Właściwości
Liczby 13, 24 oraz 27 w nazwie odnoszą się do średniej zawartości węgla w jednej setnej procenta w tych gatunkach stali. Doskonałe właściwości związane z obróbką cieplną powodują, że stal borowa jest przyjaznym dla środowiska materiałem konstrukcyjnym przeznaczonym do wielu zastosowań.
Testowanie materiałów
Właściwości mechaniczne stali borowych nie są badane.
Standardowe właściwości mechaniczne
| Gatunek stali |
Granica plastyczności
ReH MPa |
Wytrzymałość na rozciąganie
Rm MPa |
Wydłużenie
A5% |
Twardość HBW |
| B 13S |
około 450 |
około 570 |
25 |
około 160 |
| B 24 |
około 400 |
około 600 |
25 |
około 160 |
| B 27 |
około 420 |
około 620 |
22 |
około 170 |
Skład chemiczny i mikrostruktura
Standardowa mikrostruktura w stanie po walcowaniu na gorąco jest ferrytyczno-perlityczna. Bor (średnio 0,002%) oraz węgiel są pierwiastkami stopowymi, przyczyniającymi się głównie do dobrej hartowności i właściwości związanych z obróbką cieplną.
| |
Zawartość % (analiza odlewu) |
| Gatunek stali |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
B |
| B 13S 1) |
0.13 |
0.25 |
0.80 |
0.9 |
0.25 |
0.002 |
| B 24 |
0.24 |
0.25 |
1.20 |
0.3 |
– |
0.002 |
| B 27 |
0.27 |
0.25 |
1.20 |
0.3 |
– |
0.002 |
Aluminium (Al) i/lub tytan (Ti) wykorzystuje się jako mikrododatki do związania azotu (N).
1) Dla arkuszy ciętych z kręgów C = 0,14 Si = 0,20 Mn = 1,10 Cr = 0,8 i B = 0,002.
Równoważnik węgla (CEV), standardowe wartości dla każdego zakresu grubości i formy produktu
CEV = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15
| Gatunek stali |
Grubość mm |
CEV |
Produkt |
| B 13S |
2.5 - 13 |
0.51 |
Arkusze cięte z kręgów |
| B 24 |
2.5 - 13 |
0.51 |
Arkusze cięte z kręgów |
| B 24 |
8 - 60 |
0.51 |
Blachy grube |
| B 27 |
2.5 - 13 |
0.54 |
Arkusze cięte z kręgów |
| B 27 |
6 - 80 |
0.54 |
Blachy grube |
W celu optymalizacji procedury spawania, wartości równoważnika węgla, właściwe dla danego odlewu, są podane w dokumencie kontroli.
Usługi prefabrykacji
Płaskowniki cięte z blach grubych i taśm
Płaskowniki cięte z blach grubych i taśm cechują się dokładnością wymiarów i są gotowe do montażu. Płaskowniki przyspieszają produkcję konstrukcji stalowych i pozwalają na uniknięcie strat materiału.
Dowiedz się więcej na temat cięcia płaskowników z blach grubych i taśm (wersja angielska)
Płaskie elementy wypalane
Płaskie elementy wypalane skracają czas montażu. Klient otrzymuje komponenty gotowe do montażu. W ten sposób można uniknąć niepotrzebnych kosztów materiałowych i kosztów przechowywania. Na zamówienie produkty mogą zostać dostarczone w wersji wstępnie przerobionej, ukosowane i gięte.
Dowiedz się więcej na temat płaskich elementów wypalanych (wersja angielska)
Ukosowanie
Arkusze cięte na wymiar i blachy grube cięte na wymiar z ukosowanymi krawędziami są komponentami, które mogą być dostarczane bezpośrednio na miejsce montażu. Oznacza to oszczędność czasu oraz zmniejsza koszty transportu i magazynowania. Rowki spawalnicze o dokładnych wymiarach zapewniają nieprzerwane automatyczne spawanie i montaż.
Dowiedz się więcej o arkuszach ciętych na wymiar i blachach grubych ciętych na wymiar z ukosowanymi krawędziami (wersja angielska)
Blachy gięte
Blachy gięte są komponentami, które są gotowe do dostarczenia na miejsce montażu, co jest korzystne dla harmonogramu oraz z uwagi na koszty transportu i magazynowania. W razie potrzeby produkty te można zamówić w wersji wstępnie przerobionej, zukosowane do spawania i wypalane w pożądanym kształcie. Wstępnie naniesione znaki ustawcze ułatwiają montaż.
