20 71 03 4855 " G 1128 1108 15 62 893 843 19 66 795 775 20 70 " S 1138 1109 14 62 993 843 17 65 785 745 20 70 " N 1108 1089 14 62 993 843 17 68 785 736 20 69 02 5153 KVB 30 S 1265 1116 12 61 951 922 14 65 833 765 18 67 02 4912 " S 1304 1245 12 60 990 951 14 63 844 785 18 67 mazivo, hitrost deformacije (cp = 10—2 S~~'), metoda merjenja ter način vrednotenja rezultatov je bil enak za vse preizkušance. Ustreznost po-tenčne funkcije kot modela krivulje plastičnosti smo testirali s F-testom, pomembnost eksponenta utrjevanja pa s t-testom. Oba testa sta pokazala, da je tveganje < 0,5 % korelacijski koeficient kf 1/1 cpv > 0,99. Vse to daje možnost izvajanja relativno trdnih zaključkov. Rezultati, prikazani v tabeli, predstavljajo srednjo vrednost dveh pa-ralelk. Vzorci jekla MBA 20 so bili preiskani v vroče valjanem stanju, vzorci jekla MVB 30 pa v sferoidizacijsko žarjenem stanju. Karakteristične vrednosti krivulj plastičnosti so navedene v tabeli 10. Tabela 10: Karakteristične vrednosti krivulj plastičnosti MBA 20 KVB 30 Št. šarže kr [N/mm2] n Št. šarže k, [N/mm-] n 04 3335 871 0.195 02 4912 943 0.231 01 0910 944 0.176 02 5153 883 0.202 02 5036 1061 0.160 04 3914 869 0.214 07 6168 1014 0.170 03 4852 G 894 0.214 04 4855 G 1056 0.123 03 4852 S 901 0.208 04 4855 S 1048 0.154 03 4852 N 869 0.212 04 4855 N 1071 0.145 04 3897 869 0.222 3.4.1 Značilnosti mikrostrukture jekel Da bi lažje ocenili prikazane rezultate plastičnosti v hladnem, smo izvršili tudi metalografske preiskave vzorcev posameznih šarž jekla. Značilnosti mikrostrukture obravnavanih vrst jekel so naslednje: Vzorci jekel kvalitete MBA 20 imajo strukturo iz ferita in lamelarnega perlita. Velikost kristalnih zrn ter oblika in velikost posameznih strukturnih komponent kažeta na neenakomeren režim ohlajanja po valjanju in nizko končno temperaturo pri valjanju. Na vzorcih jekel, ki pripadajo šaržam 02 5036 in 04 4855 opazimo poleg feritnih in perlit-nih zrn tudi bajnit, mogoče celo martenzit. Razlike v velikosti mikrostrukturnih komponent v vzorcih jekla iz šarž 04 3335 (0,42 % Mn) in 01 0910 (1,11 % Mn), ki sta bili valjani pod enakimi pogoji, lahko pripišemo razliki v sestavi jekel. Če izvzamemo zaključke Ti karbonitrida, so vsa jekla zelo čista. Sulfidni in oksidni vključki so drobni. V mikrostrukturi jekel opazimo drobne oglate vključke Ti karbonitrida, posamične nize in skupine zelo drobnih oksidnih vključkov ter enakomerno porazdeljene drobne sulfide. 4. ANALIZA REZULTATOV Uporabljeni eksperimentalni postopek legiranja B v posamezne bloke jekla s pomočjo tankosten-skih cevi, napolnjenih z mešanico zlitin B, Ti, Zr in Al je omogočil študij zahtevane minimalne količine B v vložku, da bi se čim bolj približali optimalni vsebnosti B v jeklu. Izkazalo se je, da naj bo vsebnost B v vložku med 0,005 in 0,006 %. Za izdelavo celih šarž B jekla smo uporabili kompleksno zlitino BATS 2, ki vsebuje največ B in jo je zato potrebno najmanj, kar se ugodno odraža tudi v ekonomičnosti proizvodnje B jekel. Vsebnost B v jeklih, kjer smo legirali 0,006 °/o v B obliki kompleksne zlitine BATS 2, je povprečno 0,0035 % z raztrosom ± 0,0005 %. Na osnovi eksperimentiranja z večjim številom šarž bi bilo ob takšnem raztrosu priporočljivo še nadalje zniževati količino kompleksne zlitine, t. j. B, da bi se približali optimalni vsebnosti B v jeklu. Mnenja smo, da bi bil pri dani tehnologiji