YU ISSN 0372-8633 ŽELEZARSKI ZBORNIK Stran VSEBINA Vodopivec Franc, Metalurški institut Ljubljana RAZISKAVE INTEGRANULARNE KRHKOSTI JEKLENE LITINE 109 R o d i č Jože, Železarna Ravne RAZVOJ ORODNIH JEKEL 119 Bratina Janez, Železarna Ravne RAČUNALNIŠKO UPRAVLJANJE ELEKTRIČNE MOČI OBLOCNIH PECI 137 Tehnične novice NOVO ORODNO JEKLO UTOP Mo6 ZA DELO V HLADNEM V PROIZVODNEM PROGRAMU 2ELEZARNE RAVNE 143 LETO 12 ST.4-1978 2EZB BQ 12 (4) 109 — 148 (1978) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE. RAVNE. ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT ZELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 12 LJUBLJANA SEPTEMBER 1978 Vsebina Stran Franc Vodopivec in sodelavci Raziskave intergranularne krhkosti jeklene litine 109 UDK 669.141.246 ASM/SLA: SS5, R2h Jože Rodič Razvoj orodnih jekel UDK 669.14.018.25.001.6: :620,1 ASM SLA: TSb, A9 Tehnične novice 143 119 Janez Bratina Računalniško upravljanje električnih moči obločnih peči 137 UDK 621.365.2:681.142 ASM/SLA: D5, A5f, U7C, U4k Inhalt Seite Franc Vodopivec in sodelavci Untersuchung der inter-kristallinen Sprodigkeit des Stahlgusses. 109 UDK 669.141.246 ASM/SLA: SS5, R2h Jože Rodič Entvvicklung der Werk-zeugstahle 11" UDK 669.14.018.25.001.6: :620.1 ASM SLA: TSb, A9 Janez Bratina Einsatz eines Rechners zur Regelung der elektrischen Kraft des Lichtbo-genofens 137 UDK 621.365.2:681.142 ASM/SLA: D5, A5f, U7C, U4k Technische Nachrichten 143 Contents Page Franc Vodopivec in sodelavci Investigation on the in-teercrystalline embrittle-ment of čast steel 109 UDK 669.141.246 ASM/SLA: SS5, R2h Jože Rodič Development of tool steel 119 UDK 669.14.018.25.001.6: :620.1 ASM SLA: TSb, A9 Janez Bratina Computer control of elec-tric power for electric are furnaces J37 UDK 621.365.2:681.142 ASM/SLA: D5, A5f, U7C, U4k Technical Nevvs 143 CoAep>KaHHe Franc Vodopivec in sodelavci HccAeAOBaHHB HHTeprpanvAHp-HOH xpynKOCTH CTaAI,HOrO AIIThH UDK 669.141.246 ASM/SLA: SS5, foh 109 Jože Rodič Pa3BHTHe CTaAe HHCTpvMeHTaAbHAjX 119 UDK 669.14.018.25.001.6:620.1 ASM/SLA: TSb. A9 Janez Bratina BbllHCAHTeAbHafl MauiHHa npn VnpaBAeHIIH 3AeKTpHH£CK0H CHAbl AyrOBbIX IIOMei) ]37 UDK 621.365.2:681.142 ASM/SLA: D5, A5f, U7C, U41 TexnHiecTHe hobocth 143 For Avtomation and Process Technology from conceptual design to turn key system Za avtomacijo in procesno tehnologijo od idejnih zasnov do sistemov na ključ Control systems for material, materials management Analyses laboratories Electric are furnaces Basic oxygen furnaces (BOF) SIP Converter, AOD Converter Energy dispateh and control Pollution monitoring Heat treating optimization Tailor-made software and systems for your specific reguirements Kontrolni sistemi za materialno gospodarstvo Analitski laboratorij Elektro obločne peči Bazične kisikove peči LD — konverter in kisikovi žilavilni postopki s pihanjem od spodaj AOD — konverter Kontinuirno litje Sistemi razdelitve in kontrole porabe energije Krmiljenje čistilnih naprav Optimizacija toplotne obdelave Softvvare in sistemi prilagojeni vašim posebnim zahtevam PROCESS CORPORATION P.O. Box 11528 PITTSBURGH, PA 15238 USA For more detailed information please Za podrobnejše informacije se, prosimo, contact the European representative: povežite z zastopstvom za Evropo: I N T E C O — Internationale Technische Beratung Ges. m. b. H. BahnhofStrasse 9 8600 Bruck/Mur, Austria Telephone: (038 62) 53 1 10 Telex: 36 720 SLOVENSKE ŽELEZARNE ŽELEZARNA RAVNE n. sol. o. RAVNE NA KOROŠKEM PROIZVAJAMO: —EPŽ JEKLA — JEKLENE ULITKE — ODKOVKE — KOVANO PALIČASTO JEKLO — VALJANE PROFILE — GRELNO ŽICO — VLEČENO, LUSCENO IN BRUŠENO JEKLO — LISTNATE VZMETI — STROJNE NOŽE j — BRZOREZNO ORODJE IN KROŽNE ŽAGE — PILE IN RAŠPE — VALJE ZA HLADNO VALJANJE — PILGER VALJE IN TRNE — STROJE IN ORODJA NA PNEVMATSKI POGON — KOLESNE DVOJICE — SESTAVLJENE DELE IN ELEMENTE STROJEV IN NAPRAV — STROJE ZA MEHANSKO PREOBLIKOVANJE (RAZLIČNE STISKALNICE ZA PREOBLIKOVANJE KOVIN V HLADNEM IN VROČEM STANJU ITD.) S KVALITETO IN SOLIDNO PROIZVODNJO GARANTIRAMO DOBRO SODELOVANJE IN SE PRIPOROČAMO! Skladišče EPŽ ingotov v železarni Ravne slovenske železarne ljubljana ŽELEZARNA JESENICE: proizvaja debelo in srednjo pločevino ter hladnovaljane trakove različnih kvalitet. Vlečeno, luščeno in brušeno jeklo. Valjano in vlečeno žico v različnih kvalitetah in površinskih obdelavah. Hladno oblikovane profile, ograje za avtoceste in vratne podboje. Žične proizvode: žeblje, bodečo žico, žico, elektrode in praške za varjenje, vrvi in patentirane žice, jeklen pesek, tehnične pline: kisik in argon. ŽELEZARNA RAVNE: proizvaja toplovaljane in kovane profile ter vlečene, brušene in luščene palice, v vseh vrstah kvalitetnih in plemenitih jekel, jeklene odlitke, industrijske nože, brzorezna orodja in krožne žage za obdelavo jekla, kovin in lesa; pile, vzmeti, pnevmatske stroje in orodja, valje za hladno valjanje kovin, univerzalne in kovaške ekscentrične stiskalnice, sestavne dele za vagončke, diske za poljedelske stroje ... ŽELEZARNA ŠTORE: proizvaja toplovaljane ter vlečene in brušene palice, v vzmetnih in ostalih kvalitetnih vrstah jekla, specialno surovo železo za livarne, ulitke iz sive in nodularne litine, litoželezne valje, ki jih lahko obdelajo in obrusijo, kontilite profile .... TOVARNA VERIG LESCE: proizvaja verige za široko potrošnjo, tehnične in siderne verige, opremo za verige, snežne in zaščitne verige za vozila, kovinske in lesne vijake, hangervijake, razcepke, kovice, od-kovke in stiskance .... PLAMEN KROPA: proizvaja matične, nastavne in sponske vijake za splošne namene, matične in nastavne vijake srednje klase, matice in kovice. TOVIL LJUBLJANA: proizvaja vijake za kovine in za pločevino z ravnim in križnim utorom, samorezne vijake, vijake za les in kovice .... ŽIČNA CELJE: proizvaja iz žice razna pletiva, tkanine, mrežaste armature in predfabrikate, gabione, vibracijska sita in. mreže za rudarstvo, žične transportne trakove, vzmeti, žične vložke in drugo žično konfekcijo. METALURŠKI INŠTITUT LJUBLJANA: raziskuje na področjih: priprava mineralnih surovin, surovega železa, proizvodnje jekla, barvne metalurgije, livarstva, termične obdelave in plastične predelave jekla in kovin. Vrši kemijske, metalografske in fizikalne analize. Proizvodi: Aparate za ispitivanje spiralnih, lisnatih, torzionih opruga i svih vrsta elastičnih elemenata I z Raziskave intergranularne krhkosti jeklene litine* F. Vodopivec1, S. Lenasi2, A. Rodič2, E. Štrucl2, V. Strahovnik2 in M. Kmetic1 Ploščice alumunijevega nitrida po mejah den-dritnih zrn zmanjšujejo plastičnost jeklene litine. Metalografske in kemijske raziskave kažejo, da nastanejo ploščice neposredno iz taline tik pred popolnim strjenjem litine. Krhkosti se je mogoče izogniti z omejitvijo količine aluminija in dušika v litini in z vezavo aluminija z močnejšim nitridotvorcem, kot je aluminij. Zadnja možnost je tehnološko najbolj primerna. 1. UVOD Pri proizvodnji ogljikove in malolegirane jeklene litine se pojavlja kdaj pa kdaj izmeček zato, ker nima litina zadostne plastičnosti; lom trgal-nih, žilavostnih in upogibnih preizkušancev pa ima značilen interkristalen ali mešan potek, v katerem so različni deleži transkristalne, krhke in interkri-stalne površine ter cesto manjši otoki žilave površine (si. 1). Iz videza prelomnih površin, predvsem po smeri zlivanja grebenov, ki združujejo različne ravnine poteka makrorazpoke, je mogoče opredeliti, da se litina preje prelomi tam, kjer je prelom intrakristalen in krhek ter kasneje tam, kjer je prelom interkristalen, in razumljivo, najkasneje tam, kjer je prelom žilav. V literaturi je poznano, da interkristalno krhkost povzroči v jekleni litini najbolj pogosto aluminijev nitrid (ref. 1 do 7), lahko pa tudi vanadijev nitrid (8). Krhkost razumljivo lahko povzroča vsaka faza, ki je krhka in obdaja primarna ali sekundarna zrna, torej tudi 1 SŽ Metalurški inštitut Ljubljana 1 SŽ Železarna Ravne * Predavanje na 5. kongresu livarjev Jugoslavije, Split, 1977. cementit in često reiobijev karbonitrid. Ta se kot evtektična komponenta izoblikuje po dendrit-nih mejah v maloogljičnih mikrolegiranih jeklih (9, 10). 2. Raziskovalno delo Iz redne proizvodnje železarne Ravne smo izbrali primerne vzorce za identifikacijo krhkosti; njeno poreklo in način odprave pa smo preverili na sintetičnih talinah, ki so bile izdelane v indukcijski peči. Sestave litin, na katerih je bila identificirana krhkost, so prikazane v tabeli 1, v tabeli 2 pa so mehanske lastnosti litin. Podatki v prvi tabeli kažejo, da imajo litine sestavo, ki je predpisana po JUS standardu za posamične kvalitete in da imajo vse visoko količino aluminija, dušika in aluminijevega nitrida. Krhkost se pojavlja, kot smo že omenili v uvodu, v zmanjšani deformaaijski sposobnosti jeklene litine, nima pa zaznavnega vpliva na mejo plastičnosti in na trdnost. Drugi elementi, ki so tudi prisotni v litini, ne kažejo nobene logične povezave s krhkostjo. Iz podatkov v tabelah 1 in 2 ni mogoče razločiti, pri kateri količini aluminijevega nitrida se krhkost pojavi. Velja le, da je krhka že litina, v kateri je 0,0063 % dušika vezano v aluminijevem nitridu. Pazljivo opazovanje pri nekajkratni povečavi pokaže, da je dnterkristalna prelomna površina oblikovana iz drobnih ravnih teras, ki s stopničastimi prehodi iz ene v drugo oblikujejo razmeroma zaobljene izbokline posameznih kristalnih zrn. Slika 1 Pov. 5 X. Posnetki prelomov preizkušancev iz jeklene litinez interkristalnim prelomom (a), z žilavim in interkristalnim prelomom (b), s krhkim in interkristalnim prelomom (c) in z vsemi tremi oblikami preloma (d) Fig. 1 Mag. 5 X. Pictures ot fraetures of čast steel samples withintercrystalline fracture (a), tough and intercrystalline fracture (b), brittle and intercrystalline fracture (c), and vvith ali the three forms of fracture (d) Če opazujemo pri večji povečavi, se ta terasasta oblika pokaže zelo jasno (si. 2), vidi pa se tudi, da nastane v stopničkah, ki terase združujejo, prelom žilavega značaja. To je razlaga, zakaj ima interkristalna prelomna površina večjo žilavost kot krhka transkristalna površina, kljub temu da ploščice aluminijevega nitrida, ki pokrivajo posa- mezne terase, nimajo pravzaprav nobene deforma-cijske sposobnosti. Analiza v elektronskem mikro-analizatorju pokaže, da je na površini nekaterih teras mnogo aluminija, mnogo več, kot ustreza povprečni sestavi jekla. Vendar pa ni mogoče določiti tudi v mikroanalizatorju lokalne koncentracije aluminija, ker so ploščice zelo tanke in jih snop Slika 2 Pov. 150 X. Interkristalna površina v litini 15; a) topografija in b) porazdelitev Al na površini Fig. 2 Mag. 150 X. Intercrystalline surface of sample 15; (a) topography, and (b) distribution of Al on the surface (a) (b) Slika 3 Interkristalna površina v litini 15; a) topografija, b) porazdelitev Al na površini Fig. 3 Intercrystalline surface of sample 15; (a) topography, (b) distribution of Al on the surface elektronov, s katerimi v mikroanalizatorju poteka analiza, prebije in vzbuja osnovo pod njimi. V mikroskopu je bilo na nekaterih delih inter-kristalne površine, oz. mikroterasah lepo razločiti drobne dendrite, katerih površina je bila bogatejša z aluminijem kot okolica (si. 3). Obstoj takih dendritnih tvorb in dele duktilnega preloma med njimi je pokazalo tudi opazovanje v transmisij-skem elektronskem mikroskopu (si. 4). Moremo torej sklepati, da se izloča aluminijev nitrid, ki krhkost povzroča, lahko tudi v obliki dendritnih tvorb ali pa tako obliko privzema pri nastanku. (a) (b) Slika 4 Pov. 5800 X. Indirektne replike vzorcev 7 in 15; a) žilavi pasovi med interkristalnimi področji, b) dendritska razporeditev lamel A1N Fig. 4 Mag. 5800 X. Indirect replicas of samples 7 and 15; (a) tough belts betvveen intercrystalline regions, (b) dendritic distribution of AIN lamellae Slika 5 Pov. 500 X, jedkano z nitalom. Terasasta porazdelitev ploščic AIN, ki so vzporedne s primarno kristalno mejo Fig. 5 Mag. 500 X, etched vvith Nital. Distribution of AIN plates in cascades parallel with primary grain boundary Slika 6 Pov. 500 X, jedkano z nitalom. Ploščice AIN so pod različnimi koti na kristalno mejo Fig. 6 Mag. 500 X, etched with Nital. AIN plates are oriented under various angles to the grain boundary V optičnem mikroskopu je bilo razločiti tri značilne oblike razpodelitve lamel krhke faze po primarnih mejah. Ena je bila zaporedje ravnih tankih ploščic, ki so stopničasto prehajale iz terase v teraso (si. 5) in tako sledile zaobljeni primarni kristalni meji. Drugi tip pa je bila razdelitev ploščic po kristalnih mejah tako, da je bila dolga os ploščic pod večjim ali manjšim kotom glede na ravnino primarne kristalne meje (si. 6). V po- samičnih primerih smo opazili velike kolonije takih izločkov (si. 7), med njimi pa bolj goste nekovinske vključke kot drugod. Očitno gre za zadnje strjene meddendritne prostore. V obeh primerih je bila debelina ploščic približno enaka in je bila vedno približno 0,5 mikrona, dolžina pa je dosegla do 60 mikronov. Prva oblika lege ploščic krhke faze daje prelome take oblike, kot jih kaže si. 3, druga in tretja oblika pa prelomno površino , i * C % . " j* \ * Slika 7 Pov. 100 X. Porazdelitev ploščic A1N okoli manjšega primarnega avstenitnega zrna Fig. 7 Mag. 100 X. Distribution of AIN plates around a small pri-mary austenitic grain mikrostrukture. Najdemo jih na meji med perlit-nimi in feritnimi zrni ter v notranjosti zrn ene in druge faze. To pomeni, da nimajo intergranu-larne ploščice nobenega vpliva na dogajanja v mi-krostrukturi pri normalizaciji litine. 