Dowiedz się więcej na temat blach giętych (wersja angielska)
Instrukcje przetwarzania
Spawanie
Stale z dodatkiem boru można spawać w stanie po walcowaniu na gorąco lub hartowaniu. Najważniejszym czynnikiem decydującym o wyborze pomocniczych materiałów spawalniczych jest to, czy stal ma być spawana przed, czy po hartowaniu. We wszystkich przypadkach zaleca się wykorzystanie podstawowych spoiw o niskiej zawartości wodoru. Ma to na celu zapewnienie niskiego poziomu szkodliwego wodoru. Powierzchnia rowków spawalniczych musi być sucha i czysta. Ponadto należy ściśle stosować się do zaleceń producenta, dotyczących przechowywania, używania i możliwego dosuszania pomocniczych materiałów spawalniczych.
Spawanie przed hartowaniem
Normalne instrukcje spawania stali wysokowytrzymałych dotyczą także spawania stali z dodatkiem boru w stanie po walcowaniu na gorąco. Najlepsze wyniki osiąga się wykorzystując pomocnicze materiały spawalnicze oraz metody bazujące na niskiej zawartości wodoru. Najlepsze wyniki osiąga się, gdy zawartość wodoru HD w metalu spoiny wynosi maksymalnie 5 ml/100g (EN ISO 3690).
Równoważnik węgla (CEV), standardowe wartości dla każdego zakresu grubości i formy produktu
CEV = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15
| Gatunek stali |
Grubość mm |
CEV |
Produkt |
| B 13S |
2.5 - 13 |
0.51 |
Arkusze cięte z kręgów |
| B 24 |
2.5 - 13 |
0.51 |
Arkusze cięte z kręgów |
| B 24 |
8 - 60 |
0.51 |
Blacha |
| B 27 |
2.5 - 13 |
0.54 |
Arkusze cięte z kręgów |
| B 27 |
6 - 80 |
0.54 |
Blacha |
Zalecana temperatura robocza dla spawania stali z dodatkiem boru, walcowanych na gorąco °C (EN1011-2)
" src="~/media/Images/Steel-products/Hot-rolled-wear-resistant-steels/Hardenable-boron-steel-recommended-working-temperatures-for-welding.ashx" />
Zalety popularnych, niskostopowych pomocniczych materiałów spawalniczych w porównaniu z wysokostopowymi i wysokowytrzymałymi pomocniczymi materiałami spawalniczymi to ich niższa hartowność, zmniejszone zapotrzebowanie na wstępne podgrzewanie oraz niższa cena. Podczas hartowania, metal spoiny powstałej z wykorzystaniem normalnych spoiw jest prawie tak twardy, jak metal spoiny powstałej z wykorzystaniem wysokowytrzymałych spoiw, ale głębokość hartowania jest mniejsza. Jeśli wymagany jest metal spoiny, który ma być hartowalny na dużą głębokość, lub jeśli materiał spoiny w stanie po spawaniu ma być odporny na ścieranie, należy wykorzystać wysokostopowe pomocnicze materiały spawalnicze. Wykorzystanie wysokostopowych pomocniczych materiałów spawalniczych można zwykle ograniczyć do warstw wierzchnich. Ścieranie miękkich spoiw można zmniejszyć poprzez odpowiednie położenie spoiny.
Spawanie po hartowaniu
Do spawania hartowanych stali z dodatkiem boru można wykorzystać instrukcje spawania dla stali Raex, odpornych na ścieranie, zawarte w karcie danych Raex. Stal Raex 400 można wykorzystać do stali hartowanej B 13S oraz stali hartowanej B 24, stal Raex 500 do stali hartowanej B 27. Podczas spawania stali z dodatkiem boru w stanie po hartowaniu, w strefie wpływu ciepła tworzy się wąski pasek materiału, który jest bardziej miękki od materiału rodzimego. Szerokość i twardość tego paska zależy od energii spawania i grubości blachy. Bardziej miękki pasek w spoinach wykonanych z wykorzystaniem średnich poziomów energii zwykle nie ma negatywnego wpływu na trwałość spoiny. W celu zapewnienia niskiego poziomu szkodliwego wodoru należy stosować podstawowe pomocnicze materiały spawalnicze o niskiej zawartości wodoru. Konstrukcje spawane po hartowaniu zwykle nie są poddawane dalszej obróbce cieplnej, ponieważ może to osłabić odporność komponentów ze stali hartowanej na ścieranie.
