Proceedings PING 2020: modern trends in material engineering
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item The influence of varying aluminium and manganese content on the corrosion resistance of high strength steels(University of West Bohemia, 2020) Hajšman, Jan; Kučerová, Ludmila; Chocholatý, Ondřej; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, Štěpán
Item Stanovení vhodných parametrů tepelně-mechanického zpracování vysokopevných ocelí(University of West Bohemia, 2020) Vrtáček, Jiří; Peković, Michal; Jirková, Hana; Bublíková, Dagmar; Kučerová, Ludmila; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánSnižování emisních zplodin COx a NOx spalovacích motorů je důležitým cílem automobilového průmyslu. Jedním ze způsobů redukce emisních zplodin je využití odlehčených dílů konstrukce automobilů. V dílech rámu automobilu se s velkým úspěchem využívá vysokopevných ocelí, které díky mechanismům zpevňování dosahují lepších mechanických vlastností i při snížení tloušťky plechových přístřihů, čímž dochází k redukci hmotnosti. Moderní vysokopevné oceli třetí generace s obsahem manganu 3-10% představují nově vyvíjející se skupinu ocelí, které využívají ke zpevnění TRIP (TRansformed Induced Plasticity) a TWIP (TWinning Induced Plasticity) efekt. Pro experimentální program byly zvoleny dvě vysokopevné oceli s obsahem uhlíku 0,2% legované 3% manganu a různým podílem hliníku. V tomto příspěvku jsou popsány prvotní kroky pro zjištění fázových transformací, vhodných teplot a výdrží tepelného zpracování, následného interkritického žíhaní experimentálních materiálů, dále získané mechanické vlastnosti a návrh teplotních profilů pro tepelně-mechanické zpracování vysokopevných ocelí nové generace.Item Využití dilatometrie při tepelném zpracování vysoce pevných ocelí(University of West Bohemia, 2020) Volkmannová, Julie; Kučerová, Ludmila; Hájek, Jiří; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánTato práce se zabývá využitím dilatometrie pro vývoj tepelného zpracování nových experimentálních vysoce pevných ocelí typu TRIP legovaných manganem a křemíkem a mikrolegovaných niobem, titanem a molybdenem. Tento typ vysoce pevné oceli se v posledních letech využívá pro své dobré mechanické vlastnosti hlavně v automobilovém průmyslu. Pro dosažení požadovaných mechanických vlastností těchto ocelí je nezbytné volbou vhodných parametrů tepelného zpracování zajistit vznik multifázové mikrostruktury s odpovídajícím podílem, morfologií a rozložením jednotlivých fází a strukturních součástí. Aby nemusela být při vývoji zpracování používána pouze metoda pokus-omyl, využívají se pro volbu parametrů zpracování IRA nebo ARA diagramy popisující průběhy fázových přeměn při zpracování ocelí. Pro většinu běžně používaných normovaných ocelí jsou tyto diagramy známy, nebo je lze jednoduše spočítat ve speciálních softwarech typu JMatPro nebo Thermo-Calc. Při vývoji nových ocelí se specifickým chemickým složením nemusí tyto standardní postupy být zcela spolehlivé a je potřeba vždy ověřit výpočty pomocí reálných experimentů. Pro studium fázových přeměn je nejvhodnější experimentální metodou, v tomto případě, dilatometrická termická analýza. V rámci této práci byly porovnávány čtyři vysoce pevné oceli s různým obsahem titanu (0,08 %) a molybdenu (0,2 %, 0,4 %), nebo zcela bez těchto mikrolegur, se zaměřením na průběh bainitické transformace, která je zásadní pro získání mikrostruktury vhodné pro následné uplatnění TRIP (transformation induced plasticity) efektu. Na základě výsledků dilatometrických měření byly navrženy režimy dovukrokového žíhání s prodlevou 100 s a 600 s na teplotě 