3. Stabilnost aluminijevega nitrida pri ogrevanju litine in mehanizem nastanka krhkosti Izmed litin v tabeli 1 smo izbrali tri vzorce in jih 8 ur ogrevali pri temperaturah 900, 1000, 1100, 1200 in 1300 °C. Na sliki 9 vidimo, da ostaja koncentracija aluminijevega nitrida stalna v vsem temperaturnem intervalu po rahlem padcu med temeperaturama 900 in 1000 °C. Topnostni produkt za A1N v avstenitu ima obliko log (Al) X (N) = — + B (11). Slika 8 Pov. 150 X. Razčlenjen prelom na mestih, kjer dekohezijska razpoka poteka po primarnih mejah, na katerih so lamele AIN postavljene kot na si. 6 in 7 Fig. 8 Mag. 150 X. Branched fracture on the spots vvhere decohe-sion crack passes along primary boundaries vvith precipi-tated ALM lamellae as in Figs. 6 and 7 z obliko, kot jo vidimo na sliki 8. Lega ploščic krhke faze glede na ravnino primarne kristalne meje vpliva na plastičnost litine ter razlaga, zakaj imajo nekateri vzorci litine večji raztezek in kon-trakcijo kljub večji količini aluminijevega nitrida. V normalizirani litini ležijo ploščice aluminijevega nitrida neodvisno od komponent sekundarne o vzorec 5 • -n- g A -II- 11 V izrazu so: (Al) in (N) masne koncentracije obeh elementov v trdni raztopini v avstenitu, T absolutna temperatura in A in B konstanti. Sprememba količine A1N v litini, ki jo kaže slika 9, tej odvisnosti ne ustreza, saj ne opazimo nobenega zmanjšanja količine A1N z naraščanjem temperature ogrevanja litine. Mikroskopska opazovanja so pokazala, da prihaja pri ogrevanju pri visoki temperaturi nad 1100 °C do delne koagulacije ploščic AIN po mejah, zato se ploščice razdelijo v zaporedje podolgovatih Slika 9 Vpliv temperature 8-urnega ogrevanja različnih litin na količino AIN v njih Fig. 9 Temperature influence of 8-hour annealing of various čast steel on the amount of AIN Trajanje ogrevanja ohladitev z gašenjem v vodi > 0.008 S o 0,006 0,004 \ »r Slika 10 Pov. 500 X, jedkano z nitalom, A1N po primarnih mejah po 8-urnem žarjenju litine pri 1300 "C Fig.10 Mag. 500 X, etched vvith Nital. A1N on primary boundaries after 8-hour annealing at 1300 "C zaobljenih delov (sl. 10). Ni mogoče pričakovati, da bi lahko ta sprememba oblike krhke faze pomembno vplivala na plastičnost litine, zato je razumljivo, da krhkosti z ogrevanjem ni mogoče odpraviti. Enako ugotovitev najdemo tudi v nekaterih citiranih virih. Preiskava na ekstrakcijskih replikah v elektronskem mikroskopu je pokazala, da so v litini poleg ploščic A1N, ki jih je mogoče razločiti v optičnem mikroskopu, še drobnejši poliedrični, večinoma kockasti izločki (sl. 11), katerih velikost „, < * • V »—i^ \ -» , A * fW'"'""^jj * Slika 11 Pov. 4400 X, ekstrakcijska replika. Perlit in drobni A1N izločki po primarnih mejah in v notranjosti avstenitnih zrn Fig.11 Mag. 4400 X, extraetion replica. Pearlite and fine A1N pre-cipitates on primary boundaries and in the interior of austenite grains je v intervalu med 0,03 in 0,1 mikrona. Te velikosti so izločki A1N, ki jih dobimo v jeklih, pomirjenih z aluminijem in katerim pripisujemo zadrževanje rasti kristalnih zrn in doseganje drob-nozrnate feritno perlitrie mikrostrukture pri normalizaciji. Lahko rečemo, da je v njih zbran aluminijev nitrid, ki ima pozitiven vpliv na jeklo. Pri ogrevanju nad 1100°C so nekateri drobni izločki zrastli v večje, termodinamično bolj stabilne delce, ki se razločijo v optičnem mikroskopu. Analiza v elektronskem mikroanalizatorju je pokazala, da v normalizirani litini ni gradienta koncentracije Al ob ploščicah A1N, ki bi bil dokaz za zaznaven difuzij siki prenos aluminija iz notranjosti kristalnih zrn na meje. Koncentracija A1N ostaja konstantna do kristalne meje, tu pa zraste na količino, ki ustreza količini aluminija v A1N. Do nastanka ploščic A1N po kristalnih mejah lahko pride na dva načina: eden je tvorba neposredno iz taline, drugi pa je tvorba iz prenasičenega avstenita pri počasnem ohlajanju ulitkov v peščenih formah. Sodeč po produktih topnosti se kaže popolnoma logična možnost, da ploščice A1N nastanejo z izločanjem iz prenasičenega avstenita. Ta način pojava krhkosti litine zagovarjajo avtorji v virih 2, 5 in 7. S to razlago pa se ne ujemajo naslednje empirične ugotovitve: — do tvorbe meje prihaja le po mejah nekaterih od mnogih primarnih zrn; — ploščice ležijo lahko v ravnini kristalne meje, torej tako, kot bi pričakovali, če so nastale iz prenasičenega avstenita; često pa ležijo pod velikim kotom na to mejo in v vzporednih snopih ali skupinah; — ob ploščicah A1N ni opaziti skoraj nobenega difuzijskega gradienta za aluminij; — v nekaterih primerih je lega ploščic izrazito interdendritna; — med zrni A1N v notranjosti kristalnih zrn, ki so nastala z izločanjem iz prenasičenega avstenita, in ploščicami po mejah je velika razlika v linearni velikosti. Še večja razlika je v prostornini, saj dosega nekaj redov velikosti. V notranjosti kristalnih zrn zrastejo izločki na primerljivo velikost šele po nekajurnem ogrevanju pri 1300 °C. Takih pogojev za rast izločkov, kot so med tem ogrevanjem, ni med normalnim ohlajanjem prilitih preizkušancev. Torej je bolj verjetno, da se lamele A1N izoblikujejo že v talini in se nato odlagajo v medden-dritne prostore, kar razlaga njihovo specifično porazdelitev na nekaterih vzorcih. Pri naših raziskavah nismo našli nobenega znaka, ki bi zanikal možnost nastanka iz taline, pač pa preje naštete ugotovitve lahko razlagamo le, če sprejmemo, da so ploščice A1N nastale iz taline. Pri peritektični reakciji in pri nastanku avstenita se talina bogati z aluminijem in dušikom zato, ker je topnost obeh elementov v avstenitu in v Tabela 1 — Kemijske sestavine litin z intergranularno krhkostjo Oznaka Kvaliteta Šarža Št. pre-dzku-šanca C Si Mn P S Al topni °/0 N celokupni % N ko t AIN °/o N v raztopini % Delež1 N ivezan v AIN % 5 Cl. 0501 0771 0,23 0,43 0,70 0,017 0,026 0,20 0,0125 0,0098 0,0027 78 6 Čl. 4730 62959 0893 0,22 0,46 0,69 0,015 0,023 0,22 0,0102 0,0088 0,0014 86 7 Cl. 1330 48767 R-156 0,21 0,44 0,75 0,018 0,022 0,13 0,0105 0,0086 0,0019 82 8 Čl. 4730 62976 0900 0,22 0,42 0,71 0,019 0,026 0,23 0,0128 0,0108 0,0020 84 9 Čl. 0600 61859 0459 0,30 0,40 0,76 0,021 0,028 0,21 0,0123 0,0088 0,0035 72 10 Čl. 0501 61946 0478/1 0,22 0,60 0,65 0,019 0,021 0,22 0,0109 0,0091 0,0018 83 11 Čl. 0501 54442 0609 0,27 0,36 0,94 0,023 0,020 0,29 0,0092 0,0063 0,0029 61 12 Čl. 0501 61947 0479 0,29 0,39 0,82 0,021 0,029 0,19 0,0098 0,0079 0,0019 80 13 Čl. 0501 61937 0470/1 0,23 0,47 0,67 0,017 0,021 0,20 0,0117 0,0106 0,0011 91 14 Čl. 0500 19118 0491 0,30 0,48 0,74 0,008 0,017 0,12 0,0099 0,0086 0,0013 86 15 Čl. 0600 61859 0459 0,30 0,40 0,76 0,021 0,028 0,21 0,0100 0,0066 0,0034 66 1 V razmerju s celotno količino N v jeklu, oz. s teoretično možno količino AIN Tabela 2 — Mehanske lastnosti litin z intergranularno krhkostjo Oznaka Kvaliteta Šarža št. Štev. Vrsta preizku- preizku- Meja plastičnosti kp/imm2 Trdnost Raztezek Kontrakcija 5 Čl. 0501 ni podatkov 6 Čl. 4730 62959 0893 51,0 74,5 11,7 17,8 7 Čl. 1330 48767 R-156 35,1 53,6 16,0 20,2 8 Čl. 4730 62976 0900 51,5 68,8 10,0 11,6 9 Čl. 0600 61859 0459 40,5 71,9 12,5 12,8 10 Čl. 0501 61946 0478/1 34,0 51,3 6,2 7,3 11 Čl. 0501 54442 0609 34,0 41,9 2,8 2,4 12 Čl. 0501 61947 0479 32,9 59,0 17,3 24,9 13 Čl. 0501 61937 0470/1 33,7 53,8 5,8 7,3 14 Čl. 0500 19118 0491 31,0 57,5 20,0 24,9 15 Čl. 0600 61859 0459 40,3 70,6 10,2 10,5 feritu manjša od topnosti v talini. Istočasno se v talini bogati tudi ogljik. Vse to znižuje tališče preostale taline. V zadnjih ostankih taline doseže koncentracija Al in N tako velikost, da iz nje kristalizirajo neposredno ploščice AIN. Te nato napredujoča kristalizacija potisne na površino kristalov, oz. v meddendritne meje tudi tam, kjer prihaja do izrazite tvorbe dendritov jekla. S tem se ustvari vtis, kot da so kristalizirali dendriti AIN. Vprašljivo je, če ni nastanek AIN po dendrit-nih mejah, posebno tam, kjer najdemo skupine lamel AIN, ki ležijo pod ostrim kotom na kristalno mejo in pod različnim kotom ena na drugo (si. 7), povezan z neke vrste evtektično reakcijo, podobno kot velja za nastanek evtektične oblike niobije-vega karbonitrida med kristalizacijo mikrolegira-nih jekel, ki imajo podobno osnovno sestavo kot jeklena litina, vsebujejo pa še do 0,05 % Nb (9,10). Pri ohlajanju jeklenih ulitkov se na ploščice, nastale iz taline, odlaga AIN, ki nastane s precipi-tacijo iz prenasičenega avstenita. To se dogaja le, če je ohlajanje litine primerno počasno, da se more izvršiti prenos dušika in predvsem prenos aluminija z difuzijo na površino kristalnih zrn. Ta dvojni način nastanka AIN po mejah bi lahko razložil, zakaj so razni avtorji uporabili tako različne načine za povzročitev krhkosti, na primer: izotermno zadržanje na visoki temperaturi po ohladitvi s temperature vlivanja (2, 3), zelo počasno ohlajanje litine v peči (5) in vlivanje v vroče forme (4). Takih pogojev ni pri ohlajanju jeklene litine, še posebej jih ni pri ohlajanju prilitih pre-izkušancev, na katerih smo krhkost zasledili mi. Ne more veljati trditev, da pride do krhkosti pri ponovnem ogrevanju litine pri 900 °C (3). Pri tem ogrevanju pride, kot tudi sicer pri normalizaciji, do tvorbe drobnih izločkov, ki imajo afinacijski učinek na kristalna zrna. Do takega izločanja pride tudi v valjanih in kovanih jeklih s podobno sestavo, kot jo imajo jeklene litine v tabeli 1. 4. Vpliv sestave litine na krhkost Pri isti količini Al in N je litina tem bolj nagnjena k interkris talni krhkosti, čim bolj je trda (3), zato krhkost narašča z naraščanjem količine mangana v litini. Fosfor je brez zaznavnega vpliva, naraščanje žvepla pa krhkost zmanjšuje zaradi vpliva porazdelitve sulfidnih vključkov na začetek in potek interkristalnega preloma. V tehničnih jeklenih litinah pride do krhkosti pri približno 0,1 % Al in 0,01 % N (4), priporočljivo pa je, naj pri 0,006 do 0,01 % N, količina Al ne prekorači 0,07 %, da ostaja neka varnostna rezerva (7). V vzorcih, ki so bili počasi ohlajeni v peči, je do krhkosti prišlo že pri 0,06 Al in 0,004 N (5). Slika 12 Vpliv razmerja med količino Al in N v jekleni litini na pojav interkristalnega preloma (po viru 5) Fig. 12 Influence of the Al/N ratio in the čast steel on the inter-crystalline fracture (ref. 5) V tem delu pa niso bile opravljene nobene preiskave mikrostrukture, zato je do krhkosti lahko prišlo tudi iz drugih razlogov, na primer zaradi tvorbe cementita po mejah. Pač pa je ta avtor potrdil že preje poznano hiperbolično odvisnost med količino Al in N ter pojavom krhkosti (si. 12). 5. Ukrepi za preprečitev nastanka krhkosti Viri 2 do 7 soglašajo v mnenju, ki ga potrjujejo tudi naša opazovanja, da z žar j en jem ulitkov krhkosti ni mogoče odpraviti. Aluminij se dodaja v talino zaradi dezoksida-cije, afinacije kristalnih zrn, za preprečitev staranja in končno za preprečitev nastanka mehurčkov v jeklenih ulitkih. Krhkosti se lahko izognemo z majhnim dodatkom aluminija v talino, z zmanjšanjem količine dušika v talini in končno s tem, da se prepreči vezava dušika z aluminijem. Vsebnost 0,05 % Al zadostuje, da se prepreči mehurčavost ulitka, problematična pa postane stvar, če mora litina ostati v ponovci dalj časa. Pri tem zadržanju lahko aluminij iz litine odgori in znova postane mogoč nastanek mehurčkov. Strah pred to nevarnostjo je glavni razlog, da najdemo v litini preveliko količino aluminija. Pri izpiranju jeklene taline z argonom se količina dušika v talini ne spremeni (12, 13), pri vakuumiranju pa pade količina dušika za 60 do 80 % (14). To je zadosti, da se prepreči nevarnost tvorbe A1N po mejah primarnih zrn, vendar prihaja vakuumiranje v poštev le v posebnih primerih. Intenzivno kuhanje taline v žilavilni periodi zmanjša količino dušika v talini, vendar je težko doseči vsebnost pod 0,01 % (7). Jeklena talina, ki je bogata z aluminijem, pa absorbira dušik in je zato težko ohraniti nizko vsebnost tega elementa pri daljšem stanju. Tako torej ni enostavne možnosti, da se zmanjša količina N v talini, zato ostaja kot najbolj primerna možnost, da se veže dušik z elementom, ki je močnejši nitridotvorec od aluminija. Najprimernejši tak element je titan (3, 4, 5). Titan pobere iz taline najprej dušik, nato se veže s kisikom in končno se veže tudi z žveplom, medtem ko nastaja titanov karbid le s precipitacijo iz avstenita. Dodatek titana nekoliko zmanjša mehanske lastnosti litine, podoben učinek ima tudi cirkonij (4). Isti vir navaja, da imajo pozitiven vpliv tudi cer in mišmetal, vendar ju je potrebno zelo pazljivo dozirati. V večji množini lahko povzročita drugo obliko interkristalne krhkosti. Njun nedostatek je tudi v tem, da se zelo energično vežeta s kisikom in žveplom, zato je težje precizno doziranje. Tabela 3 — Količine nekaterih sestavin v preizkusnih litinah (%) T , . VCIC/. 1\, Vzorec Al, Ncei Ti«i O ain vezan v A1N 0,0109 90 0,0093 75 0,0108 85 0,0099 72 0,0017 11 0,0011 7 0,0045 28 0,0056 28 n. d. — ni določen 1A 0,16 0,012 — 0,0068 1B 0,17 0,0124 — 0,0082 2A 0,30 0,0126 — 0,0064 2B 0,33 0,0127 — 0,0061 3A 0,26 0,0154 0,065 0,0070 3B 0,27 0,0152 0,075 n. d. 4A 0,078 0,0158 0,030 0,057 4B 0,032 0,0196 0,028 0,023 Tabela 4 — Mehanske lastnosti preizkusnih litin Vzorec Meja plastičnosti kp/mnr Trdnost kp/mnr Raztezek % Kon-trak- cija % Žilavost1 kp/cnr Upogib 1A 32,9 56,1 13,7 15,6 3,7 90° 1B 32,9 57,2 16,5 16,7 5,1 80° 2A 32,8 56,3 10,8 10,5 4,4 80° 2B 31,7 55,8 12,4 14,2 4,4 90° 3A 34,5 56,3 20,8 30,8 3,7 180° 3B 33,4 57,1 19,7 27,2 2,9 180° 4A 34,1 56,2 22,0 33,8 5,1 180° 4B 30,6 47,6 25,2 35,8 7,2 180° ' Žilavost je aritmetično povprečje treh preizkušancev V viru 2 najdemo trditev, da je cirkonij brez vpliva na interkristalno krhkost, drugod so podatki, da dodatek cirkonija poviša žilavost (15), vendar dosegamo najboljši učinek z obdelavo jeklene litine s kompleksnim dezoksidantom, ki ugodno vpliva tudi na obliko in porazdelitev oksidnih in sulfidnih vključkov. Če rezimiramo vse te podatke, pridemo do sklepa, da je pričakovati največji uspeh od obdelave taline s titanom. Zato smo učinek titana tudi praktično preverili. Pripravili smo 4 vzorce jeklene litine, kvalitete Č.0501. Količina aluminija, dušika, titana in A1N je navedena v tabeli 3, v tabeli 4 pa mehanske lastnosti litin. Pri trdnosti in plastičnosti ni razlike, ki bi bila lahko v zvezi z različno količino aluminija. To potrjuje podatke iz industrijskih talin in podatke iz literature. Povečani aluminij nekoliko zmanjša raztezek in kon-trakcijo, četudi ne povzroči pomembnih razlik v količini A1N. To je znak, da gre za učinek utrditve ferita z raztopljenim aluminijem. Z dodatkom titana samega ali v kombinaciji s CaSi pa dosežemo povečanje kontrakcije za več od 100 %, povečanje raztezka za tretjino do dveh tretjin in zagotovimo upogib 180°. Zanimivo je, da dodatek titana žilavost nekoliko zmanjša, v kombinaciji s CaSi pa žilavost poveča. Mogoče je to posledica spremembe oblike ali porazdelitve vključkov. To ugotovitev, ki je lahko obetajoča s stališča žilavosti, bi bilo potrebno preveriti. Pri mikroskopski preiskavi smo v vzorcih 1 in 2 opazili značilne ploščice A1N po kristalnih mejah, v vzorcih 3 in 4 pa značilna, večinoma kockasta zrna titanovega nitrida rožnate barve. Če iz tega poizkusa povzamemo ugotovitve, ki so pomembne za tehnološko prakso, lahko ugotovimo, da s čakanjem v ponovci raste količina dušika v litini, istočasno pa pada količina aluminija. Vezavo dušika v titanov nitrid lahko dosežemo le pri dodatku, ki presega teoretično potrebnega. Ker je v industrijskih jeklenih litinah največ približno 0,013 % N, se je mogoče izogniti interkri- stalni krhkosti z dodatkom 0,05 do 0,06 % Ti, vendar je kljub temu potrebno litino dezoksidirati z aluminijem. ZAKLJUČEK Z metalografsko in kemijsko preiskavo preizkušancev, ki so imeli interkristalni prelom, smo ugotovili, da imajo litine nezadostno plastičnost zaradi prisotnosti aluminijevega nitrida po mejah dendritnih zrn. Iz porazdelitve ploščic A1N v litini, iz njihove lege na dentritnih mejah in iz velikosti sklepamo, da nastajajo neposredno iz taline. Trdno jeklo je vedno siromašnejše z dušikom in aluminijem kot preostala talina. Bogatenje taline doseže med strjevanjem litine tako stopnjo, da je prekoračena topnost v talini in neposredno iz nje nastajajo ploščice A1N. Te se odlagajo v ugodnih pogojih v meddendritne prostore, zato imajo včasih na prelomih dendritno porazdelitev. Pri dolgotrajnem ogrevanju litine pri temperaturi do 1300 °C prihaja do koagulacije ploščic aluminijevega nitrida po mejah zrn. Koagulacija pa je v tehnoloških pogojih žarjenja premajhna, da bi se krhkost odpravila. Interkristalna krhkost se da preprečiti z zmanjšanjem količine dušika in aluminija v litini ali pa z vezavo dušika z močnejšim nitridotvorcem, kot je aluminij. Količino dušika je mogoče zmanjšati le z vakuumiranjem litine, kar pride v poštev le v posebnih primerih. Zaradi nevarnosti poroznosti je težko doseči, da bo v litini največ 0,05 % Al, pri čemer ni nevarnosti za pojav interkristalne krhkosti. Zato je najprimernejša vezava dušika z nitridotvorcem, močnejšim od aluminija. Preizkusi so pokazali, da se da interkristalna krhkost preprečiti z dodatkom 0,05 clo 0,06 titana v litino, ki je bila pred tem zadostno dezoksidirana z aluminijem. Literatura: 1. C. H.Lorig in A. R. Evvans: Trans. Am. FS 55, 1947, 160 do 174, Loc. cit. ref. 5 2. B. C. VVoodfine in A. G. Quarrell: Effect of Aluminum and nitrogen on the occurrence of intergranular fracture in steel castings containing aluminum and nitrogen; Journal of ISI 195, 1960, 400—414 3. J. A. Wright in A. G. Quarrell: Effect of chemical compo-sition on the occurrence of intergranular fracture in plain carbon steel castings; Journal of ISI 200, 1962 299—307 4. F. K. Nauman in K. Engler: Muschliger Bruch beim Stahl, seine Ursachen und Bildungsbedingungen; Stahl und Eisen 82, 1962, 610—621 5. V. Cristina: Muschelbruchbildung beim vergiiteten Chrom-Nickel Molibden Stahlguss; Giesserei 50, 1962, 802—807 6. M. T. Leger: Diagnostic et remedes de la fragilisation par precipitation de nitrure d'alluminium dans une piece en acier; Fonderie 359, 1976, 107—108 7. V. G. Fedorov: Pričind pojavljenja mrežkristalličeskih treščin v stalnih otlivkah; Litejnoje