izdelave in vlivanja jekla na zraku optimum dosežen pri dodatku med 0,004 in 0,005 % B. Vsebnost netopnega B močno variira, v večini primerov pa je pod 0,0005 %, kar kaže na dobro vezavo plinov v jeklu. Dosežena je željena vsebnost Ti. Ker se B legira v obliki kompleksne zlitine z 2 % B, je potrebno v kratkem času vreči v curek jekla med vlivanjem iz peči v ponovco veliko količino zlitine. Samo doziranje tako predstavlja določen problem, čemur lahko pripišemo tudi določen delež raztrosa pri vsebnosti B v jeklu. Praksa izdelave večjih količin B jekel bo gotovo pokazala določene poenostavitve pri doziranju zlitine B v jeklo, kar naj olajša napore, ki jih imamo ob tej tehnologiji. V okviru te naloge smo izdelali veliko blokov in šarž, legiranih z B. Vsi bloki so bili normalno ogrevani v globinskih pečeh in valjani na blumingu po ustaljenem planu prevlekov za nelegirana srednje ogljična jekla. Med samim valjanjem nismo opazili nobenih anomalij. Blumi so bili ohlajeni na zraku. Kontrola homogenosti z neporušnimi preiskavami in odtisi žvepla tudi ni pokazala nobenih posebnosti v primerjavi z enakimi jekli brez B. Laboratorijskih preiskav, ki naj bi pokazale sposobnost B jekel za preoblikovalnost v vročem, žal nismo naredili, četudi so bile predvidene in so bih za torzijski preizkus v vročem izdelani tudi preizkušanci. Te preiskave bi morale biti sestavni del nadaljevanja preiskav vpliva B na fizikalne in tehnološke lastnosti jekel. Preiskave vsebnosti B v različnih pozicijah enega bloka in več blokov ene šarže kažejo na dobro homogenost makroskopske porazdelitve B. Avtoradiografske preiskave porazdelitve B v mikrostrukturi jekla kažejo na enakomerno porazdelitev B v mikrostrukturi, pri tem pa je jasno izražena tendenca koncentracije B na mejah zrn. Tudi v tem primeru ni bistvenih razlik v porazdelitvi bora med posameznimi šaržami in lokacijami znotraj enega bloka. Uspešnost osvojene tehnologije naj bi se potrdila predvsem z izkazano efektivnostjo B pri povečanju prekaljivosti jekla. V ta namen so bile vključene v preiskave tudi druge spremenljivke v sestavi jekel. V pogledu vsebnosti C so bile poiz-kusne šarže izdelane z vsebnostjo C v mejah. a) 0,18 — 0,22 % C za jeklo MBA 20 in b) 0,32 — 0,38 % C za jeklo KVB 30 Večja odstopanja od smerne analize so posledica tehnoloških odstopanj in niso zavestna. Pri jeklu MBA 20 sta prvi dve šarži (bloka) z nizko vsebnostjo Mn, pri ostalih blokih, oz. šaržah pa z višjo vsebnostjo Mn 1,10— 1,20 %. Da bi dosegli boljšo plastičnost jekel v hladnem, smo pri obeh kvalitetah v primeru, ko smo B legirali v cele šarže, na osnovi priporočil iz literature izdelali šarže z nizko vsebnostjo Si. Če ocenjujemo efekt B v jeklu na osnovi doseženega faktorja BF, potem vidimo, da je vrednost BF pri jeklu MBA 20 višja kakor pri jeklu KVB 30. To lahko pripišemo različni vsebnosti C pri obeh jeklih. V vseh primerih so dosežene vrednosti BF pri eksperimentalnih šaržah višje od navedenih vrednosti BF v literaturi. Znotraj posameznih kvalitet opažamo razlike med posameznimi šaržami. Pri jeklu MBA 20 kažeta najvišjo vrednost BF šarži 07 6168 in 03 4855 (B je bil dolegiran po različnih postopkih), ki imata višjo vsebnost Mn kot šarži 01 0910 in 02 5036, kjer je BF nižji. Pri kvaliteti z višjo vsebnostjo C je dosežen najvišji BF pri šarži 04 3914, ki ima vsebnost B v optimalnih mejah, najnižji pa