Stal Optim QC

Tolerancje

Tolerancje wymiarów i kształtów:

• Arkusze cięte z kręgów: Grubość, szerokość i długość: EN 10051. Płaskość: EN 10029 klasa N, typ stali H.
• Kręgi: EN 10051.

Pobierz tolerancje wymiarów i kształtów dla blach walcowanych na gorąco (wersja angielska) 

Jakość powierzchni

Arkusze cięte z kręgów, kręgi i kręgi cięte są dostarczane z powierzchnią po walcowaniu. W ramach oddzielnych uzgodnień arkusze cięte z kręgów mogą być także dostarczane po wytrawianiu.

Pobierz informacje na temat wytrawianych wyrobów taśmowych (wersja angielska) 

Właściwości

Odporność na ścieranie i twardość

Średnia twardość hartowanych, bainityczno-martenzytycznych stali Optim QC lekko przekracza wartość 300 HBW; innymi słowy, są one dwukrotnie twardsze od stali konstrukcyjnych S355. Duża twardość i wytrzymałość na rozciąganie oznaczają dobrą odporność na ścieranie.

Testowanie materiałów

Gatunki Optim 900 QC oraz Optim 960 QC są testowane zgodnie z wymogami normy EN 10149-1:1995. Próby rozciągania i udarności wykonuje się na próbkach wzdłużnych do kierunku walcowania. Dla gatunku Optim 1100 QC próbę rozciągania wykonuje się na testowej próbce poprzecznej, z kolei próbę udarnościową na testowej próbce wzdłużnej. Próba zgięcia wykonywana jest na próbkach poprzecznych.

Właściwości mechaniczne

¹⁾ Granicę plastyczności oraz wytrzymałość na rozciąganie testuje się wzdłużnie do kierunku walcowania, natomiast gwarancja obejmuje zarówno kierunek wzdłużny, jak też poprzeczny. Wydłużenie testuje się wzdłużnie do kierunku walcowania.

²⁾ Granicę plastyczności , wytrzymałość na rozciąganie oraz wydłużenie testuje się poprzecznie do kierunku walcowania.

³⁾ Udarność testuje się metodą Charpy’ego z rowkiem w kształcie litery V, na zgodność z normą EN 10045-1.

Wartość udarności 34 J/cm² odpowiada wartości 27 J dla całej powierzchni standardowych próbek 10 x 10 mm. W przypadku grubości mniejszej niż 6 mm nie przeprowadza się prób udarnościowych.

⁴⁾ Wydłużenie podaje się jako wartość A₈₀ ≥ 6% dla grubości poniżej 3 mm.

⁵⁾ Wydłużenie podaje się jako wartość A₈₀ ≥ 4% dla grubości poniżej 3 mm.

Skład chemiczny

Ponadto pojedynczo lub w kombinacji można wykorzystać aluminium (Al), niob (Nb), wanad (V), chrom (Cr), molibden (Mo) lub bor (B).

Równoważnik węgla (CEV)

Z uwagi na wysoką wytrzymałość stali, równoważnik węgla (CEV) jest niski.

CEV = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15

Mikrostruktura

Ultra wysokowytrzymałe stale mają dwufazową mikrostrukturę składającą się z bainitu i martenzytu. Średni rozmiar ziaren jest rzędu wielkości jednego mikrometra (μm). Gatunki są podzielone na klasy według mikrostruktury jako stale dwufazowe (DP) lub wielofazowe (CP), ponieważ bainit składa się z wielu faz metalograficznych.

Instrukcje obróbki

Spawanie

Ultra wysokowytrzymałe stale można z łatwością spawać wszystkimi konwencjonalnymi metodami, o ile przestrzega się ogólnych instrukcji dotyczących spawania stali oraz specyficznych zaleceń zawartych poniżej. Wstępne podgrzewanie zwykle nie jest konieczne, ponieważ blachy są cienkie, a wartości równoważnika węgla (CEV) są na odpowiednim poziomie. Zawartość wodoru w spawie musi być utrzymywana na niskim poziomie z uwagi na ultra wysoką wytrzymałość tej stali. Spawane powierzchnie muszą być suche i czyste. Podczas spawania ultra wysokowytrzymałych stali należy zwrócić szczególną uwagę na prawidłowe wartości dopływu ciepła i właściwy wybór materiałów spawalniczych.