Proizvodstvo, 1972 št. 7, 7—10 8. F. K. Nauman: Beitrag zur Frage der Bildung von Muschliger Bruch in Stallguss; Archiv Eisenhutten-\vesen 35, 1964, 1009—1010 9. F. Vodopivec, M. Gabrovšek in B. Ralič: Solution of eutectic niobium carbonitride in austenite in mild steel; Metali Science 9, 1975, 324—326 10. F. Vodopivec, M. Gabrovšek in M. Kmetic: O vzroku stabilnosti eutektičnega niobijevega karbonitrida pri ogrevanju varivega jekla; Železarski zbornik 10, 1976, 193—198 11. P. Kiinig, W. Scholz in H. Ulmer: Stickstoff in Aluminium beruhigten mit Vanadin und Stickstoff legierten schvveissbaren Baustablen mit rd0,2 % C und 1,5 Mn; Archiv Eisenhuttemvesen 32, 1%1, 541—556 12. H. Bachtold in W. Waldvogel: Erfahrungen in der Stahl-giesserei beim Spiilen von Schmelzen mit Argon in der Giesspfanne; Giesserei 56, 1969, 313—318 13. J. Arh: Uvajanje prepihovanja jeklene taline v ponvi s plinastim argonom; Železarski zbornik 6, 1972, 1—9 14. A. Prešern: Uvajanje vakuumske metalurgije; Železarski zbornik 4, 1970, 247—257 15. G. A. Feljkov, A. A. Šerstjuk in V. A. Feljkov: Kompleks-noje modificirovanie litoj stali; Metali. Term. Obrab. Metallov, 1975, št. 12, 49—51 ZUSAMMENFASSUNG Durch die motallographische und chemische Unter-suchungen der Proben mit einem interkristallinen Bruch haben wir festgestellt, dass die ungeniigende Plastizitat des Stahlgusses der Anwesenheit von Aluminiumnitrid an den Grenzeo der dentritisehen Kdrner zuzuschreiben ist. Aus der Verteilung der AIN Platchen im Stahlguss, aus ihrer Lage an den dentritisehen Grenzen und aus der Grosse kann gesehlossen werden, dass diese unmittelbar aus der Schmelze entstehen. Der erstarrende Stahl ist immer armer an Stickstoff und Aluminium als die verblei-bende Schmelze. Die Anreicherung der Schmelze wahrend der Erstarrung des Stahles erreicht einen solehen Grad, dass die Lossbarheit von AIN in der Schmelze iibersehrit-ten wird und die AIN Plattchen werden unmittelbar aus der Schmelze ausgeschieden. Diese lagern sich bei giinsti-gen Bedingungen in die zvvischendendritischen Platze, so haben diese manchmal auf den Bruchflachen eine ausge-priigte dendritisehe Verteilung. Bei der langzeitigen Ervvarmung des Stahlgusses auf der Temperatur von 1300 °C koagulieren diese Aluminium-nitridplattchen an den Korngrenzen. Diese Koagulation ist bei den technologischen Gliihungsbedingungen zu klein um die Sprodigkeit abzubauen. Die Interkristalline Sprodigkeit kann durch die Ver-minderung des Stickstoff- und Aluminiumgehaltes im Stahlguss, oder durch die Bindung von Stickstoff mit einem stankeren Nkritbildner als Aluminium vernindert werden. Der Stickstoffgehalt ist vom Stahierzeugungsver-fahren abhangig. Wegen der Gefahr der Volumenporositat ist es schwierig einen geniigend kleinen Aluminiumgehalt von 0.050 % Al zu halten, womit die Gefahr der interkristallinen Sprodigkeit beseitigt vviirde. Es ist zweck-miissiger den Stickstoff an einen starkeren Nitridbildner als Aluminium zu binden. Die Untersuchungen zeiglen, dass die interkristalline Sprodigkeit mit dem Zusatz von 0.05 bis 0.06 % Titan im Stahlguss, wenn diese mit Aluminium geniigeng desoxydiert wird, verhindert vverden kann. SUMMARY Metallographic and chemical investigation of samples with intercrystalline fraeture revealed that čast al!oys exhibit insufficient plasticity due to the presence of aluminium nitride on the boundaries of dendritic grains. Distribution of AIN plates in the čast steel, their position on the boundaries of dendrites, and their sizes suggest that they are formed directly from the melt. The solidified steel is always poorer on nitrogen and aluminium than the rest melt. Enrichment of these elements in the melt during solidification reaches sueh a degree that the solubility limit is exceeded and thus AIN plates are precipitated directly from the melt. They precipitate in favourable conditions in the interdendritic spaces therefore they exhibit sometimes pronounced dendritic distribution on the fraetures. Long annealing of čast steel at 1300 "C causes coagula- tion of aluminium nitride plates on the grain boundaries. Coagulation in technological conditions of annealing is too small to remove the embrittlement. The intercrystalline embrittlement can be prevented by the reduced amounts of nitrogen and aluminium in the melt or by binding nitrogen to stronger nitride-forming elements than aluminium. The amount of nitrogen can be reduced only by vacuum-treating of the melt which can be used only in special cases. Due to danger of poro-sity, it is difficult to keep aluminium below 0.05 % which would prevent the intercrystalline embrittlement. Thus only binding nitrogen to stronger nitride-forming elements remains as a suitable measure. Experiments showed that addition of 0.05 to 0.06 % titanium to the melt can prevent the intercrystalline embrittlement. But the melt must be previously suffioientlv deoxidized by aluminium. 3AKAIOMEHHE Ha OCHOB3HHH XHMHqecKoro aHaAH3a n MeTaAAorpat^HMecKoro HCntlTaHHH 06pa3Ll0B C Me^KKpHCTaAAHMeCKHM H3AOMOM yCTaHOBAeHO, MTO HeAOCTaTOHHyiO IIAaCTHqHOCTb nOKa3aAH oSpa3UbI AHTOH CT3AH Y kotopmx no rpanimaM AeHpHTHbix 3epeH o6Hapy>KeHbi hhtpham aAIOMHHHH. no pacnpeAeAeHHK) HAaCTHHOK aAK>MHHHeBbIX HHTpHAOB b AHTbe, pacnoAOHceHHK) no rpammaM achaphtob h no hx BeAHMHHe 3aKAK)HHAH, HTO 3TH IIAaCTHHKH 06pa30BaAHCb HenOCpeACTBeHHO H3 pacnAaBa ciaAH. 3aKpHCTaAAH30BaHan CTaAb coAepacHT BcerAa Mem>-rne a30Ta h aAioMHHHH qeM ocTaTOHHbin pacmvaB. OSorameHHe pacnAaBa AocTHraeT bo BpeMH KpHCTaAAH3anHH AHTbH TaKyio CTeneHb, hto noAyqaeTCH npeBbimeHne CTeneHH ciiocoShocth pacTBopHMocTH b pacmvaBe, h H3 pacnAaBa HenOCpeACTBeHHO BbiAeAHioTCH nAacTHKH AIN. 3th rtAacTHHKH OTKAaAbiBaiOTCH npn 6AaronpHHTHbix ycaobhhx b np0MeHcyT0HH0M achaphthom npodpaHCTBe, H3-3a Mero HMeioT H3-aomw HHorAa THnoBoeAeHAPHTHoe pacnpeAeAeHne. IIpH npoAOAJKH-TeAbHOM CTaAbHbIX OTAHBOK npH T-aX AO 1300° npOHCXOAHT KOarYTamiH naacthhok aak)MnnneBbix hhtphaob no rpanimaM 3epen, ho aah ycTpaneHHH xpynKOCTH 3Ta Koaryahhhh npn TexH0A0riiHecKHX ycAO-bhhx HarpeBa heaoctatoqha. Me^ckphctaaaimeckyk) xpynKOCTb mo)k-ho H36e^catb c ymehbinehhem KOAHnecTBa a30Ta h aaiomhhhh b pacnAaBe, hah ^ce coeahhehhem a30Ta c SoAee cHAbHbiM hhtphao-o6pa3yiomhm sacmchtom nem aAioMHHHH. Koahhcctbo a30Ta mo^cho YMeHbUIHTb TOAbKO BaKyyMHpOBaHHeM AHTbH, HO 3to B03M0/KH0 AHHIb B OTAeAbHbIX npHMepaX. H3-3a OnaCHOCTH nOpHCTOCTH AHTbH AOCTH->KeHHe coAepHcaHHH aAioMHHHH He 6oAee 0,05 % Al npeACTaBAneT 3aTpyAHeHHe, xoth npn TaKOM coacp^kshhh aAioMHHHH het onacHO-CTH nOHBAeHHe MOiCKpHCTaAAH^eCKOH XpynKOCTH. Il03T0My npeAAO-MHTaeTCH CBH3b a30Ta C SOAee CHAbHbiM HHTpHA0o6pa3YK)mHM 3Ae-MeHTOM HCM aAJOMHHHH. HcCACAOBa H H 3 nOKa3aAH, hto MOKKpHCTaAAH- qecKyio xpynKOCTb mo^cho TaK>Ke H36e>KaTb c Ao6aBKOH 0,05—0,06 % THTaHa b pacnAaB, kotopuh 6ma npeABapHTe.vbho xopoino pacKHCAeH C aAlOMHHHeM. Razvoj orodnih jekel* UDK: 669.14.018.25.001.6 : 620.1 ASM/SLA: TSb, A 9 Jože Rodič Orisan je razvoj proizvodnje orodnih jekel v zadnjem desetletju. Poleg značilnosti asortimenta je prikazan tudi razvoj metodike preizkušanja orodnih jekel. Zaradi vsebinske opredelitve posvetovanja* je pregled usmerjen pretežno k brzo-reznim jeklom in orodnim jeklom za delo v hladnem, ostala orodna jekla pa ob tej priliki niso podrobneje obravnavana. To ne pomeni, da so v obravnavanem razvojnem obdobju manj pomembna. UVOD Na podobnem strojniškem posvetovanju v Ljubljani smo slišali v aprilu 1965 referat z enakim naslovom1. Po trinajstih letih lahko ocenimo napredek, uporabimo objavljeno vsebino kot poznano in obravnavamo to temo kot nadaljevanje takratnega zapisa in še z drugih gledišč. V zadnjih letih je tudi železarna Ravne postregla s publikacijo2, v kateri je primerno strokovno tehnično predstavila jekla in druge izdelke svojega proizvodnega programa. Tudi na to publikacijo se lahko naslonimo in v nadaljevanju ne bomo podrobneje opisovali sestav, osnovnih lastnosti in uporabnosti posameznih jekel, ker so pač separati kataloga3'45 vsakomur dosegljivi. Na omenjenem posvetovanju je bil podan1 pregled orodnih jekel z utemeljitvijo in opisom glavnih značilnosti posameznih skupin orodnih jekel. S posebno pozornostjo so bili obravnavani kriteriji za oceno uporabnosti, napotki za izbiro ter metodika preizkušanja orodnih jekel s primerjavami nekaterih osnovnih lastnosti. Pri vsem tem opisu ni prišlo do bistvenih sprememb in nam je lahko solidna opora za nadaljnjo obravnavo. Glede na tematiko posvetovanja in prijavljene referate bomo obravnavali tri skupine orodnih jekel. Največ pozornosti velja brzoreznim jeklom, orodna jekla za hladno in za vroče delo pa bomo obravnavali le delno. Samo z dobro konstrukcijo orodja, s pravilno izbiro in dobro kakovostjo orodnega jekla ter s strokovno izdelavo, toplotno obdelavo in pravilno uporabo orodij lahko dosežemo popoln učinek in »zadovoljstvo z dobrim orodjem« (slika 1). * Uvodni referat na XII. Jugoslovanskem posvetovanju proizvodnega strojništva v Mariboru 28. in 29. IX. 1978. Jože Rodič, dipl. inž. metalurgije je vodja službe za razvoj tehnologije, izdelkov in metalurške raziskave v železarni Ravne Raznolikost kemične sestave, lastnosti in uporabnosti ter s tem seveda predpisanih zahtev je pri orodnih jeklih bistveno večja, kot pri vseh drugih skupinah jekel. Področje uporabnosti orodnih jekel je izredno široko, od najpreprostejših orodij do specialnih industrijskih orodnih kompletov. Pripadnost nekega legiranega jekla skupini orodnih jekel ni kar takoj očitna, ker dobijo ta naslov bolj na osnovi uporabe kot pa osnovne sestave. Orodja uporabljamo za obdelavo in predelavo snovi, orodna jekla pa so vsa tista, ki se uporabljajo za izdelavo orodij, žal, točnejše definicije na tem področju skoraj ne najdemo. Tudi z omejitvami kemijske sestave ni mogoče orodnih jekel natančno opredeliti. Res je, da imajo mnoga orodna jekla višjo vsebnost ogljika, vendar le nekatera kažejo nadevtektoidno in ledeburitno strukturo. Največji del orodnih jekel ima ogljik v območju 0,3 do 0,6 %, kar se močno prepleta z značilnim območjem konstrukcijskih jekel za poboljšanje. Vsebnost ogljika torej ni odločilna karakteristika za opredelitev orodnih jekel, saj imamo npr. nekatera specialna orodja za vroče in hladno delo izdelana iz jekel, ki so skoraj brez ogljika za izloče-valno utrjanje. Tudi legirne elemente dodajamo v najrazličnejših kombinacijah in v izredno širokih variacijah vsebnosti. Celo pri enaki kemijski sestavi se glede na področje uporabe zahtevajo določene razlike in specifične lastnosti. Te zagotavljajo posebni pogoji v tehnologiji izdelave, predelave in toplotne obdelave. Skoraj vedno so potrebne drugačne zahteve preizkušanja in kontrole. INDEKS IZDRŽLJIVOSTI ORODJA 20 40 60 80 100 -1 Dobra konstrukcija - dobro jeklo - dobra obdelava povprečna konstrukcija- dobro jeklo -dobra obdelava povprečna konstrukcija-dobro jeklo-slaba obdelava TRIJE KLJUČI DO ZADOVOLJSTVA DOBRA KONSTRUKCIJA * DOBRO JEKLO * i-DOBRA OBDELAVA = DOBRO ORODJE Slika 1 Pomen konstrukcije orodja, izbire jekla in izdelave ter toplotne obdelave orodja Fig. 1 Importance of tool design, selection of steel, manufacturing and heat treatment of tool Najpomembnejše lastnosti, ki označujejo obnašanje orodnega jekla pri uporabi, so trdota, odpornost proti obrabi in žilavost. K tem osnovnim dodajamo še veliko število posebnih lastnosti, kot so npr. dinamična trdnost, obstojnost proti oksi-dacijii, proti koroziji, proti termičnemu utrujanju in zelo pomembna popuščna obstojnost ter obstojnost mer, oblik, oz. občutljivost za deformacije in nastajanje razpok pri kaljenju. Lastnosti jekla morajo v optimalni kombinaciji omogočati, da se orodje ne deformira, da vzdrži njemu namenjene obremenitve in da se s čim manjšo obrabo lahko dolgo uporablja. Ob takih zahtevah razlikujemo dve vrsti značilnih lastnosti, ki odločajo o UPORABNOSTI: — trdota v hladnem in v vročem, — žilavost ter odpornost proti lomljenju in k rušenju, — odpornost proti obrabi, — prekaljivost, — nagnjenost k deformacijam pri kaljenju, — popuščna obstojnost, — odpornost proti koroziji in škajanju, — statična trajna trdnost pri povišanih temperaturah, — dinamična trajna trdnost, ipd. PREDELAVNI SPOSOBNOSTI: — sposobnost za obdelavo z odvzemanjem materiala, — sposobnost za brušenje, — sposobnost za poliranje, — sposobnost za hladno preoblikovanje, — sposobnost za hladno vtiskovanje, — sposobnost za predelavo in plastično preoblikovanje v vročem. Razumljivo je, da tudi glede zahtevanih lastnosti ne moremo pričakovati za orodna jekla nekih skupnih in enotnih kriterijev. V različnih prilikah .o v g S ' o ■p . 200 100 — 1 1 1 - Hladna predelam__Odrezavan/e 1 1 Hladno stiskanje Vtiskovanje Frezanje —J— 1 1 Hladno valjanje Struženje 1 _ 1 Vroča predelava Žaganje 1 Stiskanje Rezanje J h J Tlačno litje ----- snovi 0 100 200 300 400 500 Trdota obdelovanca [HB ali HV] Slika 2 Trdote orodij in obdelovancsv pri različnih postopkih obdelave Fig. 2 Hardnesses of tools and blanks in various stages of treat-ment uporabe nekatere lastnosti niso pomembne in zahtevane niti potrebne, medtem ko so za druga orodja prav te odločilne. Največkrat brez pomisleka povezujemo pojem orodno jeklo z visoko trdoto. Že malo podrobnejši razmislek pokaže, da taka povezava ni utemeljena. Trdota orodja mora biti le relativno večja od obdelovanca, absolutno pa je trdota orodja včasih celo zelo nizka in povprečje trdote orodij bi bilo kar verjetno v območju trdot jekel za poboljšanje. Slika 2 kaže orientacijsko primerjavo trdot obdelovancev in orodij za nekaj značilnih postopkov obdelave. Trdota orodja je vsekakor lastnost, ki jo je mogoče kontrolirati na najpreprostejši način in jo zato koristno uporabljamo za oceno uporabne možnosti orodij, četudi ne more te uporabnosti povsem opredeliti in služiti za odločujočo oceno pri vrednotenju orodij. Odpornost orodij proti obrabi je precej ozko povezana s trdoto orodij, čeprav so tudi pri tej zvezi precejšnja odstopanja. Na odpornost proti obrabi pri enaki trdoti močno vpliva prisotnost karbidov. Teh je v legiranih Cr-W-Mo-V orodnih jeklih tudi do 20 in več odstotkov. Dodajanje karbidov za povečevanje odpornosti proti obrabi je omejeno, ker karbidi predstavljajo pri obremenitvah notranje iniciale razpok in s tem povečujejo nevarnost lomov, oz. poslabšajo žilavost orodij. Pri delu orodij imamo vedno opravka z lokalnimi konicami napetosti, ki prekoračijo mejo raz-teznosti in so odvisne od načina obremenjevanja in oblike orodja. Pri orodnih jeklih s trdoto nad 55 HRC je sposobnost jekla za plastično deformacijo tako majhna, da take konice napetosti nad mejo plastičnosti zelo lahko povzročajo začetke razpok, iz katerih se širi razpoka do zloma. Značilno odpornost orodnega jekla proti širjenju razpoke raziskujemo z modernimi metodami lomne mehanike. Da bi nevarnost lomov zmanjšali, moramo iskati kompromis med zagotavljanjem obstojnosti oblike in žilavostjo. Jeklo in njegovo stanje za orodje izberemo vedno tako, da je orodje čim trše, pri čemer pa je treba zagotoviti ravno tolikšno žilavost, da pri nastopajočih obremenitvah še ne pride do omenjenih inicialov in lomov. Pri orodjih imamo za razliko od drugih skupin jekel zelo majhne rezerve žilavosti. Zato moramo žilavosti orodij z visoko trdoto posvečati prav posebno pozornost. Na zmanjšanje nevarnosti lomov močno vpliva porazdelitev napetosti v orodju že med toplotno obdelavo in nato med uporabo orodja. Strokovno definiranje in obvladanje tehnologije toplotne obdelave orodij je izrednega pomena. Prav na tem področju se ob problematiki orodij lahko večkrat globoko zamislimo, ko ob najmodernejših možnostih izdelave orodij stoje večkrat primitivna kalilnica kot zgodovinski spomenik — najpreprostejša peč s koritom za ohlajevalno sredstvo. Zelo veliko danes uporabljenih orodnih jekel predstavlja velik problem. Raznolik in problematičen asortdment orodnih jekel lahko povezujemo tudi z različnimi nacionalnimi usmeritvami razvoja ter delno z značilnimi tržnimi razmerami v preteklem obdobju. Včasih se močno odraža možnost oskrbovanja ferozlitin ali pa določena kriza v zagotavljanju nekaterih dodatkov. Včasih je bilo prav od slučaja odvisno, da so se na tržišču znašle podobne in nepotrebne variante istih orodnih jekel — rezultatov razvoja posameznih jeklarn. To je še lažje razumljivo, če upoštevamo, da nekatera jekla izvirajo še iz časov, ko je bila kemijska sestava še tajna in so jo drug pred drugim skrbno skrivali. Tako seveda ni bilo praktičnih možnosti za sistematičen pregled in so bile neposredne primerjave večkrat nemogoče. Za različne skrivnostne tovarniške oznake je bil ključ poznan samo nekaterim. Tako je nastalo veliko vrst orodnih jekel, mnogo več kot pri drugih skupinah in zato se trudimo v današnjem obdobju reducirati asortimen-te, jih tipizirati in normirati. Da bi dosegli ta cilj, jih razdeljujemo in grupiramo po kemijski sestavi, po toplotni obdelavi, po področjih uporabe in ustreznih kombinacijah, za kar so kriteriji poznani.' Pri nas največ uporabljamo razdelitev orodnih jekel po naslednjih skupinah: — nelegirana ogljikova orodna jekla, — legirana orodna jekla za delo v hladnem, — legirana orodna jekla za delo v vročem, — brzorezna jekla, — orodna jekla za posebne namene. Kakor kaže slika 3, je že popuščna obstojnost jekel iz posameznih skupin zelo različna. 