pri šarži 02 4912, ki ima najvišjo vsebnost B (dod. 0,008 %). Za stati- stično vrednotenje kvantitativnih vplivov imamo na voljo premalo rezultatov, zato smo omenili le najbolj zaznavne. Za uporabnost posameznih kvalitet B jekel pa nas zanima tudi sam potek Jominy krivulj in pa dosežene mehanske vrednosti po kaljenju in na-puščanju. V tem delu smo se tega področja lotili le toliko, da bi potrdili smer za nadaljevanje poizkusov osvajanja kvalitete jekel za kvalitetne vijake razreda 8,8, 10,9 in 12,9. Jeklo MBA 20 naj bi doseglo trdnostne lastnosti v poboljšanem stanju kot jeklo KV 35, imelo pa naj bi boljšo sposobnost za hladno masivno preoblikovanje (36). Na osnovi dosežene trdote po dolžini preizkušanca je razvidno, da smo dosegli zahtevano trdoto 40 HRc na v globini 6 mm od kaljenega čela pri vseh šaržah z vsebnostjo Mn > 1,10 %. V tem pogledu se je kot neustrezna pokazala šarža 02 5036, ki ima tudi najnižji BF, in pa šarža z normalno vsebnostjo Mn 04 3335, kar dokazuje že večkrat omenjeno optimalno kombinacijo elementov C, Mn in B. Pri temperaturi napuščanja 500° C (550° C) je pri vseh šaržah, razen 04 3335, ki ne vsebuje B, mogoče zanesljivo doseči zahtevane trdnostne lastnosti kvalitetnih vijakov razreda 8,8. Pri jeklu KVB 30 smo v primerjavi z jeklom KV 35 želeli doseči večjo globino prekaljivosti in s tem jeklom omogočiti izdelavo kvalitetnih vijakov, debeline nad 12 mm. Željeno trdoto 40 HRc smo dosegli do oddaljenosti 10 mm od kaljenega čela pri šaržah 02 4912 in 04 3897, ki ima najvišjo vsebnost C, pri ostalih šaržah pa le 8 mm. Trdnostne lastnosti v poboljšanem stanju, ki smo jih preiskali le pri dveh šaržah 02 5153 in 02 4912, dajejo upanje, da bi jeklo KVB 35 lahko uporabili za izdelavo kvalitetnih vijakov razreda 10,9 omenjenega premera. Vsekakor pa je jeklo KVB 35 primerno za izdelavo kvalitetnih vijakov premera do 18 mm. V vsakem primeru pa je pred uporabo jekla v določene namene potrebna stroga kontrola kvalitete jekla v pogledu prekaljivosti. Statistično tudi ni dokazana nikakršna korelacija med vsebnostjo B v jeklu in doseženo trdoto jekla po kaljenju. Preiskave sposobnosti B jekel MBA 20 in KVB 30 za plastično preoblikovanje v hladnem so pokazale naslednje značilnosti: Vzorci jekla MBA 20 so slabo plastični. Med posameznimi šaržami in vzorci ene šarže so velike razlike, ki pa jih lahko pripišemo neenakomerni mikrostrukturi, ki je posledica nizke končne temperature valjanja in hitrega ohlajanja po končanem valjanju. Da bi dosegli željeni ekonomski efekt, bo potrebna stroga kontrola temperaturnega režima valjanja in ohlajanja. Karakteristike krivulje plastičnosti jekla KVB 35 so bolj enakomerne, saj so bili vzorci pred preizkusi sferoidiza-cijsko žarjeni. Krivulja tečenja je pri vseh preiskanih vzorcih nižja od krivulje tečenja jekla KV 35. B torej ne kaže direktnega vpliva na sposobnost jekel za plastično preoblikovanje v hladnem. 5. ZAKLJUČKI 5.1 Borova jekla je mogoče izdelovati v SM pečeh ob nekoliko spremenjeni tehnologiji dezoksi-dacije jekla. Jeklo je treba že v peči intenzivno dezoksidirati z aluminijem, pri čemer se je kot najbolj ugodna pokazala zlitina feroaluminij. Kot primerna zlitina za dodajanje bora se je izkazala kompleksna zlitina BATS 2 z 2 °/o bora. 5.2 Optimalni dodatek bora v vložku je pri dani tehnologiji 0,005 %. Doseženi izkoristek bora je med 50 in 60 °/o. Jeklo se s tem podraži za 150 din/t zaradi dodatka zlitine BATS 2. Analize bora kažejo, da je bor porazdeljen enakomerno in v ozkih analiznih mejah po bloku in šarži. 