Metody spawania

Najpopularniejszą techniką spawania jest spawanie łukowe w osłonie gazowej, przy pomocy drutu spawalniczego pełnego lub elektrody z topnikiem. Inne zalecane metody to spawanie laserowe i połączenie metody spawania impulsowego MAG oraz spawania laserowego MAG, znane także jako spawanie hybrydowe z wykorzystaniem wiązki laserowej. Wszystkie powyższe metody pozwalają na spawanie cechujące się wysoką jakością z niewielką ilością skoncentrowanego wpływu ciepła. Można zastosować spawanie łukiem krytym, szczególnie do mniejszych napraw.

Zmiękczona strefa

Odpowiednie ograniczenie dopływu ciepła jest niezbędne, ponieważ duża ilość ciepła powoduje utworzenie strefy, która będzie bardziej miękka niż metal rodzimy w spawanym złączu. Strefa ta znajduje się w strefie wpływu ciepła (HAZ) w złączu. Mimo że strefa ta jest wąska, należy ją uwzględniać podczas projektowania i spawania. W najbardziej naprężonych częściach konstrukcji należy unikać lokalizacji spoin.

Wybór materiałów spawalniczych

Materiały spawalnicze należy dobierać stosownie do wymagań, które stawia spawana konstrukcja. Wybór ten jest także podyktowany typem złącza i położeniem spoiny. Do spawania ultra wysokowytrzymałych stali można wybrać dopasowane (wysokowytrzymałe) lub poddopasowane (bardziej miękkie niż metal rodzimy) materiały spawalnicze. Ultra wysokowytrzymałe stale wymagają niezwykle niskiej zawartości wodoru w spawie, HD ≤ 5 ml/100 g, dlatego można z nimi stosować wyłącznie materiały spawalnicze o niskiej zawartości wodoru.

Dopasowane materiały spawalnicze dla stali Optim 900 QC oraz Optim 960 QC

Dopasowane materiały spawalnicze należy stosować wówczas, gdy złącze spawane ma być prawie tak wytrzymałe, jak wytrzymały jest metal rodzimy. Dopasowane materiały spawalnicze mają standardową klasę granicy plastyczności o wartości co najmniej 89 (min. 890 MPa).

Dla gatunków Optim 900/960 QC zaleca sie stosowanie następujących, dopasowanych materiałów spawalniczych: elektrody otulone, zgodne z normą EN 757 89 6 Z B 42 H5 oraz materiały spawalnicze MAG, zgodne z normą EN 12534 GMn4Ni2CrMo (mieszanka gazowa argon + CO₂). Informacje na temat zgodności dopasowanych materiałów spawalniczych z normami znajdują się w poniższej tabeli.

Poddopasowane materiały spawalnicze dla stali Optim 1100 QC

W handlu dostępnych jest niewiele materiałów spawalniczych dla twardszego gatunku Optim 1100 QC. Należy zwrócić uwagę na fakt, że materiały spawalnicze podane w poniższej tabeli mogą zostać użyte jako materiały poddopasowane w przypadku stosowania ze stalą Optim 1100 QC. Poddopasowane materiały spawalnicze jak najbardziej zbliżone do dopasowanych należy stosować wówczas, gdy złącze spawane ma być prawie tak wytrzymałe jak metal rodzimy.

Optim 900 QC oraz Optim 960 QC, dopasowane lub prawie dopasowane materiały spawalnicze Poddopasowane materiały spawalnicze dla stali Optim 1100 QC

W równym stopniu zaleca się stosowanie podobnych materiałów spawalniczych, pochodzących od innych dostawców/producentów. Przed rozpoczęciem spawania należy sprawdzić wszelkie zalecenia z producentem.

¹⁾ M21: Gaz osłonowy ok 80% argon + 20% CO₂. Można także zastosować niższą zawartość CO₂.

