177830. lajstromszámú szabadalom • Nagy fáradási feszültséghatárú szerkezeti acél
3 177830 4 net, 0,2—1,6 s% szilíciumot, 0,3—1,6 s% mangánt, 0,3—5,0 s° o molibdént, 0,1—1,0 s% vanádiumot tartalmaznak, de egyes fajtákban ezen kívül 1,5—3,0 s% wolfram, 0,1—3,0 s% titán is megtalálható. Ezen acélok mechanikai tulajdonságaira jellemző, hogy edzett és megeresztett állapotú, 0,2%-os folyáshatáruk 130—160 kp/mm2, szakítószilárdságuk 170— 200 kp/mm2, amelyekhez 7—10%-os nyúlás és 0,7—2,0 mkp/cm2 ütőmunkaértékek tartoznak, bemetszés nélküli Izod-próbatesten mérve. Fáradási feszültséghatáruk R=0 igénybevételnél 104 ciklusszámra vonatkoztatva, törésig 40—80 kp/mm2. Hátrányuk, hogy a felsorolt tulajdonságokat csak folyadékban edzett és megeresztett állapotban tudják biztosítani, amely a feldolgozási nehézségek miatt erősen korlátozza a használhatóságukat (edzési reve, vetemedés, megmunkálhatóság stb.), ezen kívül viszonylag ridegek, bemetszési érzékenységük nagy, és magas ötvözőtartalmuk miatt drágák, ami a széles körű ipari alkalmazást kizárja. A jelenleg ismert, akár hegeszthető, akár nem hegeszthető szerkezeti acélok tehát viszonylag jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és ez az ötvözőtartalom és két hőkezelés eredménye. Az ily módon történő szilárdságnövelés egyrészt korlátozza az így előállítható kohászati termékek választékát, másrészt az edzett alkatrészek az elterjedt gépi módszerekkel nehezen munkálhatok meg, és az edzés előtt megmunkált alkatrészeknél a nagy edzési hőmérséklet dekarbonizációt, vetemedést és repedést okozhat. Továbbá széles körű ipari alkalmazásukat a speciális edzőberendezés igényéből fakadó kapacitáskorlát és a többlet ráfordítás gátolja. Ezek összessége az ilyen acélok használati értékét a kedvező mechanikai tulajdonságok ellenére is jelentős mértékben csökkenti. A cél a jelen találmánnyal olyan, az eddig ismert acéloknál nagyobb fáradási és folyási feszültséghatárú, megfelelő karbontartalomig jól hegeszthető, légköri korróziónak ellenálló, kopásálló acélok előállítása, amelyek edzés nélkül, korszerű szilárdítás-mechanizmusuknál fogva különösen nagy igénybevétel-tűrő képességűek. Ezért alkalmas nagy és változó igénybevételű, időjárási viszontagságoknak kitett szerkezetek, szárazföldi és vízi műtárgyak, építmények, járművek, gépek és nagy kopásállóságú vagy rugalmasságigényű gépelemek, vasúti al- és felépítmények gyártására. A találmánnyal a kitűzött feladatot úgy oldjuk meg, hogy olyan acélt állítunk elő, amely a vason és a szokványos szennyezőkön kívül 0,07—1,6 s% C-t, 0,3—3,0 s% Mn-t és/vagy Ni-t, legfeljebb 1,8 s% Si-t, 0,6—4,0 s% Cu-t, 0,02—3,0 s% Mo-t és/vagy Co-t, 0,02—0,2 s% Nb-t, 0,02—0,2 s% V-t, legfeljebb 0,006 s% B-t, 0,01—0,4 s% Zr-t és/vagy Be-t, 0,02—0,2 s% Al-t, 0,005—0,2 s% N-t, legalább 0,0005 s% Ca-t és legfeljebb 0,15 s% Ce-t és/vagy Pb-t tartalmaz. Ezen ötvözök egy részére (N, Al, V, Zr, Nb, B, Ce, Be,) az jellemző hogy a találmány szerinti összetételi tartományban olyan olvadáspontú komplex fémes vegyületeket alkotnak, amelyek részben már az olvadékban kritikus csírákat hoznak létre, részben pedig, így a N, V, Nb, Zr, Be, a vas rácsában intersticiósan beoldódnak és azokat előfeszítik, növelve ezzel a rácshibákat, más részük pedig, mint N, V, Al, Nb, Zr, B, Be nagy