425 °C. Tímto zpracováním byly dosaženy velmi dobré kombinace meze pevnosti v rozmezí 798 – 1186 MPa a tažnosti 27 – 44%.Item Scanning electron microscopy as a useful tool for the analysis of non-conductive materials(University of West Bohemia, 2020) Tichá, Iveta; Kučerová, Ludmila; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánItem Kryogenní zpracování maraging oceli třídy 18Ni 300(University of West Bohemia, 2020) Stehlík, Adam; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánPříspěvek se zabývá srovnáním standardního a kryogenního tepelného zpracování maraging ocelí. V úvodu je nastíněna problematika tepelného a kryogenního zpracování. Dále jsou vyjmenovány mechanismy zlepšení vlastností uhlíkových nástrojových ocelí vlivem kryogenního zpracování. Praktická část příspěvku se zabývá vlivem hlubokého kryogenního zpracování na maraging oceli. Je zde pojednáno o vlivu na mechanické vlastnosti jako jsou: mez pevnosti, tažnost, nárazová práce a tvrdost. Dále je pojednáno o vlivu na tribologické vlastnosti, respektive na odolnost materiálu proti otěru. Příspěvek se také zabývá vlivem kryogenního zpracování na mikrostrukturu maraging ocelí.Item Představení projektu Zéta: Alternativní materiály a postupy tepelného zpracování pro úpravu a vývoj speciálních obráběcích nástrojů z vysoce prokované rychlořezné oceli.(University of West Bohemia, 2020) Rubešová, Kateřina; Peković, Michal; Jeníček, Štěpán; Benešová, Soňa; Kučerová, Ludmila; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánPříspěvek představuje projekt Zéta „Alternativní materiály a postupy tepelného zpracování pro úpravu a vývoj speciálních obráběcích nástrojů z vysoce prokované rychlořezné oceli“. Cílem projektu je prohloubit poznatky v oblasti reverzního kování rychlořezných nástrojových ocelí více cykly – tj. vysokým stupněm prokování, resp. deformace. Obráběcí nástroje se tradičně vyráběly jako kované. V 90. letech 20 století rozvoj práškové metalurgie vedl k vymizení výroby obráběcích nástrojů z tvářených materiálů. Jak se ovšem ukazuje, pro extrémní obráběcí operace, konkrétně pro obrábění austenitických ocelí přerušovaným řezem při výrobě kontejnerů na jaderné palivo, nástroje z práškové oceli nesplňují požadavky na spolehlivost a životnost. Z hlediska výroby kontejnerů pro jaderný reaktor a kontejnerů pro jaderný odpad je nezbytné, aby závěrečná obráběcí operace byla provedena jedním nožem, neboť toto je nutnou podmínkou pro zajištění požadované kvality povrchu a přesnosti rozměrů. Náročnost operace zvyšuje velký počet otvorů ve víku kontejneru. Soustružnický nůž musí operaci provést v jedné operaci (přes všechny otvory), aniž dojde k odchylce v přesnosti a kvalitě obráběné plochy. Během přerušovaného řezu může pracovní teplota na břitu nože dosáhnout až teploty 500 °C. Přerušovaný řez způsobuje vysoké mechanické namáhání při najíždění přes otvory. Selhání soustružnického nože v této fázi výroby způsobuje neúnosné ekonomické ztráty. Proto je cílem projektu vyrobit soustružnické nože s nakovanou destičkou z navrhnutého alternativního materiálu, konstrukčně upravenou tak, aby ostří spadalo do nejvíce protvářené oblasti kovaného polotovaru. Zvyšování životnosti nástrojů a jejich odolnosti proti opotřebení je trvalým požadavkem, a je základním faktorem ekonomiky obráběcího procesu.Item Odolnost nástrojové oceli zpracované nekonvenční technologií tváření proti abrazivnímu opotřebení(University of West Bohemia, 2020) Rubešová, Kateřina; Peković, Michal; Jirková, Hana; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánTato práce se zabývá se využitím nekonvenční technologie tváření nástrojové