Instrukcje dotyczące uzyskania mocnych spawanych złączy dla stali Optim 900 QC oraz Optim 960 QC

Gdy spawane złącze ma mieć taką samą wytrzymałość jak metal rodzimy, należy ograniczyć efekt odpuszczania spowodowany przez spawanie w strefie wpływu ciepła (HAZ). W tym celu zaleca się wykorzystanie następujących środków:

• Najlepiej korzystać z metod o niskim dopływie ciepła, takich jak spawanie laserowe, spawanie impulsowe MAG oraz spawanie laserowe MAG.
• Dla taśmy o grubości > 4 mm, maksymalna energia łuku powinna wynosić 0,5 kJ/mm, a dla grubości poniżej 4 mm energia łuku powinna wynosić 0,4 kJ/mm.
• Zaplanowany czas chłodzenia z 800 °C do 500 °C (t_8/5) nie powinien przekraczać 4 sekund.
• Celem jest uzyskanie rowka o jak najmniejszej objętości. Im niższa objętość stopionego materiału położonego podczas jednego cyklu, tym mniej wydzielonego ciepła i tym mniejsze zmiękczenie. Na przykład, kąt ukosu dla złącza doczołowego w pojedynczym rowku V i pojedynczych ukosach (HV) dla grubości > 4 mm powinien wynosić maksymalnie 50°.
• Podczas spawania wielowarstwowego, temperatura pokojowa (+20 °C) jest temperaturą warstwy pośredniej.
• Spawane powierzchnie powinny być czyste, suche i ogrzane co najmniej do temperatury pokojowej, aby wyeliminować potrzebę wstępnego podgrzewania.
• W przypadku spawania MAG, należy stosować drut spawalniczy pełny o klasie wytrzymałości 89 (min. 890 MPa) o średnicy 1,0 mm jak dla normy EN 12534:2000 (Materiały spawalnicze. Elektrody z drutu, druty, pręty i zestaw do spawania łukowego w osłonie gazów obojętnych o klasyfikacji do wysokowytrzymałych stali. ).

Poddopasowane materiały spawalnicze

Wykorzystanie poddopasowanych materiałów spawalniczych powoduje stworzenie spawanego złącza, które cechuje się niższą wytrzymałością niż materiał rodzimy. Poddopasowane materiały spawalnicze można zastosować wówczas, gdy na przykład pozwala na to projekt, ze względu na położenie złączy i/lub zwiększenie efektywnej grubości spoiny.

Poddopasowane materiały spawalnicze o standardowej klasie granicy plastyczności 42 (min. 420 MPa) obejmują marki przedstawione w tabeli.

W równym stopniu zaleca się stosowanie podobnych materiałów spawalniczych, pochodzących od innych dostawców/producentów. Przed rozpoczęciem spawania należy sprawdzić wszelkie zalecenia z producentem.

¹⁾ Gaz osłonowy ok 80% argon + 20% CO₂. Można także zastosować niższą zawartość CO₂.

Wykorzystując poddopasowane materiały spawalnicze uzyskuje się mocną, elastyczną spoinę, która lepiej toleruje naprężenia i udarność niż spoina utworzona z wykorzystaniem materiałów spawalniczych o dużej wytrzymałości. Na przykład wzdłużne złącza ramion dźwigów spawa się wykorzystując poddopasowane materiały, aby uzyskać mocną konstrukcję. Przeprowadzenie próby spawania najlepiej pozwala sprawdzić przydatność materiałów pomocniczych oraz zapewnić zgodność spawanych złącz z wymogami.

Sposób obchodzenia się z materiałami spawalniczymi

Podczas transportu, przechowywania i użytkowania należy chronić materiały spawalnicze przed wilgocią, aby nie dopuścić do kondensowania się na nich pary wodnej. W razie potrzeby należy je osuszyć przed spawaniem zgodnie z instrukcjami producenta.

Pobierz informacje dotyczące spawania stali walcowanych na gorąco (wersja angielska) 

Pobierz nformacje dotyczące materiałów spawalniczych (wersja angielska) 

Przygotowanie złącza

Przed rozpoczęciem obróbki mechanicznej zaleca się przygotowanie, tj, ukosowanie złącz do spawania. Ogólnie rzecz biorąc, najlepszym sposobem przygotowania złącza do spawania złącza czołowego dla grubości taśmy ≤ 3 mm jest przygotowanie kwadratowego czoła.