3500 70 60 o | JO 40 30 -Nelegirano —Za hladno delo ---Za vroče delo ----Brzorezno 100 700 200 300 400 500 600 ■-p-Temperatura popuščanja °C Slika 3 Popuščna obstojnost orodnih jekel različnih skupin Fig. 3 Tempering stability of various types of tool steel 500- oL Prelom brez plastične deformacije ----pri prenizki temperaturi popu - ščanja 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 HRC Slika 4 Medsebojna odvisnost upogibne meje in trdote nekaterih orodnih jekel6 Fig. 4 Mutual relationship betvveen the bending limit and the hardness of some tool steel6 Žilava orodna jekla // 65 HRC* III - // l 60HRC- Jllll -Upogib - Krhka orodna jekla i tSOHRC 45HRC -Jgf plastično upogibno delo elastično upogibno delo -Upogib----— Slika 5 Krivulje obremenitev — upogib za žilava in krhka orodna jekla Fig. 5 Load-bend curves for tough and brittle tool steel Poleg poznanih podobnih primerjav1 drugih značilnih lastnosti moramo posebej upoštevati pri izbiri orodnih jekel njihovo specifično obnašanje pri obremenitvah v posameznih območjih. Za obstojnost oblike nekega orodja je odločilen naslednji pogoj: trdota mora biti vsaj tolikšna, da je od nje odvisna meja razteznosti ali plastičnosti višja od obremenitve, kateri je orodje izpostavljeno. Slika 4 kaže značilno medsebojno odvisnost upogibne meje in trdote nekaterih orodnih jekel. Obstojnosti oblike orodij ni mogoče vedno zagotavljati preprosto s čim višjo trdoto, ker ta ni neodvisna lastnost materiala, ampak je neposredno povezana z odpornostjo proti obrabi in z zelo pomembno žilavostjo. Eno od meril žilavosti je tudi upogibno delo, kakor kaže slika 5. Nelegirana in legirana orodna jekla se običajno izdelujejo v elektroobločnih jeklarskih pečeh, v nekaterih primerih tudi v indukcijskih in le izjemno še v Siemens-Martinovih pečeh. Prav na pod- ELEKTRODA ODVOD HLADILNE VODE BAKRENI KRISTALIZATOR VODNIM HLAJENJEM TEKOČA ŽLINDRA TEKOČE JEKLO SLOJ STRJENE ŽLINDRE STRJENI INGOT DOVOD HLADILNE VODE VODNO HLAJENO DNO DRŽALO ELEKTRODE Slika 6 Shema električnega pretaljevanja pod žlindro (EPŽ postopek) Fig. 6 Scheme of electroslag remelting (ESR process) ročju orodnih jekel se najbolj uveljavljajo najmodernejši jeklarski postopki, ki omogočajo doseganje višje kakovosti jekla z odplinjevanjem, vakuumskim litjem ali prečrpavanjem ter s tako imenovano ponovčno metalurgijo. Poseben pomen ima električno pretaljevanje pod žlindro (slika 6). Vroča predelava orodnih jekel predstavlja posebno pri ledeburitnih orodnih in brzoreznih jeklih zelo pomembno tehnološko fazo, ki ima močan vpliv na lastnosti orodij. Zato bomo značilnosti vroče predelave, tako kakor tudi specifičnosti toplotne obdelave obravnavali pri posameznih skupinah, kjer so ti vplivi najpomembnejši. ORODNA JEKLA ZA DELO V HLADNEM Orodna jekla za delo v hladnem so namenjena za izdelavo orodij, ki se uporabljajo pri sobni temperaturi ali pa pri nekoliko povišanih temperatu- Skupino Štor,je Prirr er Vsebnost karbidov V. J podevtektoidno - 2 nodevtektoidno < 5 3 podevtektično ledeburitno >!5 1000 ■PV.Cr^v.^"^ ✓ o 0 1 G I šsillf 1 500 111181 i IM 0 1 -— %C 2 Stika 7 Razdelitev ogljikovih jekel za delo v hladnem na osnovi diagrama stanja Fe-C Fig. 7 Distribution of carbon steel for cold vvorking according to the Fe-C diagram rah. Glavne značilne lastnosti jekel te skupine so žilavost, velika trdota in odpornost proti obrabi, rezna sposobnost ter obstojnost dimenzij in oblik. Za izredno široko področje uporabnosti orodnih jekel te skupine je potrebno veliko število različnih vrst jekel, ki jih moramo zaradi preglednosti razdeliti v podskupine po področjih uporabe. Ob tej priliki ne moremo zaradi omejenega obsega opisovati lastnosti posameznih jekel te skupine niti značilnosti posameznih podskupin. Zato poizkusimo prikazati ta jekla, razdeljena v tri skupine po metalurških kriterijih: 1. podevtektoidna jekla — brez karbidov, 2. nadevtektoidna jekla — z manj kot 5 % karbidov, 3. ledeburitna jekla — z več kot 15 % karbidov. Ta razdelitev je shematično prikazana v diagramu Fe-C na sliki 7. Za doseganje potrebne trdote moramo zagotoviti tvorbo martenzita, s tem da dosežemo na temperaturi kaljenja raztopitev 0,4—0,8 % C v osnovi. 1500 1250 =£1000 750 500 250 . ® Žilavo trda oroana jekla O) Srednje legirana kaljiva v olju © Ledeburitna kromova jekla M3 C <10% Marte nzit W ega avsteni Z Vsebnost zaostal fina < 5% ta mc »20% mm '.'///Mm. — %C Slika 8 »Mešana« trdota orodnih jekel za delo v hladnem (shema) Fig. 8 »Mixed« hardness of tool steel for cold vvorking (scheme) Pri velikih presekih v jedru ne dosežemo več zadostne hitrosti ohlajevanja, zato moramo dodajati legirne elemente, kot so Cr, Mn, Ni in Mo za zmanjšanje kritične ohlajevalne hitrosti, potrebne za tvorbo martenzita. S temi elementi povečamo prekaljivost jekla. Odpornost proti obrabi narašča s trdoto. Z dodajanjem karbidotvornih legirnih elementov Cr, Mo, W in V dosežemo poleg Fe karbida še druge vrste posebnih karbidov z visoko trdoto. S primerno velikostjo in razporeditvijo karbidov močno povečamo odpornost proti obrabi. Žilavost je odvisna predvsem od osnovne mase jekla, precej pa tudi od razporeda in narave karbidov. Žilavost martenzita je slaba, zato dosežemo izboljšanje žilavosti s popuščanjem in čim finejšo porazdelitvijo karbidov. Praviloma se žilavost zmanjšuje s povečevanjem trdote in količine karbidov, vendar so podrobnejši odnosi dokaj zapletena in ne tako direktni. Slika II Vpliv kemijske sestave na trdoto po kaljenju in popuščanju Fig. 11 Influence of chemical composition on the hardness after hardening and tempering karbidotvornih elementov v zelo različnih razmerjih z ogljikom. Smerne sestave tipičnih predstavnikov lede-buritnih orodnih jekel v proizvodnem programu železarne Ravne so naslednje: Vrsta jekla C % Cr % W% Mo'% V % C. 4150 OCR 12 2,1 12 — — 0,15 C. 4650 OCR 12 special 2,1 12 0,8 — 0,15 C. 4750 OCR 12 extra 1,65 12 0,55 0,65 0,15 C. 4850 OCR 12 VM 1,55 12 — 0,58 1 C. 4757 CRV 1 10 — 1 0,25 Ta skupina orodnih jekel je tradicionalno namenjena orodjem za delo v hladnem, domače raziskave zadnjega obdobja pa so pokazale nekatere nepričakovane lastnosti, posebno ugodne za uporabo tudi v vročem stanju. Velika količina karbidov v teh jeklih z razporeditvijo, velikostjo in obliko odloča o mnogih specifičnih lastnostih teh jekel. Mikrostruktura je že po strjevanju zelo heterogena in njena glavna značilnost je prisotnost evtektika — ledeburita, ki v obliki mreže obdaja primarna zrna (slika 9). Slika 10 Prerez sistema1 Fe-Cr-C za 12 % Cr Fig. 10 Section of Fe-Cr-C system' at 12 % Cr Glavni problem optimiranja lastnosti orodnih jekel za delo v hladnem je iskanje kompromisnega odnosa med žilavostjo in trdoto ter obstojnostjo proti obrabi. Podevtektoidna jekla imajo na kalilni temperaturi skoraj ves ogljik raztopljen v osnovi. Trdota se s povečano vsebnostjo ogljika sorazmerno povečuje (slika 8). Nadevtektoidna jekla imajo značilno vsebnost ogljika 0,8 do 1,5 %, vedno lahko dosežejo popolno martenzitno kaljenje z ustrezno trdoto nad 64 HRC. Večinoma ostanejo v strukturi tudi neraztopljeni karbidi, ki se izločajo iz avstenita pri postopku toplotne obdelave ter so zato mnogo finejši od tistih karbidov, ki izhajajo iz taline a* postopku strjevanja. Ledeburitna orodna jekla imajo vsebnost ogljika nad 1,5 °/o. Nelegirana jekla s tako vsebnostjo ogljika nimajo nobene praktične vrednosti. Lede-buritno orodno jeklo z 12 % Cr in 2 °/o C je eno najstarejših klasičnih vrst orodnih jekel, ki je glede na domačo surovinsko bazo za nas še posebno pomembno. V dolgoletnem razvoju so nastale številne variante tega klasičnega jekla z dodatki Slika 9 Mikrostruktura jekla C. 4150 — OCR 12 po strjevanju iz tekočega stanja na zraku Fig. 9 Microstructure of C. 4150 — OCR 12 steel after solidification from molten state in air Slika 12 Popuščna obstojnost jekel z ledeburitnimi karbidi (poleg vrste jekla je navedena temperatura kaljenja za podano krivuljo popuščanja) Fig. 12 Tempering stability of steel with ledeburite carbides (beside the steel type also hardening temperature is given for each tempering curve) Zaradi sklenjene mreže trdega in krhkega evtektika je jeklo v takem stanju zelo krhko. Lede-burit je sestavljen iz gama trdne raztopine in karbidov, pretežno tipa M7C3. Topnost ogljika v gama trdni raztopini pada s padajočo temperaturo, zato se izločajo še sekundarni karbidi. Pri počasnem ohlajanju se izločajo karbidi po mejah avstenitnega zrna in po dvojčičnih lamelah. Tako imamo pri sobni temperaturi v strukturi teh jekel ledeburit-ne karbide, sekundarne karbide in perlit. Slika 10 prikazuje prerez sistema Fe-Cr-C za 12 % Cr (po K. Bungardt, E. Kunze, E. Horn)6 K, = M23C6 K2 = M7C3 Kc = M3C Zaradi nizkega tališča v mikrostrukturi prisotnega evtektika so ledeburitna jekla zelo nagnjena k pregretju, kar moramo upoštevati pri vroči predelavi, kakor tudi pri toplotni obdelavi. Pri ledeburitnih orodnih jeklih ima plastična predelava v vročem posebno nalogo, da na primeren način razbije mrežo evtektika in doseže čim bolj enakomerno razporeditev ledeburitnih karbidov po celotnem preseku. V različnih pogojih dobimo lahko vse mogoče vmesne stopnje od mrežaste razporeditve do rahlo trakaste ali skoraj idealno enakomerne porazdelitve karbidnih zrnc. Razpored in velikost karbidov odločilno vplivata na lastnosti teh orodnih jekel v uporabi, zato se ta jekla tudi redno metalografsko kontrolirajo v več fazah tehnološkega procesa. Značilnost prenizkih temperatur avstenitizacije so neraztopljeni drobni sekundarni karbidi. Opti- čtrs0(0Cft-J2) Kbljtn/e na zrt*u --—9 ure —■— 9K*C --— KOOK -------KjCC ----KA0'C -r«r*c ------/O0CC ----rucmc ---nsoK IJOCK -----C 6 7 e 9 to n r P*(X*273HX* log tj KT1 t2 a m e k 77 is 9 20 Slika 13 Kalilne vrste in popuščni diagrami jekel C. 4150 in C. 4850 za kaljenje na zraku11 Fig.13 Quench lines and tempering diagrams of Č. 4150 and C. 4850 steel for hardening in air" &65MC ^^ZSSHRC ZKhFC : \-ciOHKC malna avstenitizacija je tista, ki omogoči maksimalno raztapljanje sekundarnih karbidov, a še ne povzroča naraščanja avstenitnega zrna. Znaki pregretja pri avstenitizaciji so grobo avstenitno zrno in koagulirani ali oglati karbidi na stičiščih zrn. Pri višjih temperaturah pregretja nastaja že evtek-tik v tipični obliki ledeburita zaradi prekoračitve temperature solidusa. S serijo eksperimentalnih šarž smo ugotavljali vpliv ogljika, posameznih legirnih elementov in njihovih kombinacij na trdoto po kaljenju in popuščanju (slika 11). Iz slike 12 vidimo vpliv dodatkov Mo in V v jeklu č. 4850 v primerjavi s klasičnim jeklom Č.4150. Za primerjavo pa je prikazano še brzo-rezno jeklo Č. 7680. V normalnem območju kaljenja se pojavljajo pri popuščanju do 500 °C normalne popuščne mi-krostrukture —• predvsem popuščni martenzit. Pri nižjih temperaturah kaljenja se kažejo vplivi popuščanja v mikrostrukturi že pri 200 °C, pri višjih temperaturah kaljenja pa so pojavi popuščanja v mikrostrukturi opazni šele pri sorazmerno višjih temperaturah popuščanja. Podrobneje študiramo vpliv kaljenja in popuščanja na trdoto, zrnatost preloma in velikost avstenitnega zrna s prostorskimi prikazi po metodi železarne Ravne (slika 13). Temperatura kaljenja °C Qnn mn mn nnn nnn Slika 14 Zaostali avstenit v jeklu C. 4850 — OCR 12 VM Fig. 14 Retained austenite in C. 4850 — OCR 12 VM steel Dobra prekaljivost ledeburitnih orodnih jekel, ki jo prikazujejo značilni TTT diagrami, omogoča zelo počasno ohlajevanje pri kaljenju, kar je zelo CX '54 CRV L 4 '55 CRV-2 Č i <50 OCR-12VM Č6-.44 OSKRO 4 d) Č.4754 Kaljeno 1010°C zrak 0Č.4755 Kaljeno 1020°C olje 3 4 (Trdota HRC I 10 10 100 200 300 400 $00 Temperatura popuščanji lC [l^J 1 P I freuu z/iuvu,.' ž v) Vrdclrna bu\ost 10 100 200 300 400 500 UV Tempetuluiu po/xiščanjj °C /^'j/ Slika 15 Primerjave trdot in žilavosti štirih vrst orodnih jekel s probami za udarno upogibno žilavost 10 X 10 X 55 mm! z oslabitvijo 1 mm/R 10 mm Fig.15 Comparisons of hardnesses and toughnesses for four tool steel types by the impact bending toughness tests vvitn 10 X 10 X 55 mm5 samples vvith 1 mm/R 10 mm weakening ugodno za dimenzijsko obstojnost in zmanjšanje napetosti pri toplotni obdelavi. Po kaljenju je v mikrostrukturi določen delež zaostalega avstenita, ki se s temperaturo kaljenja povečuje in je stabilen do razmeroma visoke temperature popuščanja. Za jeklo C. 4850 — OCR 12 VM so vse meritve zaostalega avstenita prikazane na sliki 14 trodimen-zionalno, tako da je očiten vpliv temperature kaljenja in popuščanja. Deformacije zaradi povečanja volumna pri tvorbi martenzita se s precejšnjo količino zaostalega avstenita, ki ima manjši specifični volumen, precej izenačijo. Z izbiro ustrezne temperature kaljenja je mogoče količinsko razmerje martenzita in zaostalega avstenita ob upoštevanju potrebne trdote tako regulirati, da so deformacije najmanjše. Seveda je pri tem potrebno upoštevati tudi popuščanje. Moderne metode dilatometrskih preiskav omogočajo simuliranje delovnega ciklusa toplotne obdelave in spremljanje dimenzijskih ■— volumskih sprememb zaradi strukture. Če tem ugotovitvam dodamo še pričakovane dimenzijske spremembe zaradi različnih presekov pri ogrevanju in ohlajevanju, lahko dokaj natančno napovedujemo volumske spremembe in deformacije, katere moramo vsekakor še v praksi preverjati in na osnovi dokumentacije ustrezno kompenzirati. Karbidi niso podvrženi volumskim spremembam med kaljenjem in če upoštevamo, da je njihov delež približno 15—20 %, potem je glede deformacij zelo ugodno, da približno 1/5 volumna jekla ostaja pri kaljenju glede volumskih sprememb nevtralna. žilavost je ena najpomembnejših in obenem najbolj problematična lastnost orodnih jekel. S statičnim upogibnim in torzijskim preizkušanjem se precej oddaljujemo od dejanskih karakteristik obremenitev orodij pri uporabi. Čeprav to metodo mnogi avtorji zelo propagirajo, se zanjo v železarni Ravne nismo ogreli. Največ podatkov imamo o preizkušanju žilavosti orodnih jekel s preizku-šancem, ki ima samo rahlo oslabitev preseka namesto zareze, kakršno za primer kažejo primerjave na sliki 15. Za preizkušanje trdih orodnih jekel smo na podlagi večletnih izkušenj v železarni Ravne raz- Skica probe in mere vili tako imenovano metodo ŽR, ki nekako standardizira kompleksno preizkušanje trdih orodnih jekel in vključu je tudi preizkušanje žilavosti s t. i. instrumentiranimi meritvami. Princip preizkušanja