Pobierz informacje dotyczące spawania stali walcowanych na gorąco
Pobierz przewodnik po pomocniczych materiałach spawalniczych
Obróbka cieplna, hartowanie i odpuszczanie
Dzięki specyficznej procedurze wytapiania, stale z dodatkiem boru posiadają wiele właściwości metalurgicznych, które można wykorzystać podczas hartowania. Hartowanie to proces obróbki cieplnej, na który składa się nagrzewanie, wygrzewanie i gwałtowne schłodzenie. Stal nagrzewa się w celu zmiany mikrostruktury ferrytyczno-perlitowej na strukturę całkowicie austenityczną. Czas wygrzewania powinien być odpowiedni do grubości stali, aby uzyskać jednolitą temperaturę. Temperatura austenizacji dla tych stali jest bliska 910 - 930&stopni;C. Gwałtowne chłodzenie z temperatury austenizacji nazywa się hartowaniem. Celem hartowania jest uzyskanie mikrostruktury martezyntycznej. Hartowane stale z dodatkiem boru są twardym, wytrzymałym i odpornymi na ścieranie materiałami konstrukcyjnymi.
W pewnych zastosowaniach, stal hartowana jako taka jest produktem pośrednim. Produkcja takich zastosowań obejmuje dalsze odpuszczanie. Połączenie hartowania z odpuszczaniem można nazwać hartowaniem z odpuszczeniem (hartowanie+odpuszczanie), które wykonuje się w celu przemiany mikrostruktury martenzytycznej w odpuszczony martenzyt o dobrej wytrzymałości na rozciąganie. Głównym celem odpuszczania jest zwolnienie gorąca i naprężeń konstrukcyjnych, które pojawiły się podczas hartowania. Odpuszczanie powoduje, że stal staje się nieco bardziej miękka – stopień miękkości zależy od temperatury odpuszczania. Jest to najważniejszy parametr wpływający na właściwości mechaniczne stali. Odpuszczany, hartowany wyrób stalowy ma pożądaną kombinację wytrzymałości na rozciąganie, twardości i wytrzymałości. Krzywa twardości-odpuszczania jest niezbędnym narzędziem służącym do metalurgicznego wykorzystania stali z dodatkiem boru.
Jak pokazano na poniższym rysunku, odpuszczanie przy temperaturze 500 – 600&°C wyraźnie poprawia udarność oraz wydłużenie przy zerwaniu, przy czym wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności oraz twardość są niższe, niż w przypadku stali, która została poddana tylko hartowaniu.
Standardowe krzywe twardości-odpuszczania dla gatunków stali hartowanych B 13S, B 24 oraz B 27 przy temperaturze wyżarzania równej 920 °C
Standardowe właściwości mechaniczne uzyskiwane podczas hartowania stali z dodatkiem boru w dwóch najpopularniejszych mediach, oleju i wodzie
| Gatunek stali |
Stan obróbki cieplnej |
|
Granica plastyczności
Re N/mm2 |
Wytrzymałość na rozciąganie
Rm N/mm2 |
Wydłużenie
A5% |
Twardość
HBW |
Udarność
KV
t °C KV J
|
| B 13S |
Hartowana, |
Olej |
750 |
950 |
14 |
300 |
– |
– |
|
bez odpuszczania |
Woda |
900 |
1200 |
10 |
370 |
-40 |
50 |
| B 24 |
Hartowana, |
Olej |
850 |
1250 |
10 |
340 |
– |
– |
|
bez odpuszczania |
Woda |
1100 |
1500 |
8 |
430 |
-40 |
20 |
| B 27 |
Hartowana, |
Olej |
1000 |
1250 |
8 |
380 |
– |
– |
|
bez odpuszczania |
Woda |
1200 |
1600 |
6 |
460 |
-40 |
20 |
Wartości podane w tabeli są wartościami średnimi w temperaturze pokojowej. Zastosowana temperatura hartowania 920 °C.