Dla grubszych taśm zaleca się stosowanie pojedynczych rowków V lub pojedynczych rowków V z powierzchnią przylegania i kątem ukosowania 40–70º, jak pokazano na poniższej ilustracji.

Typ przygotowania złącza, które ma zostać wykorzystane do złącza pachwinowego i ukosowanie mostka należy określić odpowiednio do przetopu w grani i grubości spoiny, wymaganych w spawanym zespole. Powierzchnie rowków muszą być suche i czyste przed rozpoczęciem spawania, aby nie dopuścić do kontaktu szkodliwego wodoru ze spawanym złączem.

Zapotrzebowanie na podwyższenie temperatury roboczej

Popularnym sposobem na podwyższenie temperatury roboczej do spawania jest wstępne podgrzewanie. Zapotrzebowanie na podwyższenie temperatury roboczej ustala się przede wszystkim na podstawie składu chemicznego, tj, hartowności stali i materiałów spawalniczych. Należy także wziąć pod uwagę łączną grubość taśm, wpływ ciepła podczas spawania i zawartość wodoru w spoinie, wytworzonej przez materiały spawalnicze. W normalnych warunkach warsztatowych ultra wysokowytrzymałe stale można spawać bez wstępnego podgrzewania, dzięki niskiej wartości równoważnika węgla (CEV) w stosunku do wysokiej wytrzymałości i niewielkiej grubości taśmy.

Dopływ ciepła

Niski dopływ ciepła zminimalizuje wpływ cyklu ogrzewania spoiny na właściwości mechaniczne strefy wpływu ciepła (HAZ) na złącze. Poniższa tabela przedstawia wartości wpływu ciepła dla złączy czołowych i złączy pachwinowych, które zapewnią dobre właściwości mechaniczne spawanego złącza. Zmiękczenie strefy wpływu ciepła (HAZ) wystąpi w przypadku zastosowania dużej wartości energii źródła ciepła. Dzięki względnie niskiemu poziomowi składników stopowych oraz hartowności, ultra wysokowytrzymała stal będzie się dobrze nadawać do spawania z wykorzystaniem metod wykorzystujących niski poziom wpływu ciepła i krótki czas chłodzenia t_8/5. Metody zapewniające czas chłodzenia t_8/5 poniżej 4 sekund obejmują spawanie laserowe. Należy zwrócić uwagę, że w spoinach pachwinowych wykonanych przy pomocy spawania łukowego z wykorzystaniem otulonych, metalowych elektrod można łatwo przekroczyć maksymalną wartość wpływu ciepła. Dzieje się tak na przykład z taśmami o grubości 6 mm, gdy efektywna grubość spoiny przekracza 4–5 mm.

Przybliżone wartości energii łuku spawania

¹⁾ Energia łuku = E = 60 x U x I / 1000 x v, gdzie E = (kJ/mm), U = napięcie łuku (V), I = natężenie prądu spawania (A) oraz prędkość spawania v = (mm/min).

Podobnie jak czasy chłodzenia spawanych złącz w zakresie temperatur 800 – 500 ºC, zalecenia dotyczące wpływu ciepła przedstawione w powyższej tabeli są zgodne poniższymi czasami chłodzenia: Gatunki Optim 900 QC oraz Optim 960 QC: t_8/5 = 4 – 15 sekund oraz gatunek Optim 1100 QC: t_8/5 = 4 – 10 sekund.

n.b.: Do spawania można wykorzystać także czasy chłodzenia poniżej tych wartości t_8/5.

Formowanie

Formowalność na zimno (tj. przy temperaturze +20 °C) ultra wysokowytrzymałych stali jest dobra, biorąc pod uwagę ich dużą wytrzymałość. Można je formować w dowolnym kierunku, a linia gięcia może być usytuowana niezależnie od kierunku walcowania. Z uwagi na większą wytrzymałość, siła gięcia, efekt sprężynowania i promień gięcia są większe niż w przypadku bardziej miękkich stali konstrukcyjnych.