prikazuje slika 16. Značilnost metode ŽR za preizkušanje žilavosti je merjenje maksimalne sile pri zlomu, kar je za oceno žilavosti trdih orodnih jekel že s praktičnega stališča uporabnosti orodij precej bolj upravičeno kot merjenje dela, porabljenega za zlom preizkušanca. Porabljeno delo ima pri konstrukcijskih jeklih z veliko sposobnostjo deformacije povsem drug pomen kot pri trdih orodnih jeklih, ki se zelo malo plastično deformirajo. Ko zaradi upogibne obremenitve na površini nastane prva razpoka — porušitev, je orodje praktično že uničeno, za nadaljnji potek loma pa se lahko porabi še razmeroma veliko delo in dolg čas. Lahko pa trdimo, da je zlom v takem primeru samo še vprašanje časa, je pa neizbežen, če bi z enakim ali celo manjšim obremenjevanjem orodja nadaljevali. Po- slika 16 Oblika preizkušanca z glavnimi merami in princip preizkušanja po metodi ŽR Fig.16 Shape of sample vvith main dimensions, and the principle of testing by the ŽR method Slika 17 Različni tipi krivulj In principi odčitavanja pri meritvah žilavosti po metodi ŽR Fig. 17 Various types of curves, and principles of reading in toughness measurements by the ŽR method rabljeno delo za zlom preizkušanca torej ne more biti merilo pri oceni uporabnosti jekla za orodje, čeprav je glede varnosti pri uporabi orodij tudi to delo precej pomembno. Pri preizkušanju je torej odločilnega pomena ugotovitev tiste kritične sile, ki povzroči prvo razpoko, oziroma začetek porušitve! Tako ugotovitev sile nam lahko omogoči samo instrumentirana meritev z registriranjem celotnega časovnega poteka sile pri poizkusu. Celotno za zlom porabljeno delo je vsekakor zelo zanimiva dodatna informacija, ki marsikaj pove o mehanizmu loma. Metoda ŽR bo v kratkem podrobneje opisana v železarskem zborniku, zato se pri opisu njenih značilnosti ne bomo posebej zadrževali. Za ilustracijo prikazuje slika 17 štiri značilne tipe registriranih krivulj odvisnosti sila — čas. Slika 18 prikazuje selektivno sposobnost teh meritev s primerjavo enako kaljenih preizkušan-cev istega izvora, tako da so vse razlike samo posledica popuščanja. Princip preizkušanja -----— nihalo sproiHec trakovi anec vpenjalni ^lok i (4000 \ . n /~\ (\ = 10 i |'r \ A 7 r/1 / -/A t \ J \ j /,\ M.» y / \ / \ / S 1 / \ / i / i A,11,' - 1 M -0,007 A - II '< 1 M <0,001 M % A nI". H -, K »»C r '-i * '''J'1" c -,r K ioio;'( r ! " r 'MM)" ' Slika 18 Primerjava žilavosti preizkušancev jekla C. 4850 — OCR 12 VM istega izvora kaljenih na 1040 "C v olju in popuščaiiih na različne temperature v območju normalnih delovnih trdot12 Fig. 18 Comparison of toughness of C. 4850 — OCR 12 VM steel samples of the same origin, hardened at 1040 "C in oil and tempered to various temperatures in the region of normal vvorking hardnesses12 Povzetek takih meritev kaže slika 19 kot primer za jeklo C. 4850 — OCR 12 VM. Razvojne smeri: Glavni cilj razvoja na področju orodnih jekel za delo v hladnem je zmanjšanje preštevilnega asortimenta jekel te skupine s poenotenjem in znanstveno osnovano tipiziracijo legiranih orodnih jekel podobne sestave. Ni potrebno posebej razlagati in utemeljevati ekonomske in tehnične prednosti, povezane s približevanjem temu cilju. Poleg teh teženj je razvoj usmerjen predvsem na izboljšanje izdelovalnih in uporabnih lastnosti tako izbranih standardiziranih jekel: — znižanje trdote v mehko žar j enem stanju za izboljšanje obdelovalnosti z odvzemanjem materiala in sposobnosti za hladno vtiskovanje, — zmanjšanje površinskega razogljičenja in s tem zmanjšanje dodatkov za obdelavo, kar dosegamo z modernizacijo postopkov ogrevanja pri vroči predelavi in žarjenju v vakuumu in zaščitnih atmosferah, — izboljšanje in uvajanje modernih livnih postopkov za izdelavo litih ali pa predvlitih orodij, — ukrepi za skrajšanje terminov in ekonomsko ugodnejšo izdelavo orodnih jekel, — zmanjšanje vsebnosti nemetalnih vključkov, — zagotavljanje finejših karbidov in boljše razporeditve karbidov v osnovi z različnimi tehnološkimi postopki pri izdelavi, predelavi in toplotni obdelavi jekla, — izboljšanje žilavosti jakla, _ doseganje enakomernih lastnosti in splošne homogenosti po preseku. C.iB50-OCR12VM EPŽ U20°C 1(X0°C !020°C 980°C 900'C Slika 19 Primer prostorskega prikaza kalilne vrste in popuščnih diagramov po metodi ŽR Fig.19 Space presentation of the quenching line and the tempering diagrams by the ZR method Poleg glavnih razvojnih tendenc v smeri tipizacije in zmanjšanja asortimenta pa so le na tem področju tudi aktualne raziskave in razvoj nekaterih novih vrst jekel. Široko uporabljena žilavo trda orodna jekla moramo popuščati samo pri nizkih temperaturah, da bi zadržali potrebno trdoto. Da bi lahko povišali temperature popuščanja in s tem zmanjšali notranje napetosti, je intere-santen razvoj optimiranih Cr-Mo-W-V orodnih jekel, ki dosežejo sekundarno trdoto po popuščanju na 500 °C s trdoto nad 55 HRC. Značilna primera tega razvoja sta novi vrsti orodnih jekel v proizvodnem programu železarne Ravne. — Č. 4757 — Utop Mo 4 z 0,5 % C — 1 % Si — 0,4 % Mn — 5 % Cr — 1,5 % Mo — 1 % V, — C. 4755 — CRV 2 z 0,5 % C — 0,9 % Si — 0,4 0/o Mn — 8,5 % Cr — 1,3 % Mo — 1,2 % W — 0,1 % V. Ti dve vrsti jekla z razmeroma nizkim ogljikom v sebujeta v kaljenem stanju še karbide in kažeta s tem boljšo odpornost proti obrabi ob istočasno izboljšani žilavosti. Poleg odlične kombinacije trdote in žilavosti kažeta obe vrsti jekla značilni efekt sekundarne trdote, ki omogoča tudi nitrira-nje orodij, s čimer se izboljša odpornost proti obrabi. To lastnost omogočata predvsem dodatka molibdena in vanadija, tako kot pri jeklu Č.4850 — OCR 12 VM. Nadaljnji razvoj je usmerjen v izenačevanje dimenzijskih sprememb v vzdolžni in prečni smeri paličastega jekla. Pri tem imajo karbidi zelo pomembno vlogo, uravnavanje lastnosti pa dosežemo predvsem s specialno tehnologijo plastične deformacije v vročem. Za izboljšanje odpornosti proti obrabi pri lede-buritnih kromovih jeklih je izražena v zadnjem času tendenca zviševanja ogljika. S tem se povečuje delež karbidov M7C3. Omejitev pri tem razvoju je bila slaba predelavna sposobnost — težave pri kovanju ob tako visoki vsebnosti ogljika. Šele z uvedbo EPŽ postopka, ki omogoča usmerjeno kristalizacijo jekla, je postalo mogoče kovanje ledeburitnih jekel z 2,9 % C in 12 % Cr, ki ima kar 25 % karbidov v strukturi. ORODNA JEKLA ZA DELO V VROČEM STANJU Orodna jekla te skupine so namenjena izdelavi orodij, ki so med delom izpostavljena povišanim in visokim temperaturam. Orodja so izpostavljena termičnim in mehanskim obremenitvam v najrazličnejših kombinacijah. Razumljivo je, da od teh jekel zahtevamo maksimalno popuščno obstojnost, najzahtevnejša pa je zagotovitev odpornosti proti nihanjem temperature in temperaturnim šokom. Najpomembnejše mehanske lastnosti, velika trdnost, visoka trdota in odpornost proti obrabi ter žilavost so vedno povezane s povišanimi ali visokimi temperaturami. Pri orodjih za delo v vročem lahko razlikujemo dve osnovni skupini: — utopi za kovanje in orodja, izpostavljena udarnim — dinamičnim obremenitvam pri povišanih temperaturah, —- orodja za vroče stiskanje, litje pod pritiskom in vsa ostala orodja za delo v vročem. Ta skupina orodnih jekel je tudi zelo številna in zahteva obvladanje zelo številnih ter dokaj problematičnih specifičnih lastnosti. Upoštevajoč osnovno tematiko posvetovanja, se bomo omejili le na kratko opredelitev osnovnih skupin orodnih jekel za delo v vročem brez podrobnejšega obravnavanja njihovih značilnih lastnosti. Najpomembnejše skupine orodnih jekel za delo v vročem so naslednje: — W-Cr-V orodna jekla se odlikujejo z najboljšimi mehanskimi lastnostmi v vročem stanju. Jekla te podskupine imajo največjo trdnost v vročem stanju in zelo veliko popuščno obstojnost, zato so namenjena za najbolj toplotno obremenjena orodja, ki se ne morejo intenzivneje hladiti med delom. Slaba stran teh jekel je toplotna prevodnost in občutljivost za temperaturne spremembe. — Cr-Mo-V orodna jekla imajo mnogo boljšo toplotno prevodnost in so prav zato namenjena orodjem, ki se intenzivno ohlajajo in imajo kratke temperaturne cikluse z velikim nihanjem temperature. — Ni-Mo orodna jekla se prvenstveno uporabljajo za orodja, ki so izpostavljena bolj dinamičnim in udarnim obremenitvam, niso pa toliko toplotno obremenjena. — Posebno skupino predstavljajo orodna jekla, ki se uporabljajo v vročem in v hladnem ter so zelo žilava, legirana z volframom, kromom in silicijem. — Mn-Si jekla že spadajo bolj v skupino konstrukcijskih jekel, ki se uporabljajo tudi za delo v vročem pri manjših obremenitvah. BRZOREZNA JEKLA Brzorezna jekla se pretežno uporabljajo za rezalna orodja, v zadnjih letih pa vedno bolj tudi za oblikovalna orodja. Značilna kemična sestava in specifična toplotna obdelava zagotavlja visoko popuščno obstojnost in trdoto v vročem ter obstojnost značilnih lastnosti do rdečega žara. Čeprav njihovo uporabnost na področju odrezovanja omejujejo trde kovine in keramika, poraba brzoreznih jekel še vedno raste s povprečno stopnjo 3 % in se njihov pomen ne zmanjšuje zaradi naslednjih prednosti: — so manj nagnjena k lomljenju in se uporabljajo za rezanje, predvsem na strojih z manjšo stabilnostjo in za izdelavo orodij takih oblik in izdelovalnih postopkov, kjer uporaba trdih kovin skoraj ni mogoča; — se bistveno lažje obdelujejo pri izdelavi orodij, medtem ko trde kovine lahko ob posebno zahtevnih pogojih le brusimo. Vsa orodja kompliciranih oblik, kot spiralni in navojni svedri, oblikovalna prevlačna orodja in večji del frezal, se iz teh razlogov izdelujejo samo iz brzoreznih jekel. Možna in smiselna področja uporabe so tako opredeljena, da se že nekaj let skoraj niso spremenile meje uporabnosti brzoreznih jekel in trdih kovin. Porazdelitev količine porabljenih brzoreznih jekel po vrstah rezalnih orodij ocenjujemo takole: — 15 % za strugarske nože, — 45 °/o za frezala, — 10 % za skobelna orodja, — 25 % za spiralne in navoj ne svedre, — 5 % za prevlačne igle, povrtala in druga orodja. V zadnjih 20 letih se je v svetu uporabljalo več kot 50 bolj ali manj različnih vrst brzoreznih jekel. Tako številen in neutemeljen asortiment je prav gotovo neposredna posledica specifičnega zgodovinskega razvoja. Presenetljiva je ugotovitev, da so začetki tako kompliciranega legirnega sistema, kot so brzorez-na jekla, že v sredini preteklega stoletja in torej sovpadajo s časom odkritja in prve uporabe legi-ranih jekel, že leta 1868 je R. Mushet v Angliji izdelal prvo zlitino, nekoliko podobno brzorezne-mu jeklu. Kljub boljši rezalni sposobnosti od dotlej poznanih orodnih jekel s tem še niso bile dosežene značilnosti kasnejših brzoreznih jekel, katerih »rojstvo« pripisujemo pravzaprav posebni toplotni obdelavi. Leta 1898 sta namreč F.W. Tay-lor in J. White ugotovila, da ogrevanje tega jekla v bližini tališča — kar so pred tem smatrali za izredno škodljivo — omogoča izredne rezalne sposobnosti zaradi višje odpornosti proti popuščanju in trdote v vročem. To odkritje je še danes temelj značilne toplotne obdelave brzoreznih jekel, ki se razlikuje od vseh drugih vrst jekla. Pravo brzo-rezno jeklo s približno 4 % Cr, 18 % W in 1 % V, ki se še danes uporablja, sta uvedla Mathews in McKenna leta 1910. Nadaljnji razvoj brzoreznih jekel je prinesel dodatke kobalta za izboljšanje trdote v vročem in doseganje rezalne sposobnosti pri vse večjih hitrostih rezanja. Leta 1939 je Gill uvedel brzorezna jekla z višjim ogljikom in dodatki vanadija do 5 %, posebno namenjena fini obdelavi in fazonskim orodjem natančnih oblik. Obdobje 1940 do 1952 je prineslo nadomeščanje volframa z molibdenom, najprej zaradi krize volframa, nato pa vedno bolj zaradi ugotovljenih značilnih lastnosti molibdena. Leta 1962 je prvo brzorezno jeklo doseglo trdoto 70 HRC, kar pomeni začetek razvoja superbrzoreznih jekel. Zgodovinski razvoj kaže, da se brzorezna jekla niso razvijala sistematično, ampak so v daljšem časovnem obdobju rezultat slučajnih odkritij, reševanja kriz in iskanja novih, boljših specifičnih lastnosti. Kljub naporom za zmanjševanje asortimenta, za tipizacijo in standardizacijo na področju brzoreznih jekel razvoj še ni končan, ampak je z novimi spoznanji in novimi tehnološkimi postopki prav na tem področju morda najbolj obetajoč. Lastnosti brzoreznih jekel in njihovo toplotno obdelavo, vplive legirnih elementov in specifične lastnosti opisuje zelo številna literatura in katalogi proizvajalcev3, zato poglejmo, kakšen je današnji pomen posameznih skupin. Poraba brzoreznih jekel v Evropi7 je po deležih značilnih tipov brzoreznih jekel naslednja: 75—85 %.....tipi 6 W — 5 Mo, 5—10 %.....tipi 2 W — 9 Mo, 10—20 %.....tipi 18 W — 0 Mo in 12 W — 1 Mo. V ZDA je delež tipa 6W — 5 Mo znatno manjši (50 ), delež tipa 2W — 9 Mo pa izredno velik (45%), medtem ko odpade na dokaj zastarela brzorezna jekla z 18 ali 12 % W samo 5% potrošnje. V različnih državah so ta razmerja zelo različna zaradi specifičnih izkušenj in »priljubljenosti« posameznih tipov jekla, pa tudi zaradi ekonomskih in komercialnih prilik. Zaradi izrednega nihanja in skokovitih sprememb v cenikih ferozlitin je v današnjem razvoju kakršnokoli dolgoročnejše načrtovanje skoraj nemogoče. Brez dvoma lahko trdimo, da je brzorezno jeklo 6-5-2 danes najpomembnejše, ker ima bistveno fi-nejše karbide od visoko volframovih brzoreznih jekel in s tem zagotovljeno najboljšo žilavost. Brzorezna jekla z 18 % volframa se uporabljajo le še zaradi manjše občutljivosti pri kaljenju, kar pa ob modernih napravah za toplotno obdelavo skoraj ni več pomembna prednost. Brzorezna jekla imajo vrsto značilnih lastnosti, po katerih se bistveno razlikujejo od vseh drugih vrst orodnih in konstrukcijskih jekel, le z orodnimi jekli ledeburitnega tipa na bazi visokega Slika 20 Diagram stanja' Fe-Cr-W-C za 4 % Cr in 18 °/o W Fig. 20 Fe-Cr-W-C phase diagram" for 4 % Cr and 18 % W Običajna temperatura kaljenja Običajna vsebnost ogljika T-talina F-ferit A-avstenit K-karbid 0 0.2 0.4 OB 0.8 1.0 1.2 1.4 %C Slika 21 Diagram stanja' za jeklo 6-5-2 Fig. 21 Phase diagram' for 6-5-2 steel ogljika in visokega kroma imajo nekaj podobnosti. Mikrostruktura je že v litem stanju izrazito heterogena14. Primarna zrna so obdana s sklenjeno mrežo evtektika, tipične ledeburitne oblike, ki ima visoko trdoto in je zelo krhek.14-15 Heterogenost strukture pojasnjujeta diagrama stanja na slikah 20 in 21. Na sliki 21 je vrisano tudi območje običajne temperature kaljenja. Pri brzoreznih jeklih imamo opravka z naslednjimi tipi karbidov: Primarni karbidi MC (VC/V4C3) M2C ([W, Mo]2 C) M6C (Fe, [W, Mo]2 C) Sekundarni karbidi MC M6C M23C6 (CrBC6) Različni avtorji navajajo podrobneje še več različnih variant karbidov. Pri jeklu tipa 2-9-1 so prisotni tudi karbidi M2C igličaste oblike. Ce upoštevamo sestavo in lastnosti karbidov v jeklu 6-5-2, lahko karbide razdelimo v dve skupini: — nizko legirani karbidi M6C in M23C6 z okrog 50 % legirnih elementov, — visoko legirani karbidi M2C in MC z okrog 80% legirnih elementov. Značilne profile koncentracij najpomembnejših elementov v kemijski sestavi brzoreznih jekel ugo-tavlj amo z mikrosondo, pri čemer se poslužujemo elektronskih topografskih posnetkov, specifičnih X — posnetkov, profilov koncentracij posameznih elementov z linijsko analizo in točkovnih analiz za kvantitativno ugotavljanje koncentracij13. Iz dosedanjih opisov mikrostrukture14.15 in njenih značilnosti je razumljivo, da prav pri tovrstnih jeklih najbolj velja, da s kovanjem ali valjanjem ne dajemo tem jeklom samo potrebne oblike, ampak moramo zagotoviti tudi ali pa celo predvsem oimboljšo stopnjo enakomernosti strukture, od katere so bistveno odvisne uporabne lastnosti orodij. Mreža ledeburitnega evtektika je krhka, kar so nazorno pokazale številne preiskave prelomov z rastrskim elektronskim mikroskopom12. Pomen karbidne mreže, trakavosti, oz. različnih stopenj neenakomernosti karbidnih