oceli v kombinaci s následným tepelným zpracování na abrazivní odolnost materiálu. Kombinací semi-solid zpracování s následným tvářením dochází k výraznému zjemnění zrna a odstranění primárních karbidů chromu z nástrojové ledeburitické oceli X210Cr12. Další precipitace jemných karbidů by mohla být podpořena kryogenním zpracováním s následným popouštěním. Experimentální program byl proveden na nástrojové oceli X210Cr12. Byly odzkoušeny jak polotovary zpracované přechodem přes semi-solid stav bez vložené deformace, s vloženou desetinásobnou deformací a také polotovary kombinující tento postup s kryogenním zpracováním při teplotě 160°C po dobu 24 hodin a také kombinace kryogenního zpracování s následným popouštěním na teplotě 300°C po dobu 2 hodin. Pro porovnání s konvenčním zpracováním byly použity také polotovary ve výchozím žíhaném stavu, tak i stav po zušlechtění. Na takto zpracovaných polotovarech byla následně testována odolnost proti opotřebení formou zkoušky otryskávání, které bylo provedeno vodním paprskem s abrazivem. Po otryskání byly stanoveny váhové úbytky jednotlivých vzorků a také proměřena hloubka vzniklého otvoru. Protože na odolnost vůči opotřebení má vliv nejenom typ struktury, ale i morfologie a tvar karbidů, byly výsledky doplněny metalografickou analýzou a měřením tvrdostiItem Numerical Modelling of Round Bars Rolling Process in Three-High Skew Rolling Mill HDQT-R 30-12(University of West Bohemia, 2020) Peković, Michal; Benešová, Soňa; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánItem Experimental modelling of materials properties and microstructure of new high-strength steels for press-hardening(University of West Bohemia, 2020) Opatová, Kateřina; Jeníček, Štěpán; Stehlík, Adam; Jirková, Hana; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánItem Představení projeku Zéta: Optimalizace vlastností maraging oceli s reverzním austenitem a TRIP efektem(University of West Bohemia, 2020) Kučerová, Ludmila; Tichá, Iveta; Mohammed, Zaid Ahmed; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánMaraging oceli mají měkkou matrici tvořenou nízkouhlíkovým martenzitem, ve které jsou rozptýlené jemné intermetalické precipitáty dodávající oceli vysokou pevnost při zachování dobré houževnatosti. K precipitaci intermetalických fází dochází při vhodném tepelném zpracování oceli. Samotný proces precipitace a následného precipitačního zpevnění v závislosti na teplotě zpracování byl pro řadu maraging ocelí popsán. Poměr pevnosti v tahu k mezi kluzu je u maraging ocelí obecně nízký, mez kluzu tvoří zhruba 80% celkové pevnosti těchto ocelí a jejich deformační zpevnění je tudíž minimální. Nevýhodou je, že při nízké schopnosti deformačního zpevnění má materiál také nízkou schopnost zastavit na mikroskopické úrovni již iniciovanou šířící se trhlinu nebo vznikající krček. Kromě intermetalických částic lze v maraging ocelích získat také reverzní austenit, který má rovněž velký vliv na jejich mechanické vlastnosti. Dosažení výsledné mikrostruktury s reverzním austenitem vykazujícím TRIP (transformation induced plasticity) efekt by rozšířilo použitelnost této oceli pro aplikace například v automobilovém průmyslu vyžadující vyšší míru deformace a pohlcení rázové energie. Projekt Zéta se zaměřuje na vývoj maraging oceli třídy 18Ni300 s výrazným efektem deformačního zpevnění a zlepšenou vrubovou houževnatostí připravené válcováním za studena a tepelným zpracováním. Díky tomu bude výrazně rozšířena použitelnost tohoto materiálu pro aplikace s vysokým zatížením a dynamickým namáháním, například v automobilovém nebo leteckém průmyslu.Item Effect of prior annealing