Uwaga: Wynik hartowania przedstawiony w powyższej tabeli na tej stronie internetowej daje jedynie ogólne instrukcje dotyczące hartowania i innego rodzaju obróbki cieplnej stali z dodatkiem boru. Ci, którzy wykorzystują hartowanie i innego rodzaju obróbkę cieplną stali Ruukki z dodatkiem boru są specjalistami w dziedzinach, którymi się zajmują. Klienci mogą uzyskać pożądane właściwości mikrostrukturalne i mechaniczne w swoich hartowanych wyrobach stalowych poprzez wybór parametrów odpuszczania właściwych dla danego wyrobu. Kompetencje z zakresu własnego procesu obróbki cieplnej tworzą silną podstawę do konkurencyjności i sukcesu komercyjnego produktów naszych klientów.
Formowanie
Stal z dodatkiem boru z gatunku B 13S oraz B 24 w stanie po walcowaniu na gorąco i hartowaniu może być formowana na zimno w temperaturze pokojowej (+20 °C) w normalnych, inżynieryjnych warunkach warsztatowych do grubości 20 mm. Gatunek B 27 może być formowany w stanie po walcowaniu. Stal z dodatkiem boru w stanie po walcowaniu na gorąco jest bardziej formowalna niż hartowalna stal z dodatkiem boru, ponieważ wymaga ona zastosowania mniejszej siły gięcia. Minimalne promienie gięcia dla stali z dodatkiem boru oraz zalecenia dotyczące stali walcowanych na gorąco i hartowanych zostały przedstawione w tabeli.
Formowalność na zimno w stanie po walcowaniu oraz po hartowaniu, z zastosowaniem hartowania w wodzie lub w oleju
|
|
Grubość (mm)
|
| |
|
2.5 - 5 |
(5) - 6 |
(6) - 7 |
(7) - 8 |
(8) - 10 |
(10) - 12 |
(12) - 14 |
(14) - 16 |
(16) - 18 |
(18) -20 |
| |
Stan obróbki cieplnej |
Najmniejszy dopuszczalny wewnętrzny promień gięcia (mm) |
| B 13S |
Walcowane na gorąco |
10 |
18 |
21 |
24 |
30 |
48 |
- |
- |
- |
- |
|
Hartowana w oleju |
15 |
18 |
21 |
24 |
30 |
48 |
- |
- |
- |
- |
|
Hartowana w wodzie |
20 |
24 |
28 |
32 |
40 |
60 |
- |
- |
- |
- |
| B 24 |
Walcowane na gorąco |
15 |
24 |
28 |
32 |
40 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
Hartowana w oleju |
20 |
30 |
35 |
40 |
50 |
72 |
84 |
96 |
108 |
120 |
|
Hartowana w wodzie |
25 |
36 |
42 |
48 |
60 |
96 |
112 |
128 |
144 |
160 |
| B 27 |
Walcowane na gorąco |
20 |
30 |
35 |
40 |
50 |
72 |
84 |
96 |
108 |
120 |
| |
Hartowana w oleju |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
| |
Hartowana w wodzie |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Krawędziowanie w kierunku walcowania. Przed formowaniem na zimno blach o grubości przekraczającej 20 mm i hartowanego gatunku stali B 27 zaleca się skontaktowanie z Działem obsługi technicznej Ruukki.
Blachy o grubości przekraczającej 20 mm należy wstępnie podgrzać; zalecana temperatura formowania wynosi 150 – 200 °C. Wstępne podgrzewanie ulepsza właściwości odkształceń blachy i gwarantuje udane gięcie. Podczas formowania grubych lub hartowanych blach należy zachować szczególną ostrożność.
Do formowania należy stosować technologię o wysokiej jakości, ponieważ zużyte narzędzia, niewystarczające smarowanie, wady powierzchni na blachach oraz zadziory na krawędziach tnących pogarszają jakość formowania. Podstawowym wymogiem prawidłowego krawędziowania i zginania jest ogrzanie przed rozpoczęciem prac do temperatury pokojowej (+20 °C) blach przechowywanych w niskiej temperaturze.
