Optimiranje pogojev topilnega žarjenja debele pločevine iz jekla 17–4 PH. : magistrsko delo

Zgonc, Dejan (author), Kosec, Borut (mentor), Robič, Robert (comentor)

Magistrsko delo »Optimiranje pogojev topilnega žarjenja debele pločevine iz jekla 17–4 PH« je bilo izvedeno zaradi obstoječe problematike nastajanja površinskih napak – vtiskov, ki nastajajo na valjčnicah oziroma podporah, ki so nameščene na liniji za toplotno obdelavo Wellman, v podjetju SIJ Acroni. Cilj naloge je bil odpraviti to problematiko, ne da bi na jeklu poslabšali predpisanih materialnih lastnosti, ki so opredeljene v veljavnih standardih AMS 5604E, ASTM A693-06 in EN 10088-2. Vtiski na površini debele pločevine nastajajo med procesom topilnega žarjenja na kontaktni površini med debelo pločevino in podporami, ki so nameščene v komornih pečeh, in sicer kot kombinacija točkovne obremenitve in visoke temperature ter predolge čase ogrevanja na temperaturi topilnega žarjenja. Za validacijo uporabe novih pogojev toplotne obdelave so bile izvedene preiskave na tako laboratorijskem, kot tudi industrijskem nivoju. Na vzorcih, vzetih iz valjane plošče, smo za kombinacije treh temperatur in treh časov ogrevanja topilnega žarjenja opravili mehanske preizkuse, ki so zajemali natezni preizkus, preizkus udarne žilavosti po Charpyju, upogibni preizkus in meritve trdote. Poleg mehanskih preizkusov je bila izvedena tudi metalografska analiza na svetlobnem in vrstičnem elektronskem mikroskopu (SEM). Po opravljeni analizi mehanskih lastnosti in mikrostrukture smo določili nove pogoje industrijskega topilnega žarjenja, katerega smo nato izvedli na posameznih ploščah debeline 25 in 83 mm jekla 17–4 PH. Ko sta bili plošči toplotno obdelani pod novimi pogoji v industrijskem okolju, smo izvedli še laboratorijsko izločevalno utrjevanje. Upoštevajoč rezultate preizkusa mehanskih lastnosti in pregled mikrostrukture v izločevalno utrjenem stanju smo nato potrdili, da novi pogoji izboljšajo topilno žarjenje. Pri izbiri pogojev topilnega žarjenja smo ugotovili, da krajši čas vpliva na zmanjšanje nastalih napak na površini (vtiskov), prav tako pa smo z matriko rezultatov preizkusa mehanskih lastnosti opravili širok popis in možnost množične izbire pogojev topilnega žarjenja jekla 17–4 PH oziroma SINOXX 4542, pa tudi popis množične izbire pogojev za prilagoditev njegovih mehanskih lastnosti.

• Language: Slovenian
• Keywords: jeklo 17–4 PH, topilno žarjenje, izločevalno utrjevanje, staranje, mehanske lastnosti, metalografija.
• Work type: Master's thesis/paper
• Typology: 2.09 - Master's Thesis
• Organization: NTF - Faculty of Natural Sciences and Engineering
• Place of publishing: Ljubljana
• Publisher: D. Zgonc
• Year: 2023
• Number of pages: XVI, 64 f.
• PID: 20.500.12556/RUL-151104
• UDC: 669
• COBISS.SI-ID: 167882243
• Publication date in RUL: 29.09.2023

ZGONC, Dejan, 2023, Optimiranje pogojev topilnega žarjenja debele pločevine iz jekla 17–4 PH. : magistrsko delo [online]. Master’s thesis. Ljubljana : D. Zgonc. [Accessed 25 March 2025]. Retrieved from: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=eng&id=151104

Secondary language

• Language: English
• Title: Optimisation of solution annealing parameters of 17–4 PH steel heavy plates. : master's thesis

Abstract

The present master’s thesis titled “Optimisation of solution annealing parameters of 17–4 PH steel heavy plate” addresses imprints as surface defects, specifically imprints caused by roller tables or supports in SIJ Acroni’s Wellman industrial heat-treating line furnaces. The aim of the thesis is to eliminate these imprints without deteriorating the material properties of steel specified by AMS 5604E, ASTM A693-06 and EN 10088-2 applicable standards. The imprints on the surface of the heavy steel plate are caused as a combination of the weight of the heavy steel plates and excessive soaking time on high temperature in contact surface, during solution annealing process. To validate the use of new heat treatment conditions, both laboratory and industrial level testing was conducted. Considering three temperature points and three soaking times, mechanical testing of hot–rolled heavy plate samples took place, including 1) tensile test, 2) the Charpy impact test, 3) bending test, and 4) hardness measurements. Mechanical testing was complemented by metallographic SEM analysis. Following mechanical property and microstructure analyses, novel conditions of industrial solution annealing were tested on 25 mm and 83 mm-thick 17–4 PH steel plates. Having been heat processed under these conditions in an industrial environment, the plates underwent laboratory precipitation hardening. The results of mechanical property testing, and precipitation-hardened microstructure examination show that novel conditions improve solution annealing. Examining solution annealing conditions showed that shorter soaking time inhibits surface deteriorating (imprints). The mechanical property testing results matrix represents a broad registry of 17–4 PH (SINOXX 4542) steel solution annealing conditions, as well as allows for a wide selection of these conditions for the purpose of mechanical property adaptation.

• Keywords: j17–4 PH steel, solution annealing, precipitation hardening, ageing, mechanical properties, metallography.