izcej je pri brzoreznih jeklih dobro poznan in zato prav temu posvečamo pri metalografski kontroli kakovosti največ pozornosti. Tehnologija plastične predelave v vročem ima pri tem zelo velik vpliv, vendar nastopajo velike razlike že po strjevanju jekla v odvisnosti od tehnologije izdelave jekla in litja, od formatov ingota in drugih jeklarskih tehnoloških pogojev. V konvencionalni proizvodnji brzoreznih jekel so običajno največji formati ingotov okrog 500 do 700 kg in le v redkih primerih dosegajo in presegajo težo 1 tone. To predstavlja veliko omejitev pri možnostih izdelave paličastega jekla večjih dimenzij, če hočemo zagotoviti potrebno stopnjo predelave za doseganje enakomernosti. Zato so največja orodja, kot so npr. odvalna fre-zala modulov 20 in celo več, dolga leta izdelovali le iz vsestransko kovanih pogač brzoreznega jekla, katere so bili sposobni dobavljati le najbolj specializirani proizvajalci brzoreznih jekel. Na področ ju kovanja največjih dimenzij brzoreznega jekla je odprl povsem nove možnosti postopek električnega pretaljevanja pod žlindro z možnostmi kontroliranega in usmerjenega strjevanja. Na ta način lahko danes železarna Ravne s svojo tehnologi jo proizvaja brzorezno jeklo v paličasti izvedbi do Trajanje predgre- jretje Trajanje ovstenitizacije, trajanje raztopljonja karbidov Cos opevanja Cos držanja na temp Potopni čas Čas ohlajevanja Čas Slika 22 Shema temperaturno časovnega režima pri kaljenju brzoreznega jekla v solnih kopelih z zvezo med potopnim časom, časom ogrevanja in časom držanja na temperaturi avstenitizacije Fig. 22 Sheet of temperature-time conditions in hardening high--speed steel in salt baths related to the dipping time, heating time, and holding time on the austenitisation temperature premera 350 mm 0 in do 3,5 tone teže. Prav zaradi teh možnosti teži železarna Ravne k specializaciji za kovanje največjih dimenzij brzoreznih jekel, ker prav za to področje ni mnogo proizvajalcev, ki bi imeli take ustrezne možnosti. Številne domače raziskave so pokazale, da je za kakovost in uporabne lastnosti mnogo bolj kot enakomernost razporeditve karbidov pomembna velikost karbidnih zrn. Toplotna obdelava s pregledom značilnih mi-krostruktur je prikazana podrobno v katalogu3 železarne Ravne z vsemi potrebnimi napotki. Na tem mestu naj omenimo le, da je čas avstenitiza-cije pri kaljenju brzoreznih jekel bistveno krajši kot pri drugih orodnih jeklih, zato ga moramo tudi natančno predpisovati in kontrolirati kot tako imenovani potopni čas (slika 22). Če je temperatura prenizka ali čas prekratek, ostane preveč neraztopljenih karbidov v avstenitu; če je čas predolg, začne naraščati zrno toliko hitreje, kolikor je višja temperatura. Ce temperatura prekorači zgornjo mejo, pride do nevarnosti nataljevanja ledeburitnega evtektika z izredno škodljivimi posledicami. Sliki 23 in 24 kažeta vpliv temperature kaljenja in vpliv ponavljajočega popuščanja na trdoto brzoreznega jekla. Cim višja je temperatura kaljenja, toliko bolj je izražen poznani efekt sekundarne trdote in maksimum je pomaknjen toliko bolj k višji trdoti in k višji temperaturi popuščanja. Ponavljanje popuščanja pomika vrh sekundarne trdote k nižji temperaturi popuščanja. Značilnosti kaljenja brzoreznih jekel so vezane na značilnosti strukturnih premen, podanih s TTT diagrami. 67 66 g 65 64 63 460 o TemperatL kaljenja ira , 1260-J / \ moj J II y < \\ i / * ' 1200-i 1180 4! li \\ 620 68 67 66 65 #64 a: 63 62 61 60 3x 6x "V / \J \ \ / / / / \ \\ 7 / / / / / \ \\ "V / \ \ \ ^ \\ Slika 24 Vpliv ponavljanja popuščanja na trdoto brzoreznega jekla (shema) Fig. 24 Influence of repeated tempering on the hardness of high--speed steei (scheme) Cas 1 4 10 24 h Slika 25 Izotermalni TTT diagram brzoreznega jekla 6-5-2 Fig. 25 Isothermal TTT diagram for 6-5-2 high-speed steel I 65 64 B3, / / HRC 7 , lostali avst •nit 40 1IS0 1260 500 540 580 Temperatura popuščanja °C (Popuščanje 2xlh) Slika 23 Vpliv temperature kaljenja na sekundarno trdoto in po-puščno obstojnost brzoreznega jekla Fig. 23 Influence of the hardening temperature on the secondary hardness and tempering stability of high-speed steel 1200 1220 1240 Temperatura kaljenja °C Slika 26 Vpliv temperature kaljenja na trdoto in vsebnost zaostalega avstenita Fig. 26 Influence of hardening temperature on the hardness and content of retained austenite Trdota najprej s temperaturo kaljenja narašča na osnovi naraščajočega raztapljanja ogljika in legirnih elementov, po prekoračenju kalilnega maksimuma pa spet pada na osnovi povečanega Izločanje karbidov Koagulacija ,karbidov 900 800 J00 600 500 400 k. ----J dota 12W° h Y 1230'C 1 Zaostali av i stemt t i 30 & to 20 S p 10 0 700 O U) 100 200 300 400 500 600 Temperatura popuščanja °C Slika 27 Popuščanje brzoreznega jekla Fig. 27 Tempering of high-speed steel deleža mehkejšega zaostalega avstenita. Po kalje-nju je struktura brzoreznega jekla naslednja: evtektični karbidi, martenzit, zaostali avstenit in karbidi na mejah zrn. Proces popuščanja ponazarja značilen diagram popuščanja (slika 27). S poviševanjem temperature popuščanja se trdota najprej znižuje zaradi razpada martenzita. Pri popuščanju okrog 400 °C se krivulja dvigne zaradi znanega efekta sekundarne trdote, ki ga povzroča izločanje finih karbidov in razpad zaostalega avstenita, pri čemer se tvori sekundarni martenzit. V območju 540—600 °C v odvisnosti od vrste jekla začne trdota zopet padati zaradi koagulacije izločenih karbidov. Po prvem popuščanju nastane iz zaostalega avstenita martenzit, katerega je treba tudi popuščati in zato je najmanj dvakratno popuščanje pri brzoreznih jeklih obvezno in nujno potrebno. Poleg popuščne obstojnosti, ki je značilna lastnost brzoreznih jekel in je podana v vsakem kata- ->70 100 200 300 400 500 600 700 800 °C Slika 28 Primerjava trdote v vročem za brzorezna jekla in druge zlatine Fig. 28 Comparison of hot hardness of high-speed steel and other allovs logu z diagrami popuščanja, je zelo pomembna tudi trdota v vročem, ki omogoča uporabnost brzoreznih jekel pri povišanih temperaturah. Brzorezna jekla, legirana s kobaltom in vanadijem, imajo znatno višjo trdoto v vročem. Odpornost proti obrabi je lastnost brzoreznih jekel, ki jo je najtežje eksperimentalno obvladati, zato so najbolj priporočljivi praktični poizkusi. Obdelovalnost brzoreznih jekel v mehko žarje-nem stanju je odvisna od strukture, ki odloča o trdnosti v žarjenem stanju in predvsem od deleža karbidov v strukturi. Posebno z vanadijevimi - —10-4 -3—10 6-5-. / >-5 N \ k \ 5-2 ^ neprekinjeno struženje a 801-- 25 26 27 28 29 Rezalna hitrost v m/min Slika 29 Premice rezalne obstojnosti za tri vrste brzoreznih jekel pri struženju jekla C. 1731 poboljšanega na 800 N/mm3 z neprekinjenim in prekinjenim struženjem Fig. 29 Lines of cutting ability for three types of high-speed steel in turning C. 1731 steel hardened and tempered to 800 N/mm! vvith continuous and discontinuous turning brzoreznimi jekli je precej težav zaradi visoke trdote vanadijevih karbidov v primerjavi s trdoto normalnih karbidov v brzoreznih jeklih. Dodajanje žvepla za boljšo obdelovalnost je sicer uvedeno, vendar se ni v praksi posebno uveljavilo. O žilavosti brzoreznih jekel je bilo objavljenih toliko domačih del14, da te izredno pomembne lastnosti na tem mestu ne bomo obravnavali. Rezalna sposobnost je prav gotovo za brzorezna jekla najvažnejša lastnost, žal so izkušnje pri zelo obsežnih raziskavah pokazale, da te ni mogoče določiti z enostavnim poizkusom in zato tudi ni moč pričakovati neposredne zveze med rezalno kapa- citeto dn legirmimi elementi ter osnovnimi lastnostmi, kot npr. s trdoto v vročem, odpornostjo proti obrabi in žilavostjo. Katera od teh lastnosti je odločilnega pomena, je odvisno od vsakokratnega obdelovalnega primera. Slika 29 kaže za tri različne vrste brzoreznih jekel značilne premice rezalne obstojnosti pri prekinjenem in neprekinjenem struženju ogljikovega jekla za poboljšanje C. 1731, poboljšanega na 800 N/mm2. Očiten znak obrabe pri struženju ne-legiranih in malo legiranih cementiranih in poboljšanih jekel je obraba zaradi izdolbenja. Obraba na prosti ploskvi komaj doseže vrednosti nad 0,15 mm in ne narašča bistveno s hitrostjo rezanja — zato ne pride v poštev kot kriterij za oceno rezalne sposobnosti brzoreznih jekel. Drugače je pri rezanju avstenitnih jekel. 110 aj 100 10 o C -o o <0 o a (O o C N & o s -C; .O A 0: 90 110 b) 100 90 80 ninhinn f iz je de i ; i ; i U") cn 16% in temperatur-na obstoj-cj) nost Sl i S _ - i cn i f\ m i v Širina obrabe 25% na prosti ploskvi 9Cr Slika 32 Primerjava rezne sposobnosti pri struženju nelegiranega (a) in Cr-Ni-Mo — jekla (b) s prekinjenim rezom Fig. 32 Comparison of cutting ability in turning unalloyed (a), and Cr-Ni-Mo steel (b) with discontinuous cutting Rezalna hitrost v m /min c 20 c I to o" £ "10 O CQ L , T i £ X r 8° \10° \90°\600'Imm axs - 2x0/5 mm2 Cr - Ni - Ti nerjavno jeklo .g ! j t I 13 i -- 87 % 0 10 20 30 40 yo Slilka 33 Vpliv cepilnega kota na rezno sposobnost nožev iz brzo-reznega jekla 10-4-3-10 pri struženju nerjavnega Cr-Ni-Ti jekla Fig. 33 Influence of true rake angle on the cutting abilitv of tool made of high-speed 10-4-3-10 steel in turning stainless Cr-Ni-Ti steel 45 .g \ 40 S i. 3 I 5- -Q O D 35 30 25 -10 a) ->q b) < s' s s' 16% 0 20 30 10 y o Slika 34 Vpliv cepilnega kota na rezno sposobnost nožev iz brzo-reznega jekla 10-4-3-10 (a) oziroma 6-5-2 (b) pri struženju nelegiranega jekla Fig. 34 Influence of the true rake angle on the cutting ability of tool made of high-speed 10-4-3-10 (a) and 6-5-2 steel (b) in turning unalIoyed steel V primerjavi z vplivi izbire brzoreznih jekel na rezno sposobnost so vplivi geometrije rezila precej večji (sliki 33 in 34). Slika 33 kaže vpliv cepilnega kota na rezno sposobnost pri struženju avstenitne-ga Cr-Ni-Ti jekla s strugarskimi noži iz brzorez-nega jekla 10-4-3-10,10 slika 34 pa kaže vpliv cepilnega kota na rezno sposobnost pri struženju nelegiranega jekla za poboljšanje s strugarskimi noži iz brzoreznega jekla 10-4-3-10 (krivulja a) in 6-5-2 (krivulja b)10. Iz slike 33 vidimo, da sprememba cepilnega kota od 0 do 40° spremeni rezno sposobnost kar za 87 %, kar pomeni, da moramo biti v mejah možnosti obdelovalnega postopka posebno pozorni na geoemtrijo rezila. Teh nekaj primerov zadovoljivo kaže, da nobeno brzorezno jeklo ne prinaša vrhunskih rezultatov rezne sposobnosti v katerihkoli izbranih pogojih obdelovalnega postopka. Včasih je s tega stališča pomembnejša žilavost, drugič trdota v vročem in tretjič odpornost proti obrabi glede na značilnosti obremenitev orodja. Za zadovoljevanje teh zahtev izhajamo torej tudi z manjšim številom različnih vrst brzoreznih jekel. Pri izbiri vrste brzoreznega jekla in določitvi pogojev toplotne obdelave je potrebno upoštevati delovne pogoje orodja, obdelovalni postopek, pričakovano vzdržljivost orodja in tudi obdelovalnost brzoreznega jekla pri izdelavi orodja. Zaradi teh zelo različnih izhodišč pri izbiri jekla ni niti smiselno niti mogoče dati neke obvezujoče tabelarične primerjave brzoreznih jekel in orodij. Tudi vsakodnevne izkušnje potrjujejo to ugotovitev, saj uspešno izdelujejo različna orodja iz različnih vrst brzoreznih jekel. Na osnovi opazovanj in evidenc obnašanja orodij v uporabi lahko postopoma uvajamo primerne spremembe in izboljšave. S temi izhodišči je na osnovi zbranih izkušenj izdelan predlog jugoslovanske tipizacije brzoreznih jeikel in napotki za izbiro3 s pomočjo relativnega rangiranja posameznih lastnosti in njihovih kombinacij. Jeklo 6-5-2 je najbolj žilavo, jeklo 10-4-3-10 res odlikuje univerzalna uporabnost in jelklo 6-5-2-5 ima kombinirane lastnosti, kakršne so npr. odločilne za odvalna in druga frezala, kar je vse tudi v praksi nedvoumno potrjeno. Najnovejša stopnja razvoja je izdelava brzoreznega jekla po postopku prahaste metalurgije. Tako izdelana jekla odlikuje skoraj idealna razporeditev karbidov, kar ima dober vpliv tudi na številne druge lastnosti. Kljub temu, da že nekaj let ta jekla uporabljajo, še vedno nimamo prave objektivne ocene, saj jih nekateri hvalijo, drugi pa trdijo, da pričakovanja niso izpolnjena. ZAKLJUČKI Iz opisanega smo lahko kljub omejenemu obsegu razbrali, da je v razvoju orodnih jekel za delo v hladnem in brzoreznih jekel veliko novosti in da je tehnični in tudi ekonomsko-tehnološki napredek očiten. Skoraj bi lahko trdili, da še bolj velja to za področje orodnih jekel za delo v vročem, česar pa skoraj nismo obravnavali. Za kompleksnejši pregled razvoja na področju orodnih jekel bi morali obravnavati še številne orodne materiale za specifična področja uporabe, za kombinirano uporabo in tudi mnoga nova orodna jekla v domačem proizvodnem programu. Razumljivo je, da tako podrobnejše opisovanje na tem mestu ni mogoče, zato naj samo omenimo nekaj dosežkov sodelovanja domače metalurške in predelovalne industrije na področju razvoja orodnih materialov v zadnjih letih: — valji za hladno valjanje, — sendzimir valji, — nova orodna jekla za strojne nože, — nova orodna jekla za delo v hladnem, — nova orodna jekla za delo v vročem, — razvoj orodnih jekel za hladno vtiskovanje, — razvoj tipiziranega kompleta orodnih materialov za industrijo vijačne robe. Tudi nadaljnji razvoj mora biti usmerjen k zmanjševanju in izboljšavi asortimenta orodnih jekel, k tipizaciji in zagotavljanju kakovosti ter k razvoju novih materialov za specifična področja. Literatura: 1. Rodič J.: Strojniški vestnik XIII (1967) S. 239/251 2. Železarna Ravne: Katalog NASI PROIZVODI L, II. 3. Železarna Ravne: Brzorezni čelici, Separat 124 4. Železarna Ravne: Legirani alatni čelici za rad u hlad-nom stanju, Separat 122 5. Železarna Ravne: Alatni čelici za rad u vručem stanju, Separat 123 6. Werkstoffkunde der gebrauchlichen Stah-le Verlag Stahl-eisen, 1977, Teil 2, str. 247—265 7. VVeigand M.: TEW — Techn. Ber. 3., (1977), S. 67/80 8. Kuo K.: J. Iron Steel Inst. 181, (1955), S. 128/34 9. Horn E., u. H. Brandis: DEW Techn.Ber.il, (1971), S. 147/54 10. Weigand H. — H., u. E. Haberling: DEW Techn. Ber. U, (1971), S. 205/15 11. Rodič J.: Železarski zbornik 10, št. 1, (1976), str. 47—50 12. Rodič J.: Železarski zbornik 10, št. 3, (1976), str. 125—144 13. Rodič J., F. Vodopivec, B. Ralič: Železarski zbornik 10, št. 3, (1976), str. 145—156 14 Rodič A., J. Rodič: Železarski zbornik 1, št. 3, (1976), str. 177—187; 2. št. 1, (1968), str. 1-20; 2. št. 3, (1968), str. 165—184 15. Rodič J., A. Rodič: Železarski zbornik 11, št. 4, (1977), str. 169—181 ZUSAMMENFASSUNG Eine tlbersicht iiber den heutigen Zustand der Ent-wicklung auf dem Gebiet der Werkzeugstahle vor allem derjenigen fiir die Kaltarbeit und der Schnclldrehstahle ist gegeben. Die Eigenheiten des Mikrogefuges, besteliend aus der Matrix und der Karbide vverden behandelt. Die Grundeigen- schaften der Werkzeugstahle vverden besonders kritisch behandelt. Besondere Aufmerksamheit ist der chemischen Zusammensetzung und der Problematik einer zu grossen Zahl der verschiedenen Werkzeugstahle gewidmet, welche einen vvissenschaftlich begriindeten technischokonomischen Zutritt zu der Entvvickiung der Tvpisierung und der Standardisierung erfordert. SUMMARY A review of present state and future development of tool steeil is given with a special emphasis on steel for cold working and on high-speed steel. Characteristics of the microstructure consisting of the matrix and carbides are discussed. Basic properties of tool steel are described and criticaMy considered. A special emphasis was given to the influence of the chemical composition and the problematiics of a too great variety of tool steel which demands a scientifically based technical and economic approach to the development of salecticm and standardizing tool steel. 