on the microstructure and mechanical properties of thermo-mechanically treated TRIP steel(University of West Bohemia, 2020) Kučerová, Ludmila; Hrdá, Klára; Stehlík, Adam; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánItem Představení projektu Zéta: Využití mikrostrukturní analýzy pro vývoj technologie nástřiku na bázi keramiky deponovaného s využitím kaskádového plazmatu(University of West Bohemia, 2020) Kučerová, Ludmila; Burdová, Karolína; Houdková Šimůnková, Šárka; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánDíky možnosti dosahovat vysokých teplot umožňuje technologie plazmatického nástřiku jako jediná z dostupných technologií žárového nástřiku deponovat kvalitní povlaky na bázi oxidických keramik (Al2O3, Cr2O3, TiO2, atd.). V posledním desetiletí byla tato technologie výrazně inovována v několika směrech. Jedním z perspektivních řešení je nástřik pomocí kaskádového zdroje plazmatu, poskytujícího plazma s vysokou hustotou a nízkou teplotou. Tato technologie poskytuje ve srovnání s předcházejícími technologiemi řadu příležitostí k dosažení kvalitnějších parametrů deponovaného nástřiku, a to jak z pohledu depoziční účinnosti, tak charakteru mikrostruktury, která je určující z hlediska výsledných funkčních vlastností. Povlaky stříkané plazmatickým nástřikem obsahují velké množství trhlin a pórů, čímž jsou limitovány v aplikacích vyžadujících schopnost chránit materiál substrátu proti korozi. Zvýšení hustoty povlaku by umožnilo jejich použití v širší škále aplikací. Kvalifikované řízení technologických parametrů nástřiku a využití potenciálu technologie kaskádového plazmatu umožní optimalizaci mikrostruktury s ohledem na funkční vlastnosti – odolnost proti opotřebení a korozi. Moderní keramické povlaky mohou být aplikovány např. za účelem prodloužení životnosti přesných strojních součástí, ochraně proti opotřebení a korozi, zvýšení životnosti a účinnosti turbín, zvýšení efektivity spalovacích motorů a prodloužení životnosti jejich částí atd. Mezi hlavní cílové skupiny – průmyslová odvětví, které mohou tyto povlaky využívat, jsou výroba energetických zařízení včetně trvale udržitelných zdrojů, strojírenské podniky s vysokou přidanou hodnotou např. letecký průmysl, energetický průmysl, automotive, chemický či biomedicínský průmysl. Keramické povlaky na bázi oxidů chromu by při dosažení vhodných vlastností povlaku mohly sloužit jako náhrada tzv. tvrdého chromování. Povlaky na bázi oxidických keramik jsou standardně nanášeny pomocí technologií atmosférického plazmatického nástřiku. Jedna z nejnovějších technologií, využívající kaskádového zdroje plazmatu, poskytuje ve srovnání s předcházejícími technologiemi řadu příležitostí k dosažení kvalitnějších parametrů deponovaného nástřiku, a to jak z pohledu depoziční účinnosti, tak charakteru mikrostruktury. K dosažení těchto cílů je však nutná podrobná znalost závislosti mikrostrukturních charakteristik na použitých parametrech nástřiku. Na nástřicích připravených s použitím různých parametrů jsou prováděny podrobné mikrostrukturní analýzy s využitím světelné a řádkovací elektronové mikroskopie, včetně lokální kontroly chemického složení v různých oblastech nástřiku. Tímto způsobem je hodnocena kvalita a homogenita získaných povlaků, rovnoměrnost jejich chemického složení přítomnost pórů a trhlin a stav rozhraní povlaku a substrátu. Pro ověření základních mechanických vlastností povlaků je dále prováděno měření mikrotvrdosti a průběhů mikrotvrdosti na výbrusech. Pro systémy povlak-substrát je z hlediska jejich praktického využití rovněž velmi důležitá odolnost systému proti cyklickému zatěžování, a to jak