166820. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acélok gyors hőkezelésére
3 séklet fölötti hőmérsékletre hevítjük, melyen szövetszerkezete újrakristályosodik, és az újrakristályosodás után azonnal az ausztenites átalakulás és a karbidoldódás bekövetkezését megakadályozó sebességgel, önmagában ismert módon a fent meg- 5 határozott Ax hőmérséklet alá hűtjük. A jelen találmány szerinti eljárással mind a kemencelágyítást, mind a nemesítést vagy a patentírozást helyettesíteni lehet egyetlen — az acélban az izzítás során végbemenő szövetszerkezeti váltó- 10 zásokkal jól összehangolt — rövid idejű hőntartási művelettel. Az új eljárás az acélban a képlékeny alakítás és az azt követő izzítás során végbemenő szerkezeti változások fizikai-kémiai alapjának az időközben 15 bekövetkezett jobb megismerésén és ezen újabb ismeretek gyakrolati kihasználásán alapszik és lényege a következő: A félkész vagy késztermékké való feldolgozás során az acélt hidegen, képlékenyen alakítják. A képlékeny alakításhoz az szükséges, hogy 20 az anyag ezt megelőzően kellő lágy állapotban legyen. Ezt a hidegalakítás előtti meleg képlékeny alakítási művelet alatt ül. az azt követő lassú lehűtés során, vagy egy külön kemencelágyító hőkezelés eredményeként kialakuló szövet biztosítja. Ebben 25 a szövetben a képlékeny alakításra alkalmas ferrit lágy, hidegen jól alakítható állapotban van. Az acél kémiai összetételétől függően, a szövetben jelenlevő több vagy kevesebb cementit és egyéb karbid pedig viszonylag durvaszemcsés, egyenlőtlen eloszlást mu- 30 tat. Az ilyen acél szövetére a további feldolgozás során szükségessé váló hideg képlékeny alakítás háromféle hatást fejt ki: 1. Az alakítást lehetővé tevő ferrit felkemónyedik. 35 2. A szövetben jelenlevő több vagy kevesebb durva cementit ill. karbid szemcsék, lamellák összetöredeznek. 3. A jelentős mértékű, 30—80%-os képlékeny alakítás hatására az egyes cementit, ill. karbid szemcsék, szemcsecsoportok közötti szélesebb ferrit mezők keskeny sávokká lapulnak, így a karbid szemcsék közötti nagyobb távolságok jelentősen csökkennek és így lényegében megszűnik az eredeti durvaszemcsés, egyenlőtlen eloszlásuk. A ferrit felkeményedóse a több-kevesebb durva karbid szemcse, lamella összetöredezése és egyenletes eloszlottsága a szövetben azt eredményezi, 50 hogy az anyag szakítószilárdsága, folyáshatára nagy, de képlékenysége olyan kicsi, hogy ebben az állapotban nem lehet gazdaságosan tovább képlékenyen alakítani. A kis képlékenység miatt késztermékként sem lehet így értékesíteni. A jelen ta- 55 lálmány adta lehetőségek ismerete előtt akkor, ha a további képlékeny alakítás miatt, vagy mert a felhasználáshoz lágyított állapotú késztermékre volt szükség, a hidegen alakított, felkeményedett anyagot egy viszonylag lassú felfűtésből, sokszor az eset- 60 leg jelenlevő cementitet, más karbidot is oldatba vivő, kellően nagy hőmérsékletű és hosszú idejű hőntartásból és lassú, a kemencével együtt végbemenő lehűtésből álló kemencelágyításnak vetették alá. Közben a revésedés megakadályozását, a na- 65 4 gyobb karbontartalmú acélban a dekarbonizálás elkerülését megfelelő védőgáz biztosította. A hőnkezelés során a ferrit kilágyult, újrakristályosodott, a cementit, ül. karbid — ha a hőntartás során oldódott — lassú lehűtéskor az oldatból kiválva viszonylag durvaszemcsés, ül. lamellás, a perlit mennyiségének és a ferritszemcsék méretének megfelelően egyenlőtlen eloszlást vett fel. Ez az anyag a lágy ferrit miatt a további képlékeny alakításra kiválóan alkalmas volt. A durva, egyenlőtlen eloszlású cementit, ill. perlit miatt azonban a szilárdsági mutatók fölöslegesen estek túl alacsony értékre, és az a további alakítás során elérhető, a végtermék minőségét javító szilárdságnövelésnek már akadálya volt. Különösen káros volt a szilárdsági mutatók nagy zuhanása az olyan anyagnál, amelyet közvetlenül késztermékként kívántak lágyított állapotban értékesíteni. Itt ugyanis az lenne a cél, hogy minél nagyobb képlékenység meUett, minél nagyobb maradjon az anyag folyáshatára, szakítószilárdsága. Ezekkel a problémákkal azonban a kemencelágyítás adta lehetőségek korlátozottsága miatt számolni kellett. Akkor amikor az anyagra mint késztermékre nem lágyított állapotban volt szükség, hanem annál jóval nagyobb szakítószilárdság, folyáshatár és kompromisszumként még mérsékelt, de a felhasználáshoz még elegendő képlékenység, nyúlás, kontrakció volt az igény, a jelen találmány előtt használt hőkezelő eljárások, a nemesítés, patentírozas a feladatot úgy oldották meg, hogy az acélnak a korábbi technológiai műveletek során kialakult tulajdonságait, szövetszerkezetét az első nagy hőmérsékletű, hosszú izzítás során teljesen „elmosták". Az edzési hőmérsékletre való felhevítés és hőntartás során ugyanis először a képlékeny alakítást zömmel viselő felkeményedett ferrit küágyul, majd a karbidok (elsősorban cementit) oldatba mennek. Az ezt követő gyors lehűtés, majd a megeresztés, ill. a patentírozó hőntartás során teljesen új, a követelményeknek megfelelő mechanikai tulajdonságokat biztosító szövet jön létre. A jelen találmány szerinti eljárás két alapfelismerésen nyugszik és ezek gyakorlati alkalmazása lehetővé teszi, hogy a kívánt eredmény elérésére nem szükségesek a hosszadalmas vagy bonyolult, költséges, sok nehézséget és hibalehetőséget magukban rejtő műveletek. Az első alapfelismerés szerint a további képlékeny alakítást biztosító lágy állapot eléréséhez — az alakításra alkalmas, eredetileg képlékeny ferrit lágyulásához azaz újrakristályosodásához — nem szükséges a hosszadalmas kemencelágyítás, hanem az végbemegy egyetlen megfelelően szabályozott, gyors felizzítás alatt is. A másik alapfelismerés az, hogy az acél a képlékeny alakítás után a legtöbbször közel olyan fizikai tulajdonságokkal rendelkezni, mint amüyeneket a felhasználók a késztermékkel szemben megkívánnak. Szilárdsági mutatói jobbak is annál, csak képlékenységi mutatói gyengébbek. Ezek után természetesnek tűnik az a gondolat, hogy a késztermékkel szemben támasztott követelmények biztosítására olyan hőkezelést kell alkalmazni, ami a szüárdsági mutatókat nem rontja le, de a képlékenységi mu-2