5.3 Učinkovitost bora v jeklu, določena z borovim faktorjem (BF), potrjuje uspešnost osvojene tehnologije legiranja jekla z borom, saj je le-ta vedno večji od 2. 5.4 Na osnovi povečane prekaljivosti jekel kot posledica legiranja z borom smo osvojili dve kvaliteti ogljičnih jekel za izdelavo kvalitetnih vijakov in matic razreda 8,8 in 10,9, ki jih že lahko proizvajamo v industrijskem merilu. 5.5 Na osnovi doseženih rezultatov te raziskovalne naloge naj bi se preiskave nadaljevale na električnih obločnih pečeh z razširitvijo kvalitetnega asortimenta na nizko legirana jekla za hladno masivno preoblikovanje. Osvojeno tehnologijo je treba še nadalje preverjati in dopolnjevati na osnovi večjega števila šarž, kvaliteto jekla pa na osnovi še bolj poglobljenih preiskav fizikalnih in tehnoloških lastnosti jekel. 6. Uporabljena literatura 1. A. Ažman: Interno poročilo RO Železarne Jesenice, december 1977 2. Zapisnik sestanka proizvajalcev in potrošnikov jekel za cementacijo v Privredni komori Jusoslavije, Beograd, 16. 2.1977 3. A. Razinger: »Razvoj specialnih jekel za hladno masivno preoblikovanje«, predavanje na XI. Savetovanie za proizvodstveno mašinstvo, Ohrid, junij 1977 4. M. Kishen Koul, C. L. Mc Vicker: Metal Progress, nov. 1966, str. 40—44 5. D. J. Blichwede: Metal Progress, may 1970, str. 76—80 6. K.Sieber: Metal Progress, jan. 1971, str. 93—98 7. D. F. Buxter: Metal Progress, oct. 1972, str. 77—86, nov. 1972, str. 47—60 8. K. Sahs: Wire Industry, jan. 1975, str. 9. IV. Slahlagung, 6 — 8.11.1974, Baabe, DDR 10. H. H. Domalski: Draht, febr. 2 1976, str. 53—55 11. H. C. Weidner: Wire — Wire Products, nov. 1968, str. 56 do 58 in 108—110 12. J. A. Rinebolt: Metal Progress, sept. 1969, str. 117—122 13. G. Cesti, M. Macuz, C. Maccarini: La metalurgia Italiana 1972, št. 5, str. 256—260 14. M. Savettata: Materiaux et tecniques 1975, jan.-febr., str. 17—23 15. T. Lavrič: »Določevanje B v jeklu«, Poročilo M. I. Ljubljana, maj 1968 16. A. Kveder, J. Žvokelj: »B v jeklih za poboljšanje«, Poročilo M. I. Ljubljana, maj 1968 17. J. Žvokelj: »B v jeklih za masivno preoblikovanje v hladnem«, Poročilo M. I. Ljubljana, maj 1976 18. D. Kraksnev: Zaštita materiala, 1972, št. 5/6, str. 90—92 19. D. Kraksnev: Zaštita materiala, 1971, št. 10/11, str. 374 do 380 20. D. Kraksnev: Zaštita materiala, 1972, št. 5/6, str. 93—97 21. D. Kraksnev: Zaštita materiala, 1972, št. 11/12, str. 213 do 218 22. V. Ustahal, K. Stransky: Hutnicke listy, št. 7, 1976, str. 23. A. Brown, J. D. Garnisch, R. W. K. Haneycombe: Metal Science, št. 8, 1974, str. 317 24. S. R. Keown, F. B. Pickering: Metal Science, št. 7, 1977, str. 225—233 25. T. M. VVilliams, A. M. Stoneham, D. R. Harries: Metal Science 26. P. Maitrepierre: Metalurgical Transaction, feb. 1975 27. W. Polanschutz: Radex Rundschau, 1976, št. 4, str. 843 do 849 28. R. Kavvamura: Transaction ISIY, 1976, št. 16, str. 545 do 550 29. R. W. Morris: Special Steel Technical Rewieu BSC, aug. 1975 30. J. Glen: Svmposium on the Hardenability of Steel ISI Special Report, N° 36, 1946, str. 356—400 31. W. F. Iandesha, I.E.Morral: Metalurgical Transaction 32. H. Bugger: Harterei — Technische Mitteilungen, št. 1, 1961, str. 12—18 33. R. H. Cobbett: Metal Progress, may 