mechanickému, tak teplotnímu, a to zejména pro aplikace s vysokou přidanou hodnotou, v leteckém či energetickém průmyslu. Tyto zkoušky jsou typicky časově i finančně velmi náročné, databáze dostupných informací je doposud velmi omezená. V rámci řešení projektu jsou proto ověřovány možnosti využití inovativních metod infračervené nedestruktivní termografie, která má potenciál k možnému zrychlení a zjednodušení těchto typů testů.Item Multi elements simulation of biaxial test with two different soil layers using hypoplastic constitutive law(University of West Bohemia, 2020) Khalaj, Omid; Nejad, Sobhan Abedin; Jeníček, Štěpán; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánItem Využití ocelí třetí generace pro technologii hot stamping(University of West Bohemia, 2020) Jirková, Hana; Vrtáček, Jiří; Peković, Michal; Jeníček, Štěpán; Mach, Josef; Kučerová, Ludmila; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánStředně manganové oceli s obsahem uhlíku 3-12% patří do skupiny moderních vysokopevných ocelí třetí generace. AHS oceli jsou používány ve velké míře hlavně v automobilovém průmyslu z důvodu jejich ceny a díky jejich vynikajícím mechanickým vlastnostem. Mezi jejich další přednosti patří i zvyšování bezpečnosti cestujících během nárazu. Díky svému legování používají celou řadu zpevňujících mechanismů jako je TRIP a TWIP efekt. Jednou z možností výroby tvarových bezpečnostních dílů je technologie press-hardening, která umožňuje s vysokou přesností tvářet díly i z vysokopevných materiálů. V experimentálním programu bylo odzkoušeno tváření třech vysokopevných ocelí s obsahem uhlíku 0,2% a různým obsahem manganu od 1,5 do 5% a hliníku od 1,4 do 3%. Tváření bylo provedeno v tvarovém nástroji. Bylo odzkoušeno nejenom tváření a zakalení v nástroji o pokojové teplotě, ale i tváření v předehřátém nástroji na teplotu 425°C. Byl zkoumán i vliv délky prodlevy v nástroji na vývoj struktury a mechanické vlastnosti. Výsledky prokázaly, že je možné dosáhnout meze pevnosti přes 1400 MPa s tažností téměř 20%.Item Představení projektu Zéta: Zvýšení odolnosti vůči opotřebení u nástrojových ocelí kombinací semi-solid zpracování s následným tvářením za tepla a kryogenního zpracování(University of West Bohemia, 2020) Jirková, Hana; Rubešová, Kateřina; Opatová, Kateřina; Peković, Michal; Kučerová, Ludmila; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánPříspěvek představuje projekt Zéta „Zvýšení odolnosti vůči opotřebení u nástrojových ocelí kombinací semi-solid zpracování s následným tvářením za tepla a kryogenního zpracování“. Projekt si klade za cíl zvýšit odolnost vůči opotřebení u nástrojových ledeburitických ocelí obsahujících primární karbidy chromu pomocí nekonvenčního postupu zpracování s přechodem přes semi-solid stav. Toto zpracování vede k zisku jemnozrnných struktur s velmi jemnými karbidy chromu a díky vysoké teplotě ohřevu dochází i k odstranění ostrohranných karbidů chromu, které snižují houževnatost těchto ocelí. Takto připravené struktury by měly vykazovat vyšší odolnost vůči opotřebení. Jejich klasické zpracování spočívá v kalení se stupňovitým ohřevem a následným, většinou několika stupňovém, popouštění. Další zvýšení odolnosti vůči opotřebení by mohlo být docíleno kryogenním zpracováním buď s anebo bez následného popouštění. Pro experimentální program byla zvolena ocel X210Cr12, která patří do skupiny nástrojových ledeburitických ocelí a díky svému legování má i vhodný teplotní interval mezi solidem a liquidem. Zpracování je prováděno na různě velkých polotovarech a je sledován vliv teploty ohřevu a doby výdrže v oblasti semi-solid, počtu deformačních