3AKAIOTEHHE AaH o03op COBpeMeHHOIO COCTOaHIia h pa3BHTHH B oSAaCTH HH-CTpyMenTaAbHbix craAeft rAaBHbiM 06pa30M MapoK, KOTopbie ynoxpe6-AstioTCH AA9 nepepaSoTKH b xoaoahom coctohhhh, a TaKJKe o6sop 6bicrpope>Kymnx CTaAeH. PaccMOTpeHbi xapaKTepHCTHKH MHKpocTpyKTypbi, COCTOamen H3 ochobhoh uarmnofl crpyKTypu u KapDHAOB. KpHTHijecKH paccvorpe- Hbl OCHOBHbie CBOliCTBa IIHCTpyMeHTaAbHbIX CTaAeH. OcoSeHHO 3aTpOHyTbI BAHHHHa AeriipyiOmHX 3AeMeHTOB H Bonpoc CAHIHKOM MHOrOMHCAeHHOTO KOAIKieCTBa pa3AHqnbIX HHCTpyMeHTaAbHbIX CTaAeft, qxo Heo6xoAHMo Tpe6yeT BcecToponHHft pa3pa6oTKH Eopm E0P1V III Slika 7 Povezava procesnega računalnika z obločnimi pečmi glede na vodenje konice Fig. 7 Connection of the process computer and the are furnaces depending on the control of peak Red.I j Redil Red.111 p 100 [kW] 90 i 80 70 60 50 40 30 20 10 0 A >00 [kWh] 90 t 80 I 70 60 50 40 30 20 10 0 5 10 15 —-t [min] Slika 8 Vodenje 15 min. vršne obtežbe — prikaz moči in porabe električne energije Fig. 8 Control of 15 minute peak load — presentation of power and electric energy comsumption Optimiranje v doseganju obtežitev sistema v obračunskih obdobjih je posebna in delikatna naloga. Odvisno je predvsem od časa, v katerem je potrebno voditi obtežitev; pri dvakrat dvournem kontrolnem dnevnem obdobju, iz katerega so izvzete sobote in nedelje, so tudi nekaj večje motnje procesa taljenja opravičljive, ker so beneficirane z nižjo ceno električne energije. Teoretični opti-mum bi bil dosežen, ko bi dosegli ravnotežje med nastalimi stroški za izpadlo proizvodnjo ter med zmanjšanimi stroški za električno energijo. Vendar vseh zastojev, ki jih povzročajo prekinitve taljenja, ne smemo prišteti na račun redukcij, saj je prenekatera prekinitev primerna za popravila peči, naknadno zlaganje itd. in bi nastala v naslednjem, z računalnikom nedefiniranem obdobju. Optimi-ranje zato ni zgolj računska operacija, temveč mora biti predvsem rezultat presoje statističnih podatkov. Bistvena razlika v poseganju v proizvodnjo in v višini samih koničnih obremenitev je med enourno in med četrturnim obračunskim obdobjem, kar v presojo vnaša dodatne organizacijske težave. 4. VODENJE SAMODEJNEGA INFORMACIJSKEGA SISTEMA Na si. 5 in si. 7 je prikazana konfiguracija računalniškega sistema: procesni računalnik za elektrotehniške aplikacije PDPll/40 28k, ki je povezan z vodilnim procesnim računalnikom PDP 11/40 96 k, se nahaja v posebni stavbi, oddaljeni od obeh jeklarn 1200, oz. 700 m ter približno 900 m od transformatorske postaje. Zaradi tega imamo v vseh teh treh objektih posebne prenosnike (ICR), preko katerih lahko računalnik sprejema ali pa oddaja digitalne in analogne signale. Tak sistem ima velike zmožnosti v prenosu in tudi v obdelavi podatkov, zato smo ga izkoristili še za nadaljnjo kontrolo proizvodnje in zbiranje podatkov. V centralni transformatorski postaji opravljamo meritve porabe delovne in jalove energije po obločnih pečeh in za celotno podjetje, kot je to shematsko prikazano na si. 6. Ustrezni impulzni števci so direktno vezani na prenosnik; pri števcih, katerih impulze štejemo v sami transformatorski postaji, smo dodali ločilne reedreleje. Na isti prenosnik so v transformatorski postaji priključeni vsi opozorilni in zaščitni signali elektroenergetskih naprav. Prenosniki v obeh jeklarnah so povezani z elementi obločnih peči preko relejev, da dosežemo dosledno galvansko ločitev elementov peči od elementov računalnika ter večjo vklopno-izklopno moč prenosnikovih elementov. S takim načinom povezave je bilo tudi mogoče obdržati na obločnih pečeh obstoječe nivoje pomožnih napetosti. Povezovanje obločne peči z računalnikom je zahtevalo določeno prilagoditev upravljalskih krogov peči: paralelne komande za servomotorje, paralelna signalizacija, dodatna signalizacija, možnosti pre- klopa od računalniškega vodenja na ročno; ta preklop je možen le za poseganje v času taljenja itd. Samodejni informacijski sistem opravlja troje funkcij: beleži dogodke, zbira podatke in daje opozorila (alarmni sistem). Beleženje dogodkov se sproža in prenaša avtomatsko, ob nastanku dogodka se zabeleži tudi čas nastanka: — začetek taljenja, — začetek šaržiranja, — konec šaržiranja, — vtklop dušilke, — izklop dušilke, — vklop močnostnega stikala, — izklop močnostnega stikala pod obremenitvijo, — izklop močnostnega stikala, — napoved redukcije, — izvršitev redukcije, — izliv taline itd. Zbiranje podatkov je samodejno ah ročno, odvisno od stopnje mehaniziranosti in opremljenosti z merilnimi napravami. Podatki, ki se zbirajo samodejno: — poraba električne delovne energije, — poraba električne jalove energije, — poraba kisika (predvideno v Nm3, sedaj se meri le čas pihanja), — temperatura taline (predvideno). Podatki, ki se zbirajo z ročnim vnašanjem: — teža vložkov, — teža taline, — podatki o kvaliteti vložka. Opozorila alarmnega sistema iz vseh treh prenosnikov se samodejno beležijo na teleprinterski konzoli v centralni transformatorski postaji. Namen takega beleženja je težnja po popolnejšem obvladanju dogajanj in možnosti iskanja vzrokov napak v obratovanju. Dogodki, ki se beležijo samodejno: — delovanje vseh vrst zaščit na obločnih pečeh in v centralni transformatorski postaji. Rezultat samodejnega informacijskega sistema je izpisan protokol, ki je lahko: — sproten protokol, ki se izpisuje za opozorila alarmnega sistema in za one dogodke, ki omogočajo pregled nad dogajanjem; — poseben protokol, ki je lahko končni šaržni protokol ali dnevni protokol, ali pa protokol, ki zajema samo določene podatke, npr. porabo električne energije, trajanja redukcij itd. Vloga samodejnega informacijskega sistema pa ni samo v protokoliranju podatkov in nadzorom nad tehnologijo in dogodki, temveč tudi v možnostih, da te podatke sproti računalniško obdelujemo iščoč tiste korelacije, ki pomenijo zmanjšanje stroškov in zboljšanje kvalitete. ZUSAMMENFASSUNG Die Regelung der elektrischen Leistung von Lichtbogenofen erfordert eine dirakte Verbindung zvvischen dem Prozessrechner und dem zuregelnden Objekt. Infor-mationen iiber den Zustand des Prozesses in den vier Lichtbogenofen und dem Verbrauch der elektrischen Ener-gie im Hiittenvverk vverden iiber INTERFACES ubertra-gen in der Gegenrichtung aber werden Steuerungssignale fur den Betrieb der Lichtbogenofen ubertragen. In diesem Artikel ist eine solche Regelung beschrieben. Ebenso vverden auch die Einflussgrossen beschrieben auf welchen die zugehorige Softvvare aufgebaut ist. Der gesamte System zur Regelung der elektrischen Leistung der Lichtbogenofen mit eimem Rechner umfasst: die Fiihrung des Ein-schmelzvorganges der einzelnen Lichtbogenofen, die Ober- \vachung der Spitzenbelastung der Lichtbogenofen bzw. des gesamten Huttenvverkes und ein selbsttatiges Infor-mationssystem. Der Einsatz des Rechners hat eine Verrin-gerung des Verbauches an elaktrischer Energie, des Ver-bauches an Graphitelektroden, sowie eine Verbesserung der Haltbarkeit der feuerfestan Zustellung zur Folge. Dies ist auf die optimierte Sschmelzfiihrung, sowie den niedrigeren Preis je 'kWh, auch bei gleichem Verbrauch als Folge der Regelung der Spitzenbelastung zurukzu-fiihren. Auserdem ist im System Lichtbogenofen — Trans-formatirstaition — Rechner ein selbsttatiges Alarm und Informationssystem angebaut. Dieses gibt Warnungen, notiert Ereignisse und sammelt Daten. SUMMARY Computer control of electric power of electric are furnaces demands an in line connection between the pro-cess computer and ithe controled objeet. Informations on the state of process in the four are furnaces, and on the consumption of electric energy in the ironvvork are send to the computer through intermediates vvhile signals for corresponding interventions into the are furnace operation are travelling in the opposite direction. The paper presents the scheme of sueh a control. Simultaneously, also compo-nents are given necessary for constitution of the corresponding softvvare. The complete pack of computer control of electric power in electric are furnaces coinsists of: the control of smelting in single are furnace, the control of peak toad of are furnaces and the vvhole ironvvorks, and the self-aeting information system. The expected results should mean the reduced specific consumption of electric energy and of electrodes, and the increased life of lining due to the optimal control of smelting. Because of the control of peak load, also the reduced priče per kWh at the same consumption of electric energy vvill thus result. Adding the self-aeting alarm and information system vvhich gives vvarnings, records events, and gathers the informations will represent an extension of possibilities of our transmissible are furnaces —■ central transformer station — computer system. 3AKAK)MEHHE VnpaBAeHne 3AeKTpimecK0H chah AyroBbix neHeii npn noMomn BLmecAHTeAbHOH ManiiiHbi Tpe6yeT HenocpeACTBeHHyio cbh3b (in line) me^vay ynpaBAHioineH b bi meč ahtcaijhoh MauiHHOH h o6beKTOM ynpas-AeHHH. HH(J)opMauHn o coctohhhh npouecca b neTbipex AyroBbix rieHax h pacxoA 3AeKTpHHecK0H sHepnni MeTaAAyprHqecKoro 3aboaa nepeAaiOTCH BbinecAHTeAbHOH MaiiiHHe nocpeACTBOM npoMe^cyToqHLix AeTaAeH. B npoTHBonoAo>KHOM HanpaBAeHHH npoTeKaioT cnrHaAbi aah BbinOAHeHHH Heo6xOAHMLIX B03AeHCTBHH Ha XOA npOHeCCa AyrOBbIX ne^eii. B paSoTe noAaHa KOHKe 3AeMeHTbi, Ha ocHOBaHHH kotophx paapaSoTano cooTBeTCTByiomee np0H3B0ACTB0 (softvvare). C0B0KynHan CHCTeMa VnpaBAeHHH SAeKTpHHeCKOH CHAbI C BbIHeCAHTeAbHOH MaUIHHOft BKAIO- Maei: ynpaBAeHHe nAaBAeHHH OTAeAbHO AAJI Ka^KAOH AyroBon neMH, ynpaBAeHiie npn miKOBOH Harpy3KH AyroBoii ne*m, oth. Bcero \ie-Ta,\AyprHHecKoro 3aBOAa h cam0ct0hteabhyi0 hh0pmaixh0hhyi0 CHCTe-My. 0>KHAaeMbie pe3yAbTaTbi cocTaBAHioi: yMeHbineHHe yAeAbHoro pacxoAa SAeKTpHnecKoft SHeprun h SAeKTpoA, noBbiuieHHe ycTOHMHBO-CTH oskaaakh BCAeACTBHH OnTHMaAbHOrO pe^khma nAaBAeHHJI h, KaK pe-3yAbTaT KOHTPOAH IIHKOBOH HaTpy3KH, chh^kehhe ctohmocth KBT nph OAHOM H TOM TKe paCXOAe SAeKTpHHeCKOH 3HeprHH. KaK B03M02KH0e pacuiHpeHMe, KOTopoe AaeT nepeAaTO^Haa CHCTeMa — ijeHTpaAbHaH TpaHcc^opMaioHaH CTaHUHH — c^eraHK, npiiKAio^eH aBTOManwecKHH c h rh a abh bi h npnSop, KOTopbiH AaeT yKa3aHHH h hh^opMauHOHHaa chctema, KOTopaa OT^MenaeT coSmthh h co6npaeT Heo6xoAHMbie no-Ka3aHHH. Tehnične novice Novo orodno jeklo Utop Mo 6 za delo v hladnem v proizvodnem v programu Železarne Ravne Med najzahtevnejšimi proizvodi sodobne predelovalne industrije so tudi valji SENDZIMIR ogrodij za hladno valjanje. Od valja zahtevamo dobro ostojnost mer, odpornost proti obrabi, odlično tlačno trdnost, žilavost, dobro sposobnost za poliranje, določeno trdoto in dobro prekaljivost, kar zahteva tudi številne specifične tehnološke pogoje v izdelavi. V okviru osvajanja valjev za hladno valjanje za SENDZIMIR ogrodja smo razvili v skladu s specifičnimi zahtevami tudi orodno jeklo UTOP Mo 6, ki je seveda uporabno tudi za številna druga orodja in ga zato v tem sestavku podrobneje predstavljamo. Standardne karakteristike in osnovni podatki za jeklo Utop Mo 6 Smerna kemijska sestava v °/o Področje uporabe Jeklo Utop Mo 6 je prvenstveno namenjeno za izdelavo valjev za hladno valjanje za SENDZIMIR valjarska orodja, naštete lastnosti pa kažejo, da ga je možno uporabljati tudi za druga zahtevna orodja, posebno še, ker po kalienju dosežemo višjo trdoto in boljšo žilavost pri višji trdoti v primerjavi z jeklom C, 4757 (UtopMo4). \ -—---— - / v ■ - _ Utop Mo S kaljeno »00°C na mirnem zraku --OHV-i kaljena 8XJ°C v vodi H=2 50 50 iO 30 20 K 0 10 20 30 (0 50 60 Oddaljenost od sredine [mm] Slika 1 Primerjava prekaljivosti jekel C. 4740 (OHV-4) in Utop Mo 6 C S Si Mn Cr Mo V 0,55 maks. 0,010 0,22 0,55 5,5 1,35 0,65 Sarža 02997 CVo Si % Mn% Cr% Mo% r/. --- 0,60 0,26 0,58 5,26 1,38 0,69 Primerjava s tujimi standardi SSSR GOST 6 H 6 M 1 F TIP jekla Jeklo Utop Mo 6 jc plemenito visokolegirano Cr-Mo-V orodno jeklo, namenjeno za delo v hladnem. Kaljivo je na zraku in v olju. Ima odlično obstojnost mer v kombinaciji z odpornostjo proti obrabi in odlično žilavost. Višji ogljik omogoča, da pri kaljenju dosežemo višjo trdoto in boljšo odpornost proti obrabi in večjo tlačno trdnost. Značilnost in osnovne lastnosti Jeklo Utop Mo 6 se odlikuje predvsem z naslednjimi lastnostmi: — odlična odpornost proti obrabi, — dobra žilavost, — dobra obdelovailnost v žarjenem stanju, — dobra sposobnost za poliranje, — dobra kaljivost, — dobra obstojnost mer, — dobra popuščna obstojnost. Jeklo Utop Mo 6 se izdeluje v normalnem proizvodnem prr gramu po EPŽ postopku, zato ima zagotovljeno izredno čirtost ter homogenost makro- in mikrostrukture. Primerjalne lastnosti Jeklo Utop Mo 6 spada v grupo jekel Utop Mo na bazi 5 % Cr z višjim ogljikom in nižjim silicijem. Višji ogljik omogoča doseganje trdote nad 60 HRC, kar pri drugih jeklih te grupe ne dosežemo. Parameter P-[ °C*273}(20+ log t HO'3 6 7 8 9 10 ti 12 13 14 15 16 17 18 19 20 " 20 100 200 300 400 500 600 Temperatura popuščanja °C [lh] Slika 2 Popuščni diagram za jeklo Utop Mo 6 za kaljenje na zraku Šarža '02997 C% Si % Mn% Cr 'A Mo'/, V% 0,60 026 0,58 5,26 1,38 0,69 Trdota po mehkem žarjenju Trdota jekla Utop Mo 6 v mehko žarjenem stanju je največ 240 HB. Parameter P = (°C*273) (20+log t) 10'3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura popuščanja "C [f] Slika 3 Popuščni diagram za jeklo Utop Mo 6 za kaljenje v olju Tipizacija Jeklo UtopMo6 je novo in prvenstveno namenjeno za izdelavo SENDZIMIR valjev za hladno valjanje, zato je netipizira.no. Zaradi lastnosti pa mu lahko pripisujemo dobre perspektive pri uveljavljanju na širokem področju uporabe za izdelavo zahtevnih orodij. Zato bi ga lahko uporabljali tudi na širšem področju. Vroča predelava in mehko žarjenje Normalno področje vroče predelave je 1080—800 °C, pri ogrevanju in zadrževanju na temperaturi pred vročo predelavo je treba upoštevati nagnjenost tega jekla k raz-ogljičenju in ukreniti vse potrebno za zaščito. Zaradi kalji-vosti na zraku je razumljiva občutljivost tega jekla pri ohlajanju po končani vroči predelavi. Zagotoviti je potrebno primemo počasno ohlajanje v peči ali dobrem izolacijskem sredstvu. Najbolj priporočljivo je po kovanju jeklo ohladiti z zadržanjem v baimtnem področju med 300—400 "C najmanj 4 ure in ga nato takoj ogrevati za žarjenje na 700 °C, držati približno 30 minut na temperaturi za izenačevanje in nato ogreti na temperaturo žarjena 830 do 850 °C. Na tej temperaturi zadošča zadrževanje 2 uri, zatem pa sledi počasno ohlajanje po 15°C/h do 700 °C in nato ohlajanje z izklopljeno pečjo do 300 °C in dalje na zraku. Drugi način ohlajanja po kovanju bi lahko bil tudi v perlitnem območju med 600 do 700 °C z zadrževanjem na tej temperaturi okrog 4 ure in nato takojšnje mehko žarjenje po prej opisanem postopku. Ne priporočamo ohlajanja v pesku, ker je jeklo močno kaljivo na zraku in je možnost napetostnih razpok zelo velika. Obdelovalnost V žarjenem stanju se to jeklo dobro obdeluje. Žarjenje za odpravo napetosti Žarjenje za odpravo napetosti se izvaja v temperaturnem območju 600—700 "C z zadrževanjem na temperaturi najmanj 1 uro. Pri večjih debelinah nad 25 mm se na vsakih 25 mm povečanja debeline čas zadrževanja na temperaturi podaljša za 1 uro. Ohlajanje se izvaja počasi v peči do 500 °C, dalje pa na mirnem zraku. Žarjenje za odpravo napetosti se izvaja po grobi mehanski obdelavi. Nujno potrebno je pri vseh orodjih, ki se po toplotni obdelavi ne brusijo več, posebno še, če so preseki na raznih delih orodja zelo različni. Velik pomen ima to žarjenje pri orodjih, ki se pred končno toplotno obdelavo močno ravnajo. Pri žarjenju za odpravo napetosti ni potrebna posebna zaščita proti razogljičenju. Kaljenje Normalno območje temperatur kaljenja je 980—1020 "C. V večini primerov se kot hladilno sredstvo uporablja zrak. Od velikosti orodja pa je odvisno, ali ohlajamo na mirnem zraku ali je potrebno ohlajanje v zračnem pišu ah s komprimiranim zrakom. 