nyírószilárdságú fémes kiválásokat képez, mely egyben koherens módon növeli és stabilizálja a vas rácsának belső feszültségét. A kritikus méretű csírák számának növelése jelentős mértékben fokozza az olvadék kristályosodóképességét, csökkenti a dermedési időt és a primer szemcseméretet, ezzel ugrásszerűen növeli a szemcsehatár-felületeket, és leszűkíti a dúsulások képződésének lehetőségét, valamint csökkenti a szemcsehatárok fajlagos igénybevételét. A találmány szerinti alkotóelemek tulajdonsága és célszerű aránya —• különös tekintettel a mikroötvözőkre — az ötvözetrendszerben olyan termodinamikai, nukleálódási és kinetikai feltételeket teremt az oldódás, a dermedés, az újrakristályosodás és a melegalakítás folyamán, amelynek révén jelentős mértékben növekszik az egyes elemek intersticiós oldódási aktivitása és az így oldódott ötvözök mennyisége, és ezzel az ily módon előfeszített rácsok száma és feszítettségi mértéke is. Az intersticiósan előfeszített rácsok számának növekedése és előfeszítettségük mértékének fokozása jelentősen növeli a metallurgiai úton létrehozott diszlokációk számát, amelyek elősegítik és meghatározzák a fémes kiválások képződését, azok diszperzitását és így horgonyzó funkcionálásuk hatékonyságát, az igénybevétel hatására meginduló diszlokációfront mozgásában. A találmány szerinti alkotóelemek és azok célszerű aránya így automatikusan biztosítja a gyártás folyamán az acél kiváló kohászati minőségét és — edzés nélkül, korszerűen — a hatékony szilárdításmechanizmus kombinációk optimális arányú érvényesülését, amelyek hatása additive szuperponálódva növelik az acél hasznosítható szilárdságát, fáradási feszültséghatárát. A találmány szerinti acél olyan ötvözőket is tartalmaz, amelyek a szilárd vasban nem oldódnak és az acél felületén feldúsulnak. Ennek következtében a felületen a légkör hatására idővel olyan tömör, nehezen oldódó védőréteg alakul ki, amely az acélt a légkör és egyes közegek korróziós behatásaival szemben megvédi, a lyukkorrózió lehetőségét csökkenti, festéktűrő képességét növeli. A találmány szerinti szerkezeti acél 0,20% karbontartalomig — megfelelő fajlagos hőbevitel mellett — jól hegeszthető, hőhatászónájának tulajdonságai az alapanyaggal összhangban megfelelők. A találmány szerinti acél ismert hagyományos acélgyártó berendezésekkel előállítható és melegalakító eljárásokkal bármilyen méretre, profilra hengerelhető, kovácsolható, sajtolható, külön berendezés igénye nélkül tömegesen előállítható. Az edzés nélkül különösen kimagasló mechanikai tulajdonság — paraméterekkel rendelkezik, biztosítva ezen belül a hagyományos feldolgozás és kötéstechnológiák alkalmazásának lehetőségét. A nem hegeszthető tartomány megmunkálási szilárdsága megeresztéssel, majd a megmunkálás után funkcionális keménysége egy alacsony hőmérsékletű hőkezeléssel beállítható. így a komplikált folyadékban történő edzés és megeresztés, valamint ennek berendezésigényéből adódó költségei a találmány szerintiacélt — mint alapanyagot—nem terhelik. Ezért a találmány szerinti acél nagy fáradási és folyási feszültséghatárából származó műszaki előnyök (energia, súlycsökkenés stb.) gazdasági eredményét az új alapanyag gyártásának és feldolgozásának külön költsége számottevően nem csökkenti. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