kroků během tváření a dalších postupů zpracování jako je kryogenní zpracování nebo popouštění. Z výsledků je známo, že vhodnou kombinaci semi-solid zpracování s následným termomechanickým zpracováním je možné získat struktury s velikostí zrna okolo 1 um a velmi jemnými precipitáty. U těchto struktur bylo ověřeno zvýšení odolnosti vůči opotřebení.Item Vliv parametrů tepelného zpracování a předchozí historie zpracování na mechanické vlastnosti korozivzdorné austenitické oceli stabilizované titanem(University of West Bohemia, 2020) Janda, Tomáš; Jirková, Hana; Pekovič, Michal; Růžička, Jan; Mach, Jan; Hrdá, Klára; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánNa díly využívané v jaderné energetice jsou kladeny vyšší nároky jak z hlediska mikročistoty materiálu, tak mechanických vlastností. Jednou z velmi často používaných ocelí je ocel 08Ch1810T, která je pro zvýšení odolnosti vůči mezikrystalové korozi stabilizovaná titanem. Zpracování této oceli se skládá z rozpouštěcího a stabilizačního žíhání. Během stabilizačního žíhání dochází k precipitaci jemných karbonitridů, které vedou ke zlepšení meze kluzu za tepla. Velmi důležitou roli hraje i předchozí historie tváření a to jak rychlost, či velikost vložené deformace, tak i teplota dotváření. V rámci experimentálního programu byl na oceli 08Ch18N10T odzkoušen vliv různé teploty stabilizačního žíhání v teplotním intervalu 720 až 900 °C s dobou výdrže od 0,5 h do 15 h na vývoj struktury a mechanické vlastnosti. V dalším kroku bylo provedeno inkrementální tváření tyčí ve válcovací stolici pro kosé válcování a byl sledován jak vliv rychlosti válcování, tak i velikosti redukce. Takto vyválcované tyče byly dále podrobeny stabilizačnímu žíhání. Vedle standardně používaného režimu 720°C/10 h bylo použito i kombinované dvoukrokové zpracování 680°C/5 h + 720°C/10 h nebo žíhání při vyšší teplotě 800°C/1 h. Získané struktury byly hodnoceny na světelném i řádkovacím elektronovém mikroskopu a mechanické vlastnosti byly stanoveny zkouškou tahem za RT a při teplotě 350 °C.Item Vliv rychlosti ochlazování v oblasti martenzitické přeměny na mechanické vlastnosti vysokopevné oceli s obsahem uhlíku 0,4%(University of West Bohemia, 2020) Bublíková, Dagmar; Jirková, Hana; Janda, Tomáš; Vrtáček, Jiří; Mach, Josef; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Jeníček, ŠtěpánVysokopevné vícefázové oceli, u kterých lze dosáhnout vhodným tepelným zpracováním směsných zákalných struktur, představují dnes pro své dobré mechanické vlastnosti širokou škálu vyžití. Mezi vícefázové oceli, které se dnes často využívají zejména v automobilovém průmyslu, patří oceli martenzitické. U těchto ocelí se dosahuje meze pevnosti až 1700 MPa. Pro získání vyšší tažnosti martenzitických ocelí se používá jako tepelné zpracování tzv. Q-P proces (Quenching and partitioning process), který se skládá z austenitizace, ochlazení mezi teploty Ms a Mf a následného ohřevu na teplotu přerozdělení, kde při výdrži dochází k difúzi uhlíku z přesyceného martenzitu do austenitu. Pro tento experiment byla zvolena martenzitická ocel s obsahem uhlíku 0,4 %, 2 % křemíku a 1,3 % chromu. Tato ocel byla tepelně zpracována Q-P procesem s různou rychlostí ochlazování z teploty Ms na teplotu kalení, kdy dochází k částečné tvorbě martenzitu z austenitu. Byl zjišťován vliv rychlosti ochlazování v této kritické části zpracování na vývoj mechanické vlastnosti a výslednou mikrostrukturu. Byla získána martenziticko-bainitická struktura s malým podílem feritu a zbytkového austenitu. Bylo dosaženo meze pevnosti až 1870 MPa při tažnosti 9 % a došlo ke stabilizaci 12 % zbytkového austenitu.