Minimalny dopuszczalny promień gięcia dla arkuszy ciętych z kręgów o różnych grubościach, kąt gięcia 90°

Brak ograniczeń co do usytuowania linii gięcia.

Aby w pełni wykorzystać formowalność tej stali, należy wykorzystywać dobre techniki warsztatowe oraz precyzyjne projektowanie. Zużyte narzędzia, niewystarczające smarowanie, wady powierzchni i zadziory na krawędziach mogą pogorszyć jakość formowania. Przed rozpoczęciem formowania blach pobranych z zimnego składowiska, należy pozostawić je do ogrzania do temperatury pokojowej (+20 °C).

Cięcie

Ultra wysokowytrzymałe stale bardzo dobrze nadają się do cięcia termicznego. Powierzchnia cięcia jest gładka, co umożliwia uzyskanie dużej wytrzymałości zmęczeniowej. Podczas cięcia płomieniowego, plazmowego i laserowego w pobliżu krawędzi taśmy pod wpływem ciepła tworzy się zmiękczona strefa, ale wybór odpowiedniej metody cięcia spowoduje, że strefa ta będzie wąska. Podczas cięcia mechanicznego wysokowytrzymałych stali należy zwracać szczególną uwagę na sztywność maszyn, stan i prześwit ostrzy, a także na odpowiednie umocowanie ciętego materiału. Przed rozpoczęciem cięcia taśm pobranych z zimnego składowiska, należy pozostawić je do ogrzania do temperatury pokojowej (+20 °C).

Powłoka cynkowa wykonana metodą cynkowania ogniowego

Z uwagi na optymalizację składu chemicznego stali ultra wysokowytrzymałej, stanowi ona dobry podkład dla powłok cynkowych. Kontrolując parametry procesu cynkowania można uzyskać trwałą, estetycznie wyglądającą, jasną powłokę. Grubość powłoki zależy od czasu i temperatury kąpieli. Należy unikać zbyt długiego zanurzania, aby zapewnić odpowiednią grubość i przyleganie powłoki.

Obróbka cieplna

Ultra wysokowytrzymałe stale nie są przeznaczone do obróbki cieplnej po spawaniu ani do żadnych innych prac warsztatowych. Jeśli jednak zachodzi konieczność likwidacji naprężeń, czynność ta może zostać wykonana w temperaturach 400–450 °C. Czas przetrzymywania w stanie ciekłym określa się odpowiednio do grubości materiału oraz struktury wyrobu stalowego. Zalecane jest powolne chłodzenie w piecu. Nie zaleca się wyżarzania ani obróbki w temperaturze ponad 450 °C, ponieważ może to znacząco zmniejszyć wytrzymałość stali.

Wykres odpuszczania dla stali Optim 900 QC

Optim 900 QC Grubość 8 mm

Temperatura odpuszczania °C

Rm=Wytrzymałość na rozciąganie N/mm2, Rp0.2=Granica plastyczności N/mm2, A5=Wydłużenie %, 1 N/mm2 = 1 MPa.

Więcej informacji na temat procesów obróbki

Pobierz informacje dotyczące cięcia mechanicznego (wersja angielska) 

Bezpieczeństwo pracy

Wszystkie etapy obróbki stali ultra wysokowytrzymałych wymagają zachowania szczególnej ostrożności. Podczas gięcia, krawędziowania i cięcia szczególnie ważne są bezpieczne metody pracy. Należy ściśle przestrzegać instrukcji dostawcy stali oraz warsztatowych przepisów BHP. Nowi pracownicy muszą otrzymać odpowiednie przeszkolenie przed dopuszczeniem ich do prac związanych z obróbką stali hartowanych.

Zamówienia i dostawy

Warunki dostawy

Po hartowaniu.

Dokument kontroli

Dokument kontroli jest zgodny z normą EN 10204 -3.1.

Ogólne informacje na temat dostaw blach walcowanych na gorąco

Pobierz ogólne warunki sprzedaży