1977, str. 35—37 34. G. F. Melloy, P. R. Slimman, PP Podgursky: Metalurgical Transaction, vol. 4, oct. 1973, str. 2279—2289 35. B. M. Kapadia. R. M. Brown, W. J. Murphy: Transactions of the Metalurgical Society of AIME, vol. 242, aug. 1968, str. 1689—1694 36. K. Kuzman, A. Razinger: železarski zbornik, 1974, št. 2, str. 189—197 37. A. Razinger: Savremeni materiali, 1.5., št. 314, str. 26—28 ZUSAMMENFASSUNG Die Borlegierten Stahle konnen in SM Ofen erzeugt werden vvenn die Desoxydation entsprechend modifiziert vvird um Sauerstoff und Stickstoff im Stahl fest zu binden. Als best geeignete Legierung zum legieren von Bor in den Stahl hat sich die Legierung BATS 2 mit 2 °/o B erwiesen. Die optimale Bor zugabe betragt bei der gegebenen Tech-nologie 0.005%, was bei einem Ausbringen von 50—60'°/o den gewiinschten Borgehalt ergibt. Die Analysen des Borgehaltes ergaben, dass das Bor in einzelnen Blocken und gesamten Schmelzen in engen Analysengrenzen gleichmassig verteilt ist. Der erzielte Borfaktor der immer grosser als 2 ist bestatigt die VVirksamkeit von Bor im Stahl und den Erfolg der entwickelten Technologie. Auf Grund der ausgearbeiteten Technologie des Le-gierens von Stahl mit Bor und der erzielten Durchhartung die eine Folge des richtigen Borgehaltes, der Form und Verteilung ist, sind zwei neue Stahlsorten der Kohlen-stoffstahle fiir die Erzeugung von Qualitatsschrauben und Muttern der Festigkeitsklasse 8.8 und 10.9 entvvickelt vvor-den. Die Stahle vverden im Industrieausmass hergestellt. SUMMARY Boron steel can be produced in open-hearth furnaces by a slightly modified technology of steel deoxidation for binding oxygen and nitrogen gases. The complex BATS master alloy with 2 °/o boron proved to be suitable for alloying boron into steel. The optimal addition of boron for the given technology is 0.005 % vvhere 50 to 60 % yield is already taken in account. B 15 to 20 ppm. Analyses of boron showed that it is uniformlv distributed in single ingots and the vvhole batches in narrow analitical limits. Boron effectiveness in steel determined by the BF factor confirms the efficiencv of adopted technology since the achieved BF factors were always higher than 2. By the adopted technology of alIoying boron into steel and the achieved through hardenability as a consequence of the correct content, shape and distribution of boron in steel, two new qualities of carbon steel for high-grade screws and nuts of 8.8 and 10.9 strength grade vvere successfully introduced into the manufacturing program. The steel can be manufactured in industrial scale. 3AKAIOTEHHE CTaAii, AernpoBaHHbie c 6opoM mohcho, npit HecKOABKO H3Me-HeHHOft TeXHOAOrHH paCKHCAeHHH AAa ¥Aykho CHHTaTb VAOBAeTBOpHTeAbHbIM. BbinoAneHHbie nccAeAOBanH« noKa3aAH, mto b OTAeAbHbix caiit- Kax n ue,vbix naabak 6op pacnpeAe.veH paBHOMepHO b y3KHX aHaAH-TiwecKiix npeAeAax. Bo3AeftCTBne 6opa b CTaAax onpeAeAeHO c BF cJiaKTopoM; noAyHeHHbifi BF npeBbmiaeT 3Ha«teHHe 2, no AOKa3biBaeT ycnex b npHMeneHHOH TexHOAornn. Ha ochobahnn vcboehhoft TexH0A0rmi AeriiposanHa 6opa b CTaAb h noAyMeimoH 3aKaAKH, KOTopbie n0ATBep>KAai0T BbiGpaHitoe coAepjKamie 6opa, ero 4>opMy h pacnpeAeAemie, ycBoeHbi Ase HOBbie MapKH yrAepoAHCTbix CTaAeft, npeAHa3naMeHHUx aah H3roTOBAeHHH KaqaCTBeHHbix bhhtob h raeK KAacca npomiocTii 8,8 h 10,9. 3tii CTa-AH MO>kho K3rOTOBAHTb B npOMbllllAeHHOM MacniTa6e.