177444. lajstromszámú szabadalom • Dinamikus igénybevételt tűrő, nagyszilárdságú acélötvözet
3 177444 4 zásu vált szükségessé az acél gyártásánál, amely a vasban nem, vagy csak kis mértékben oldódik, és így zárványképző hatása a forgács aprítására jól hasznosul, ezenkívül csökkenti a fémes felületek súrlódását. A szükséges forgácstörő és felületkenő ötvözök azonban, miután szennyezőként helyezkednek el az acélban, bizonyos értelemben meghatározzák az automata acélok mechanikai tulajdonságait is. A forgácsolhatóság javítása tehát az acélok egyéb hasznosítható mechanikai tulajdonságait jelentős mértékben csökkentette, illetve korlátozta. Ezért az olyan gépelemeket, amelyeket az ismert automata acélok szilárdsági tulajdonságait meghaladó mértékben kívántak igénybe vermi, a gazdaságos automata forgácsológépeken már nem gyárthattak. így az ismert automata acélok a korszerű forgácsolhatósági és igénybevételi követelmények együttes igényét már nem tudják kielégíteni, és így a gazdaságos automata gépeken nem munkálhatok meg. Olyan acél, amely edzés nélkül is kielégíti, a nagy igénybevétel iránti követelményeket és automata forgácsformával forgácsolható, nemcsak az automata gépeken, hanem minden fajta forgácsoló megmunkálásnál, olyan jelentős műszaki előnyöket biztosít, amely kedvező esetben a késztermék idő-, és költség ráfordítását a jelenleginek töredékére csökkenti. Mindezek szükségessé teszik olyan új típusú korszerű gépacél előállítását, amely szilárdsága, edzés nélkül is megfelel a gépelemek számottevő részének gyártására, amely a dinamikus igénybevételt tűri és ugyanakkor automata forgácsformával jól forgácsolható. Jelenleg is ismertek jól forgácsolható hazai és külföldi automata acélok, melyek között nem hőkezelhető, betétben edzhetŐ, valamint edzhető, nemesíthető csoportok különböztethetők meg. Ilyenek például az USA MX 1213 Ledloy, Multikut, az NSZK 9SMnPb 36, 10SFb20 és 60S20, az olasz 10S22, 40SMnPbl0, a hazai AS5, ABS2, ANS3 jelű acélok, amelyek mindhárom csoportot átfogják. Ezek az acélok általában 0,07—0,65 súly% C-t, maximum 0,40súly% Si-t, 0,30—1,10 súly% Mn-t, 0,15—0,40 súly% S-t, maximum 0,10súly% P-t, és ezeken kívül egyes minőségek minimum 0,15 súly% Pb-t, 0,80-1,50 súly% Cr-t, 0,15-0,50 súly% Mo-t és 0,05 súly% S-t is tartalmaznak. Mechanikai tulajdonságaik a hőkezelési csoportoknak megfelelően változók, az összehasonlítás érdekében ezért bázisként a hőkezeletlen állapotú acélok paramétereit figyelembe véve, szakítószilárdságuk - hideg alakítás nélkül - 24—90kp/mm2, hidegen húzott állapotban 37-110kp/mm2, amelyhez 24-66 kp/mm2 folyási határ és 5—10% nyúlás tartozik. Hátrányuk, hogy a forgácsolhatóságot javító adalék anyagok minősége és mennyisége miatt dinamikus igénybevételre kevésbé alkalmasak elridegedésre hajlamosak, s ezért felhasználásuk viszonylag szűk területre korlátozódik. Az egyes forgácsolhatóságot javító ötvözök hatása aránytalanul csökkenti az acélnak más irányú használati értékét, ezért a jelenleg ismert automata acélok nem használhatók korlátozás nélkül általános gépacélként. A jelenleg ismert automata acélok egyik csoportja viszonylag jó szilárdsággal rendelkezik, amely edzéssel vagy lágyítással a funkcionális, illetve a feldolgozási igény értékeire beszabályozható, de képlékenységi, dinamikus igénybevétellel szembeni tulajdonsága a korszerű igényeket már nem elégíti ki. Találmányunk célja megfelelően nagy szilárdságú, kiválóan forgácsolható automata acél előállítása, amely acél edzés nélkül, kellő dinamikus igénybevételt tűrő tulajdonsága mellett, automata forgácsképződéssel forgácsolható, és belőle nagy igénybevételű forgácsolásnak kitett gépelemek is gyárthatók. A találmány szerinti célt olyan acél előállításával érjük el, amely 0,20—0,70 súly% C-t, 1,20-3,00 súly% Mn-t, legfeljebb 1,00 súly% Si-t, legfeljebb 0,04 súly% P-t, 0,05—0,11 súly% S-t, legalább 0,10 súly% Pb-t, 0,001-0,03 súly% Ca-t, 0,001-0,005 súly% B-t, 0,007-0,03 súly% N-t, 0,03-0,20 súly% Nb-t és/vagy V-t, legfeljebb 0,25 súly% Ce-t és/vagy Zr-t, legfeljebb 0,20 súly% Be-t és/vagy Bi-t, legfeljebb l,00súly% Mo-t és/vagy Ni-t tartalmaz. Az ötvözök közül egyesek a találmány szerinti arányban korszerű szilárdítás mechanizmusok érvényrejuttatásával edzés nélkül az acél kellően nagy szilárdságát eredményezi a szükséges képlékenység megtartásával, másrészük a dinamikus igénybevételi ellenállás romlása nélkül megfelelő forgácstörő képességet biztosít, ismét más részük a forgácsleválasztásnál az érintkező fémes felületek kenőképességét növeli, s ezzel kiváló forgácsolhatóságot hoz létre. A találmány szerinti acél — a kémiai összetétel eredményeként — hengerelt állapotban is viszonylag nagy szilárdságú, így az automata gépeken való forgácsoláshoz nélkülözhetetlen keresztmetszeti mérettartomány biztosításához elegendő egy kalibráló húzás elvégzése, és mellőzhető a jelenlegi automata acéloknál a megfelelő szilárdságot biztosító szükséges mértékű és munkaigényes keresztmetszet csökkentés. A találmány szerinti acél a nagy szilárdsága ellenére kiválóan forgácsolható és a találmány szerinti ötvöző tartalom, illetve az ötvözök arányai - megfelelő forgácsolási paraméterek mellett — forgácstörő nélkül is megfelelően apró forgácsot, jó kenést és igen kedvező forgácsolt felületi minőséget biztosít. A találmány szerinti acél normál hőkezelési eljárásokkal és indukciós hőkezeléssel is edzhető, nemesíthető, így a felületi keménység szükség esetén egyszerű módon széles tartományban beállítható. A találmány szerinti acél egyesíti magában az ismert ötvözetlen és gyengén ötvözött gépacélok igénybevételt tűrő tulajdonságát és az automata acélok kiváló forgácsolhatóságát, olyan - edzés nélkül elérhető - szilárdság mellett, amely a korszerű gépelemek- számottevő részének gyártásához elegendő. A találmány szerinti acél tulajdonságait a következő kiviteli példákon részletesen ismertetem: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