240 220 200 180 '160 c: f ^ 100 80 60 40 20 — I Ž« \ \ ■ \ — K M \ \ / f \\ K —— \\ - \ u \1 - Mehanske lastnosti za EPŽ jeh to Utop Mo 6 (šarže 02997) Kaljeno .1000 "C zrak n L —i— ■/ C ---e t p -i / ■v v ✓ 7 — V.. N- / / 46 S 44 | 42 40 38 36 34 32 30 Vpliv 20 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura popuščanja °c[l^J Slika 6 temperature popuščanja na trdoto in žilavost jekla Utop Mo 6 Slika 7 Mikrostruktura žarjenega jekla Utop Mo 6 (povečava 500 X) ■; ' •'„ * • -t, -'i" • w - * i dšm,* h . r • •*» .*: ' - r.. ..i '.ŽA-t^ „ -'V- *»"■;' •• • / ,> ■ ■>■ ' v- " " - *"'..-" Slika 8 Mikrostruktura kaljenega jekla Utop Mo 6 (povečava 500 X) tO ^ D C i-N to 0 1 Vpliv temperature kaljenja na velikost zrna Pregreto ■I I i I i i 900 940 980 1020 1060 1100 Temperatura kaljenja [°C] zrak Slika 9 Vpliv temperature kaljenja na izgled mikrostrukture in velikost zrna (povečava 500 X) Podkaljeno Pravilno kaljeno 900 940 980 1020 1060 1100 1140 Temperatura avstenitizaclje v °C Slika 10 Vpliv temperature kaljenja na zraku na trdoto, zaostali avstenit in velikost zrna za jeklo Utop Mo 6 900 940 980 1020 1060 1100 1140 Temperaratura avstenitizaclje v "C Slika 11 Vpliv temperature kaljenja v olju na trdoto, zaostali avstenit in velikost zrna na jeklo Utop Mo 6 Iz krivulj na diagramu je vidna razlika med jeklom OHV-4, ki kali samo v obrobni coni le nekaj milimetrov, in jeklom UtopMo6, kjer dosežemo prekaljivost skoraj po celem preseku. temperaturo 50 do 80 °€. Ne smemo pa dati na popuščanje orodij s previsokih temperatur, če nimamo na razpolago ustreznih aparatur za merjenje temperatur, ohladimo orodje vsaj toliko, da se ga lahko dotaknemo z roko. Pri popuščanju je vedno priporočljivo dvakratno popuščanje; to pa zadošča, če je pravilno izvedeno. Cas popuščanja na temperaturi naj bo približno 1 uro za vsakm 25 mm debeline, vendar tudi pri najtanjših kosih nikoli manj kot 1 uro. Jeklo Utop Mo 6 ima podobno kot ostala jekla na bazi 5 °/o Cr izražen efekt sekundarne trdote pri popuščanju, Popuščanje Uporabno območje popuščanja je 100—500 °C. Popuščanje se mora izvajati takoj po kaljenju, še preden se jeklo ohladi do sobne temperature. Najprimerneje je prenesti orodje na popuščanje, ko doseže po kaljenju vendar zaradi padca žilavosti v splošnem ne priporočamo ^opuščanja na sekundarno trdoto. Najboljšo temperaturo popuščanja izberemo glede na najboljšo žilavost pri št zadovoljivi trdoti. Na sliki 2 in 3 ista prikazana diagrama odvisnosti trdo te od temperature popuščanja za kaljenje na zraku in v olju. Delovne trdote orodij Delovna trdota orodij naj bo v mejah 50—62 HRC. kar je seveda odvisno od področja uporabe, od oblike orodja in od pogojev dela. Zahtevane trdote dosežemo s popuščanjem po diagramih na sliki 2 in 3. Orodja namenske uporabe, kot so npr. SENDZIMIR valji, -imajo predpisano mejo trdote in se moramo z ustrezno tehnologijo prilagoditi zahtevam. Nitriranje Jeklo Utop Mo 6 je zelo primerno za nitriranje. S tem močno povišamo trdoto površine orodja in maksimalno povečamo odpornost proti obrabi Primernejše je plinsko nitriranje, ker dobimo pri 15-urnem nitriranju na temperaturi 520 "C trdo nitrirano plast, debeline 0,12 mm, s trdoto površine o-.; Q00—1100 HV. Mehanske lastnosti Pri kaljenju s temperature 1000 "C, tj. na sredini normalnega kalilnega intervala, dobimo po popuščanju pri različnih temperaturah vrednosti, na sliki 4. Vrednosti mehanskih lastnosti v vročem stanju so prikazane na sliki 5. Ker ima za nekatera orodja odločilen pomen žilavost, navajamo na sliki 6 žilavost za kaljenje pri 1000 °C na zraku v odvisnosti od temperature popuščanja. Tudi pri tem jeklu dobimo pri naraščanju sekundarne trdote padec žilavosti. Metalografija jekla Utop Mo 6 Jeklo Utop Mo 6, izdelano po EPŽ. postopku, doseže v žarjenem stanju 100 % kroglični perlit (si. 7). Po kaljenju so v mikrostrukturi tega jekla martenzit, zaostali avstenit in karbidi (si. 8). Za jekla molibdenskega tipa je značilno, da imajo pri določeni temperaturi rapidno poslabšanje avstenitnega zrna, kar je povezano s poslabšanjem mehanskih lastnosti. Na sliki 9 je prikazan vpliv temperature kaljenja na strukturo po kaljenju, oziroma velikost zrna po ASTM. Posebne preiskave V nadaljevanju navajamo nekaj informacij in ugotovitev posebnih preiskav za jeklo Utop Mo 6. — Zaostali avstenit S ploščatimi preizkušamci 9 X 30 X 30 mm smo po različnih postopkih toplotne obdelave določili vsebnost zaosta- Kemična I C 5/ i Hi 1 P js Cr Ni V W i Cu | Mo sestava Q ^ i ^ , ^ j0025!q005| 5,26 Q»3 ifj — o,n 1,38 sekunde 100 1000 Slika 12 Izotermni TTT diagram jekla Utop Mo 6 lega avstenita z rentgenskim difraktometrom. Za primerjavo smo na si. 10 in 11 dodali še meritve trdot, zrno po ASTM in Shepherdu F. — Premenske točke Ogrevanje 2,5 °C/min. Ac začetek 830°C Ac konec 865 "C Ohlajanje 2,5°C/min. Ar začetek 785 °C Ar konec 720 °C — Izdelava TTT diagramov Na sliki 12 je prikazan izotermni diagram za jeklo Utop Mo 6. Zaključek Namen tega članka je, da vas seznanimo z dosedanjimi raziskavami novega orodnega jekla za delo v hladnem Utop Mo 6. Prvenstveno naj bi ga uporabljali za izdelavo valjev Sendzimir ogrodja pri hladnem valjanju. S tem pa ni rečeno, da ga ni mogoče uporabljati na širšem področju, saj je iz preiskave razvidno, da je glede doseženih lastnosti primerno za delo v hladnem in toplem. Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani Jože Rodič, dipl. inž., Mirko Doberšek, dipl. inž., dr. Aleksander Kveder, dipl. inž., Edo Žagar, tehnični urednik Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/72 od 23. 1. 1974 Naslov uredništva: ZPSZ — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-341 int. 880 _ Tisk: GP »Gorenjski tisk«, Kranj VSEBINA UDK 669.141.246 ASM/SLA: SS5, R2h Metalurgija — jeklene litine F. Vodopivec in sodelavci Raziskave intergranularne krhkosti jeklene litine Železarski zbornik, 12, (1978), 4 s 109—118 Raziskave industrijskih talin so pokazale, da je nezadostna plastičnost posledica prisotnosti ploščic AIN po dendritnih mejah. Oblika in porazdelitev ploščic kažeta, da so verjetneje nastale neposredno iz taline ob koncu kristalizacije jekla, kot z izločanjem iz austenita pri ohlajanju jekla. Preiskusi so pokazali, da se da interkristalna krhkost najlaže odpraviti v industrijskih pogojih dela z dodatkom 0,05 do 0,06 % titana v talimo, ki je bila pred tem zadostno desoksidirana z aluminijem. Avtorski izvleček UDK: 669.14.018.25.001.6:620.1 ASM/SLA: TSb, A9 Metalurgija — Orodna jekla — Preizkušanje lastnosti — Razvoj J. Rodič Razvoj orodnih jekel Železarski zbornik, 12, (1978), 4 s 119—135 Podan je pregled današnjega stanja in razvoja na področju orodnih jekel, predvsem tistih za delo v hladnem in brzoreznih jekel. Obravnavane so značilnosti mikrostrukture, sestoječe iz osnovne matice in karbidov in osnovne lastnosti orodnih jekel so kritično obravnavane. Posebno je obravnavan vpliv legirne sestave in problematika prevelikega števila različnih orodnih jekel, ki zahteva znanstveno osnovan tehnično ekonomski pristop k razvoju tipizacije in standardizacije. Avtorski izvleček UDK: 621.365.2:681.142 ASM/SLA: D5, A5f, U7c, U4k Metalurgija — jeklarstvo — elektrotehnika — elektroobločna peč — računalništvo — ekonomika J. Bratina Računalniško upravljanje električne moči obločnih peči Železarski zbornik, 12, (1978), 4 s 137—142 Upravljanje električne moči elektroobločnih peči s procesnim računalnikom zahteva neposredno (in line) povezavo med pečjo in računalnikom: informacije o stanju procesa v peči pritekajo samodejno računalniku in signali za poseganje v ta proces gredo k servo-motorjem obločne peči oziroma na ustrezne terminale. Računalniško vodenje taljenja obločnih peči in vodenja konične (maksimalne) obtežbe električne moči oziroma celotne železarne predstavlja skupaj s pripadajočim informacijskim sistemom zaključeno obdelavo z enotnim hardwarom in softwarom za več obločnih peči. Avtorski izvleček INHALT UDK: 669.14.018.25.001.6:620.1 ASM/SLA: TSb, A9 Metallurgie — VVerkzeugstahle — Untersuchung der Eigenschaften — Entvvicklung J. Rodič Entwicklung der VVerkzeugstahle Železarski zbornik, 12, (1978), 4 s 119—135 Eine Ubersicht iiber den heutigen Zustand der Entvvicklung auf dem Gebiet der VVerkzeugstahle vor allem derjenigen fiir die Kc.itarbeit und der Schnelldrehstahle ist gegeben. Die Eigenheiten des mikrogefiiges, bestehend aus der Matrix und der Karbide und die Grundeigenschafften der VVerkzeugstahle werden kritisch behandelt. Der Einfluss der chemischen Zusam-mensetzung und die Problematik einer zu grossen Zahl der verschiedenen VVerkzeugstahle, welche einen wissenschaftlich begriindeten technisch okonomischen Zutritt zu der Entvvicklung der Typisierung und der Standardisierung erfordert, wird besonders behandelt. Auszug des Autors UDK 669.141.246 ASM/SLA: SS5, R2h Metallurgie — Stahlguss — interkristalline Sprodigkeit F. Vodopivec und Mitarbeiter Untersuchungen der interkristallinen Sprodigkeit des Stahlgusses Železarski zbornik, 12, (1978), 4 s 109—118 Die Untersuchungen der im Industrieausmass erzeugten Schmel-zen zeigten, dass die ungentigende Plastizitat des Stahlgusses die Folge der Anvvesenheit der A1N Plattchen an den Grenzen der den-dritischen korner ist. Die Form und die Verteilung der A1N platt-chcn zeigen, dass diese vvahrscheinlich unmittelbar aus der Schinelze am Ende der Erstarrung des Stahles ausgeschieden sind und nicht durch die Ausscheidung aus dem Austenit bei der Ab-kiihlung. Die Versuche zeigten dass die interkristalline Sprodigkeit in industriellen Bedingungen mit einem Zusatz von 0.05 bis 0.06 % Titan zu der Schmelze beseitigt vverden kann, vvenn diese vor dem Titanzusatz geniigend mit Aluminium beruhigt vvorden ist. Auszug des Autors UDK: 621.365.2:681.142 ASM/SLA: D5, A5f, U7c, U4k Metallurgie — Stahlherstellung — Elektrotechnik — Lichtbogenfen — Rechemvesen — Okonomie J. Bratina Einsatz eines Rechners zur Regeiung der eiektrischen Kraft des Lichtbogenofens Železarski zbornik, 12, (1978), 4 s 137—142 Die Regeiung der eiektrischen Kraft des Lichtbogenofens mit einem Prozessrechner verlangt unmittelbare Verbindung zvvischen dem Lichtbogenofen und dem Rechncr. Informationen iiber den Prozess im Ofen laufen selbsttatig dem Rechner herbei, die Signale fiir die Einwirkungen in diesen Prozess aber gehen zu den Servo-motoren des Lichtbogenofens, bwz. an die entsprechenden Terminale. Diie Rechnerische Fiihrung der Einschmelzung der Lichtbogenofen und die Fiihrung der Spitzenbelastung der eiektrischen Krakt bzw. des gesamten Huttenvverkes stellt zusammen mit dem zugeho-rigen Inforfmationssystem eine abgeschlossene Bearbeitung dar, mit einfachem Hardware und Softvvare fiir mehrere Lichtbogenofen. Auszug des Autors CONTENTS UDK 669.141.246 ASM/SLA: SS5, R2h Metallurgy — Čast steel F. Vodopivec and coworkers Investigatlon on the lntercrystalline embrittelement of čast steel Železarski zbornik, 12 (1978), 4 P 109—118 Investigations of industrial melts showed that insuficient pla- I sticity is caused by the presence of A1N plates on the boundaries of dendritic grains. The shape and the distribution of plates show that they probably precipitatc directly from the melt at the end of the solidification of steel, and from the austenite during the cooling of steel. Test has shown that the intercrvstalline embrittlement can be pre-vented in industrial conditions "by adding 0.05 to 0.06 % titanium into the melt vvhich was prenously sufficiently deoxdized with aluminium. Author's Abstract UDK: 669.14.018.25.001.6:620.1 ASM/SLA: TSb, A9 Metallurgy — Tool steel — Testing materials — Development J. Rodič Development of tool steel Železarski zbornik, 12 (1978), 4 P 119—135 A rewiew of present state and future development of tool steel is given vvith a special emphasis on steel for cold working and on high-speed steel. Characteristics of the microstructures consisting of the matrix and carbides are discussed. Basic properties of tool steel are des-cribed and critically considered. A special emphasis was given to the influence of the chemical composition and the problematics of a too great variety of tool steel which demands a scientifically based technical and economic approach to the development of selection and standardizing tool steel. Author's Abstract UDK: 621.365.2:681.142 ASM/SLA: D5, A5f, U7c, U4k Metallurgy — Steelmaking — Electrotechnics — Electric are furnace — Computer — Economics J. Bratina Computer control of electric povver for electric are furnaces Železarski zbornik, 12 (1978), 4 P 137—142 Computer control of electric povver of electric are furnaces demands in line connection betvveen the process computer and the furnace: informations on the state of the process in the furnace are constantly coming into the computer, and the signals for in-terventions into the process are going to the servomotors of the are furnace or to corresponding terminals. Computer oentrol of smelting in are furnaces and the regulation of the peak (maximal) load of electric are funraces and of the whole ironvvorks represents together vvith the corresponding information system a closed regulation for a couple of are furnaces vvith a unit hardvvare and softvvare. Author's Abstract CO£EP>KAHME YAK: 669.14.018.25.001.6:620.1 ACM/CAA: TC6, A9 MeiaAyprHH — HHcrpyMeHTaAi>Hu craAH — hcnutahhe cbohctb — pa3BHTHe. J. Rodič Pa3BHTHe HHCTpVMeHTaABHbDC CTaAefl Železarski zbornik, 12 (1978), 4 C 119—135 AaH 0630P COBpeMeHHOrO COCTOHHHH h pa3BHTHH B oSAaCTH hh-cTpyMenTaABHA)X CTaAefi rAaBHA>M oGpaaoM MapoK, KOTopnue ynoTpe-6ahk>tch aah nepepaGoTKii b xoaoahom coctohhhh, a TaioKe o63op 6bicTpope5KymHx cTaAeii. PaccMOTpeHbi xapaKTepHCTHKH mhkpoctpyk-Typbi, cocToameii h3 ochobhoh MaToiHofi CTpyKTyptJ H Kap6HAOB. KpiITHieCKH paCCMOTpeHbl OCnOBHbie CBOHCTBa HHCTpyMeHTaAbHbIX CTaAefi, ocosehho 3aTp0HyT0 bahhhhc AcrvpvioiuuK sacmchtob r Bonpoc CAHUIKOM MHOTOMHCAeHHOrO KOAineCTBa pa3AHTObIX HHCTpy-MeHTaAbHbix CTaAeii, 6xoAHM0 Tpe5yeT BcecTopoHHHft pa3pa-SOTKH 1TO KaCaeTCH THIIH3aUHH H CTaHAapTI13aUHH 3THX CTaAeft Ha HayHHO-3KOHOMHHeCKOH 6a3e. ABTope4>. YAK 669.141.246 ACM/CAA: CC5, P2x Mcfa.\AyprHfl — CTa.AbtiOe AliTbe F. Vodopivec h cotpyahhkh HccAeAOBaHHH HHTeprpairvAnpHott xpynKocTH CTaAuioro ahtlu Železarski zbornik, 12 (1978), 4 C 109—118 HccAeAOBaHaa npoMbiniAeHbix iiabbok noKa3aAH, hto HeAOCTa-TOMHaa nAaeTHHHOeTb CTBAH CAeACTBHe COAepJKaHHfl nABCTHHOK AIH no rpaHHuaM achaphtob. "ŠopMa h pacnpeAeAemie nAacTHHOK yica-3biBaer, hto 3th nAacTHKH oCpaaoBaAHCb bo3mo>kho HenocpeACTBeHO H3 pacnAaBa b KOHHe K p M c T a_\ A a m a n h ; i cTaAH, a He BiJAeAeHHeM H3 aycrenHTa npn oxAaacAeHHH CTaAH. HcnbiTaHHH noKa3aAH, hto hh-TeprpaHyAflpnyio xpynKOCTb možkho Aerne Bcero ycTpaHHTb b npo-MuuiAeHHbix ycaobh»x pa6oTbi npn AofiaBKH 0,05 ao 0,06 % TirraHa B pacnAaB, KOTopbiii npeABapHTeAbHO xopomo pacKHCAeH c aAioMH-hiicm. ABTOpe. 1 9'f' / '.J. YAK 621.365.2:681.142 ACM/CAA: A5, A5, H7r, YXK MeraAAypriiH — cTaAeBapeHHe — 3AeKTpoTexmiKa — AvroBa« IIC41, — BbIHHCAHTeAbHaa MaUIHHa — 3KOHOMHK3. J. Bratina BuiHCAHTeAbHan MaujHHa npu yiipaBAeinrii 3\eKTpH4ecKOft cham AyroBbix neneii. Železarski zbornik, 12 (1978), 4 C 137—142 VnpaBAenHc saekrphheckoh chali 3AeKTpHHecKHX AyroBbix ne-qeii c BbiHHCAHTeAbHOH ManiHHOH Tpe6yeT HenocpeACTBeHHyio CBH3b (in line) nemi c chcthhkom. 3to 3iiaHHT, hto HHopMaHHH o coctohhhh npouecca b nenu noAaioTCH co ctopohu BbiHHCAHTeAbHoii Ma-UIHHbl CaMOCTOHTeAbHO, B npOTHBOnOAOJKHOM HanpaBAeHHH, K cep-BOMOTOpaM AyroBoii ne™, cth. Ha cooTBeTCTByiomHe TepMHHaAbHbie npH6opu npoTeKaioT cnrHaAbi aah B03AencTBHH Ha xoa npouecca. IIpHMeHeHHe BbiHHCAHTeAbHoii MauiHHbi npn nAaBKH B AyroBoft nemi h ynpaBAeHHe npu hhkoboh (MaKCHMaAbHofi) Harpy3KH sAeKTpme-CKofi chaA>, cootb. c0b0kynh0r0 ctaaenaabhabhoro 3aBOAa, BKAioMas HHiJ>opMauHOHHyio CHCTeMy, npeACTaBAneT coCoft 3aicoHHeHHyio, oa-HopoAHyio no čocTaBy BbinAaBKV (hardware — software) np0H3B0A-CTBa H3 HeCKOAbKHX AyroBux neneft. ABTope.