Pobierz informacje na temat krawędziowania i formowania
Cięcie płomieniowe
Podczas cięcia płomieniowego stali z dodatkiem boru należy zachować szczególną ostrożność, zwłaszcza jeśli tnie się blachy grube i/lub hartowane. Przed rozpoczęciem pracy z blachą, która była przechowywana w niskich temperaturach, należy ją pozostawić do całkowitego ogrzania do temperatury pokojowej (+20 °C). Możliwe jest zapobieganie nadmiernemu hartowaniu poprzez wstępne podgrzanie w celu podwyższenia temperatury roboczej. Zaleca się podwyższenie temperatury roboczej, gdy grubość blachy przekracza 10 mm, lub w przypadku cięcia gatunków stali B 24 lub B 27. Tabela przedstawia temperatury robocze zalecane dla hartowanych stali z dodatkiem boru oraz stali z dodatkiem boru w stanie po walcowaniu na gorąco. Gatunek stali B 13S, dzięki niskim wartościom ekwiwalentu węgla oraz małej grubości blach, nie wymaga wstępnego podgrzewania nawet w stanie po hartowaniu.
Zalecane temperatury robocze
Stale z dodatkiem boru w stanie po walcowaniu na gorąco lub hartowane stale z dodatkiem boru
| Gatunek stali |
Grubość mm |
Temperatura robocza °C |
| B 24 |
10 – 30 |
50 – 75 |
| B 24 |
(30) – 60 |
75 – 125 |
| B 27 |
10 – 80 |
125 – 175 |
W normalnych warunkach stal B 13S nie wymaga wstępnego podgrzewania, nawet w stanie po hartowaniu.
Podczas cięcia płomieniowego hartowanych stali z dodatkiem boru twardość blach zmniejsza się w miejscach, w których temperatura przekracza +200 °C. Zmiękczenie jest zauważalne w przypadku cięcia płomieniowego małych komponentów. Aby zapobiegać nadmiernemu hartowaniu, nie wolno przyspieszać chłodzenia obszaru cięcia z wykorzystaniem środków zewnętrznych; wręcz przeciwnie, w razie potrzeby należy spowolnić ten proces, przykrywając blachę na przykład wełną mineralną.
Cięcie mechaniczne
W stanie po walcowaniu na gorąco, stale z dodatkiem boru można ciąć mechanicznie z użyciem tych samych metod, którymi się tnie stale konstrukcyjne tej samej klasy wytrzymałości, chociaż może się to wiązać z nieco większym zużyciem ostrzy tnących. Cięcie mechaniczne stali hartowanej z dodatkiem boru jest trudnym zadaniem, ponieważ twardość stali jest bliska twardości ostrzy tnących. Gatunki B 13S oraz B 24 można ciąć przy pomocy ciężkich, wytrzymałych maszyn. Cięcie mechaniczne gatunku B 27 jest zalecane tylko w określonych warunkach i tylko, gdy grubość blachy nie przekracza 10 mm. Twardość ostrzy tnących musi być większa niż 53 HRC. Należy unikać cięcia mechanicznego małych komponentów.
Obróbka skrawaniem
Stale z dodatkiem boru w stanie po walcowaniu na gorąco mogą być poddawane obróbce mechanicznej w taki sam sposób, w jaki poddaje się obróbce stale konstrukcyjne z gatunku o porównywalnej wytrzymałości. Do obróbki mechanicznej hartowanych stali z dodatkiem boru zaleca się stosowanie wytrzymałych maszyn i twardych metalowych końcówek. Blachy ze stali z dodatkiem boru można wiercić wykorzystując wiertła ze stali szybkotnącej, jeśli dobierze się odpowiednią geometrię wierteł oraz płyn wspomagający cięcie.
Dalsze informacje na temat przetwarzania znajdują się karcie danych cięcia termicznego i prostowania płomieniowego oraz w karcie danych cięcia mechanicznego.
Pobierz informacje dotyczące cięcia termicznego i prostowania płomieniowego
Pobierz informacje dotyczące cięcia mechanicznego
Bezpieczeństwo pracy
Wszystkie etapy obróbki warsztatowej stali z dodatkiem boru 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 z dodatkiem boru.