178328. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 0,25 %-nál kisebb karbontartalmú ötvözetlen ill. gyengén ötvözött acélok hőkezelésére
3 178328 4 Az Így nyert teljesen martenzites acél jó szilárdsági tulajdonságokkal és viszonylag jó képlékenységgel rendelkezik. A kezelt anyag azonban csak hidegen alakított lehet és a hidegalakítás mértéke is pontosan meghatározott. A jelen találmánnyal az ismertetett megoldásoktól eltérő olyan technológia kidolgozása a célunk, amely lehetővé teszi nem csupán gyengén ötvözött, hanem gyakorlatilag ötvözetlen, kis széntartalmú acélok növelt szilárdsági tulajdonságokkal és elfogadható képlékenységgel történő előállítását, a korábbinál egyszerűbb és kevesebb energiát igénylő hőkezelés segítségével. A nagyszilárdságú és viszonylag jó képlékenységű acél a találmány szerint úgy állítható elő, hogy hőkezelést végzünk, amelynek során az anyagot gyorsan hevítjük az Aj hőmérséklet fölé, majd az adott hőmérséklethez tartozó egyensúlyi állapot elérése, azaz a karbonnak az ausztenitben történő homogenizálódása előtt, a hevítés megkezdésétől számított 400 másodpercnél rövidebb időn belül gyorsan lehűtjük. A találmány szerinti eljárás során általában a hevítés és a hőntartás ideje nem haladja meg a 300 másodpercet. A legelőnyösebben alkalmazható az 5—0,1 sec. közötti tartomány. A hevítést az ismert közvetlen villamos ellenállás fűtéssel végezzük, azaz az anyagon átvezetett elektromos áram hőhatását használjuk fel. Végezhetjük természetesen a hevítést más módon is, pl. fémvagy sófürdőben, illetve túlhevített kemencében. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha az acélt az At hőmérséklet fölötti tartományba gyorsan hevítjük fel és megengedjük a karbidok részleges, vagy teljes bomlását anélkül, hogy a karbon homogén eloszlásának kialakulására időt hagynánk és ebből a távolról sem egyensúlyi állapotból gyorsan lehűtjük, akkor az inhomogén karbon eloszlás és a gyors hűtés következtében az acél szövetszerkezete megváltozik oly módon, hogy a karbonban dús helyek martenzitté, illetve bainitté alakulnak át és ezek a martenzit, illetve bainit szigetek a ferrites alapba ágyazódva helyezkednek el. Ennek következtében szilárdsága 600—1200 N/mm1 2 értékre nő, ugyanakkor nyúlása 20—12% körüli értékre áll be. Megjegyezzük, hogy a hőkezelés végezhető mind melegen, mind hidegen történő alakítás után. Nagymértékű meleg képlékeny alakítás után az anyag a hengerek közül közvetlenül futhat a hűtő berendezésbe. Bizonyos esetekben célszerű a hőkezelés előtt az acélokban a karbidok gömbösítése. A találmány szerinti eljárás alapvető előnye, hogy segítségével jelentős mennyiségű ötvöző elemet lehet megtakarítani, ugyanakkor gyártási technológiája az ismertetett megoldásokhoz képest lényegesen egyszerűbb és olcsóbb. A találmány további részleteit kiviteli példák segítségével ismertetjük. 1. példa 0,08 súly% karbont tartalmazó acéllemez hőkezelését végeztük a korábban említett „dual phase” típusú acélok előállításának megfelelő technológia segítségével. A kezelt lemez vastagsága 1,88 mm volt, az anyag a karbonon kívül a következő összetevőket tartalmazta: szilícium 0,03 súly%, mangán 0,33 súly%, molibdén 0,011 súly%, titán 0,24 súly%, vanádium 0,014 súly%, nitrogén 60 ppm, oxigén 140 ppm. A melegen alakított acéllemezt 870 °C-ra melegítettük. A felmelegítés és a hőntartás együttes ideje 5 perc volt. Levegőn történő lehűtés után az anyag szakítószilárdsága 470 Newton/mm2, nyúlása 16% volt. 2. példa Az első példában bemutatotthoz hasonló technológiával kezeltünk egy ugyancsak kis karbontartalmú, de több mangánt tartalmazó acélt. Az anyag összetétele a következő volt : karbon 0,11 súly%, szilícium 0,55 súly%, mangán 1,45 súly%, molibdén 0,21 súly%, ‘ alumínium : 0,05 súly%, niób 0,04 súly%, , nitrogén 50 ppm. A 2,5 mm vastagságúra meleghengerelt lemezt 790 °C-ra hevítettük, majd levegőn lehűtöttük. A felmelegítés és hőntartás együttes ideje 3 perc volt. A kezelés után az acél szakítószilárdsága 750 Newton/mm2, nyúlása 14% volt. Az első példában bemutatott acél lényegében mikroötvözött acél, a második egy szabványos, mangánnal ötvözött acél volt. Ezeket a hagyományos módon hőkezeltük. A következő példákban hasonló karbontartalmú acéloknak a találmány szerint történő hőkezelését és az ezzel elérhető eredményeket mutatjuk be. 3. példa 0,1 súly% karbont tartalmazó ötvözetlen acélszalagot hőkezeltünk. A szalag vastagsága 1 mm, szélessége 20 mm volt. A hőkezelést közvetlen ellenállásfűtéssel végeztük. Tekintettel arra, hogy a találmány szerinti eljárásnak megfelelő hőkezelés során az anyag hőmérséklete állandóan változik, azaz a hőkezelés lényegében gyors hevítésből és gyors hűtésből áll, nem adható meg hagyományos értelemben vett hőntartási, illetve hőkezelési hőmérséklet és idő. Ezért a példákban az időtartamot a hevítési idővel jellemeztük és egy úgynevezett effektiv hőmérsékletet adunk meg, amelyet az alábbi képlet szerint számoltunk (lásd: Prohászka, Theoretische und praktische Probleme der Beschleunigung von Wärmebahdnlungsprozessen, Neue Hütte 1977/6 336— 340): [T -q 1 Teff-R l2 t Q ln I dt-ln / C~ RT (t) dt ‘i 0 amely képletben Q=az aktiválási energia, R=az általános gázállandó és T=az abszolút hőmérséklet. A találmány szerinti hőkezelés effektiv hőmérséklete 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
