Waarom bainietstaal met laag koolstofgehalte HQ785 wordt gebruikt
Bainietstaal met een laag koolstofgehalte is een standaardkeuze geworden voor zwaarbelaste constructies, omdat het een hoge sterkte, goede taaiheid en betrouwbare lasbaarheid biedt tegen lagere legeringskosten dan conventionele geharde en getemperde martensitische staalsoorten. Een laag koolstofgehalte houdt het koolstofequivalent laag, wat veldlassen praktisch maakt, terwijl de bainitische microstructuur de sterkte levert die de koolstof anders zou hebben geboden.
De soort met de aanduiding HQ785 heeft een gespecificeerde vloeigrens van 785 MPa. Net als andere bainitische constructiestaalsoorten wordt het geleverd in een warmtebehandelde toestand en zijn de prestaties afhankelijk van de exacte combinatie van austenitising, koeling en tempering die de walserij toepast. Omdat het gezin relatief jong is, blijven de beheersing van de microstructuur en het evenwicht tussen kracht en robuustheid de twee punten waar verwerkers het meest zorgvuldig mee moeten omgaan.
Warmtebehandelingsroute voor de kwaliteit
De warmtebehandelingsroute voor de kwaliteit is normaliseren, blussen en temperen. Door te normaliseren wordt de zo-gesmede of-gewalste structuur verfijnd en worden strepen verwijderd. Het afschrikken van de austenitistemperatuur levert vervolgens het transformatieproduct op dat de sterkte draagt, en het temperen verlicht de afschrikspanningen en past het uiteindelijke eigenschappenevenwicht aan. De meest bruikbare bedieningshendel na het blussen is de tempertemperatuur.
Proeven gerapporteerd voor gesmeed bainitisch staal met een laag koolstofgehalte van deze sterkteklasse maakten gebruik van tempertemperaturen van 570 C, 600 C, 630 C en 660 C. Na warmtebehandeling werden de monsters machinaal bewerkt en getest op trekeigenschappen, slagvastheid en metallografische structuur, zodat de invloed van de tempertemperatuur kon worden geïsoleerd van alle andere variabelen.
Effect van tempertemperatuur op sterkte
| Tempertemperatuur | Respons op vloeigrens | Reactie op treksterkte |
|---|---|---|
| 570 C tot 630 C | Dalt van ongeveer 995 MPa naar ongeveer 716 MPa | Dalt van ongeveer 1077 MPa naar ongeveer 804 MPa |
| 660 C | Duidelijke verdere reductie | Duidelijke verdere reductie |
De trend is monotoon: naarmate de ontlaattemperatuur stijgt, nemen zowel de vloeigrens als de treksterkte gestaag af over het venster van 570 C tot 630 C, en de daling wordt uitgesproken zodra de temperatuur 660 C bereikt. Het praktische gevolg is dat een fabriek of fabrikant die een gemeten marge boven de minimale vloeigrens van 785 MPa wil, aan de onderkant van het geteste venster moet temperen, terwijl een fabrikant die de beste taaiheid bij lage temperaturen en de gemakkelijkste bewerking wil, naar het bovenste uiteinde moet temperen en vervolgens controleer of de sterkte nog steeds voldoet aan de ontwerpbehuizing.
Elke verandering in de ontlaattemperatuur vereist daarom opnieuw mechanisch testen. De tempertemperatuur is geen cosmetische parameter voor deze kwaliteit; het verplaatst het product van de ene sterkteklasse naar de andere.
Effect op rek en slagvastheid
De rek wordt niet sterk beïnvloed door de tempertemperatuur in het geteste venster, maar neemt wel geleidelijk toe naarmate de temperatuur stijgt. Slagvastheid laat een duidelijker en nuttiger antwoord zien: de geabsorbeerde energie stijgt naarmate de ontlaattemperatuur stijgt, wat precies het vak is dat de hogere ontlaattemperaturen aantrekkelijk maakt voor constructies die dynamische belasting of lage omgevingstemperaturen zien.
De praktische ontwikkelingstaak voor deze kwaliteit is daarom het vinden van de tempertemperatuur die de vloeigrens veilig boven het gespecificeerde minimum houdt, terwijl de taaiheid zo hoog wordt gedreven als de toepassing toelaat. Voor constructies in een koud klimaat en voor lasverbindingen die tijdens gebruik onder spanning komen te staan, is het bovenste deel van het geteste raam normaal gesproken het betere startpunt.
Procescontrolepunten voor bainitische stalen buizen en platen
Registreer de austenitistemperatuur, de houdtijd en de koelsnelheid voor elke lading, omdat de start- en eindtemperaturen van de bainitische transformatie afhankelijk zijn van de koelsnelheid.
Controleer of de uitdoving daadwerkelijk het beoogde transformatieproduct opleverde door metallografisch onderzoek in plaats van alleen door hardheid.
Houd de ontlaattemperatuur binnen een smalle band en registreer de ovenlading; een kleine overshoot aan de bovenkant van het venster kost een grote hoeveelheid vloeigrens.
Test de mechanische eigenschappen op monsters die zijn genomen uit dezelfde warmtebehandelingslading en, als het product een buis of een gelast geheel is, van zowel het basismetaal als de door hitte beïnvloede zone.
Controleer de vlakheid en maatvastheid na het temperen, aangezien het verlichten van de afschrikspanning een lang onderdeel kan verplaatsen.
Houd de lasprocedure gekwalificeerd met een warmte-inbrengbereik dat overeenkomt met de productie, omdat door hitte beïnvloede zones van bainitisch staal gevoelig zijn voor overmatige warmte-inbreng.
Veelgestelde vragen
Vraag: Wat is de gespecificeerde vloeigrens van HQ785?
De typeaanduiding geeft een gespecificeerde minimale vloeigrens van 785 MPa aan, waardoor het in de structurele klasse met hoge sterkte wordt geplaatst, terwijl het lasbaar blijft vanwege het lage koolstofgehalte.
Vraag: Hoe verandert de tempertemperatuur de sterkte van het staal?
Het verhogen van de ontlaattemperatuur verlaagt zowel de vloeigrens als de treksterkte. In gerapporteerde onderzoeken daalde de vloeigrens van ongeveer 995 MPa naar ongeveer 716 MPa en de treksterkte van ongeveer 1077 MPa naar ongeveer 804 MPa tussen 570 C en 630 C, met een veel grotere daling bij 660 C.
Vraag: Vermindert een hogere ontlaattemperatuur de taaiheid?
Nee. De slagvastheid en rek verbeteren beide naarmate de ontlaattemperatuur stijgt. Daarom worden hogere ontlaattemperaturen gekozen wanneer taaiheid bij lage temperaturen de belangrijkste vereiste is.
Vraag: Waarom is normaliseren vóór het blussen inbegrepen?
Normaliseren verfijnt de zo-gesmede of-gewalste structuur en vermindert de segregatie, zodat de daaropvolgende uitdoving een uniformer transformatieproduct en een voorspelbaarder resultaat oplevert.
Vraag: Kunnen de eigenschappen na oplevering worden aangepast?
Dat kan, maar alleen door een volledige her-warmtebehandeling gevolgd door nieuwe mechanische tests. Alleen her-temperen is alleen acceptabel als de resulterende sterkte en taaiheid opnieuw- worden geverifieerd aan de hand van de ontwerpvereisten.
Vraag: Wat moet er op het molencertificaat worden gecontroleerd?
De warmtebehandelingsomstandigheden, het ontlaattemperatuurbereik, de resultaten van de rek- en treksterkte, de rek- en impactwaarden en de metallografische beschrijving van de microstructuur.
