184051. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vas és acél munadarabok felületrészeinek helyi védelmére ferrokémiai kezelés során
184 051 A találmány tárgya eljárás vas és acél munkadarabok felületrészeinek helyi védelmére termokémiai kezelés során. Az eljárás gáznemű vagy szilárd közegekben legfeljebb 1000 C°-os hőkezeléssel kanonizálandó, nitridálandó és boridálandó munkadarabok felületrészeinek szén, nitrogén és bor felvétele ellen történő helyi védelmére szolgál. Vas és acél vegyi utón történő kezelésénél, azaz kiegészítő eljárások során gyakran felmerül annak szükségessége, hogy a munkadarab felületeinek bizonyos részeit helyileg védjük például a szén, a nitrogén vagy a bőr behatása ellen, míg más részeket lehetőleg teljesen ki kell tenni ezen anyagok hatásának. Ilyen utón lehet például elérni, hogy az utólagos hirtelen lehűtés során a munkadarabban lényeges keménységi eltérések alakuljanak ki. Azok a részek, amelyek pl. kevesebb szenet tartalmaznak, későbbiek során sokkal könnyebben munkálhatok meg, míg a nem védett helyek elérik az előírt nagy keménységet. Ezen túlmenően, attól függően, hogy a munkadarab milyen igénybevételnek van kitéve, a munkadarab különböző szilárdsági értékeinek is meg van a maga jelentősége. Többféle eljárás ismeretes, melyeknek az a feladata, hogy a szükséges helyi védelmet biztosítsák. így például a munkadarab védendő részeit acélrészekkel fedik le, amelyek azután igen magas kopásnak vannak kitéve. Ismeretes olyan eljárás is, amely szerint a védendő részt bórsav, vízüveg és üvegpor bázisú szerekkel fedik le. Ezeket többnyire fémoxidokkal keverik és szerves oldószerekkel, illetve töltőanyagokkal dúsítják. Szokás ilyen célra különböző fémrétegeket is felvinni. A védőhatással szemben támasztott igen magas követelmények esetén a legjobban a réz vált be, melyet a munkadarab megfelelő helyeire galvanikusan választanak le. Ismeretes továbbá, hogy az oxidképző acélkisérőanyagok általában megakadályozzák, hogy a szén és a nitrogén áthatoljanak a vasanyag felületén. Mindazonáltal, hogy ezek az elemek ki tudják fejteni hatásukat, annak az az előfeltétele, hogy ezek az acélban való felhígít ottságuk ellenére már a legkisebb oxigénpotenciálnál vasként oxidálódjanak és az izzítási eljárás során megfelelő oxidáló atmoszféra legyen. Természetesen ilyen általános érvényű megállapításokból semmiféle eljárást nem lehet levezetni a helyi felületi védelemre a vegyi és hőkezelések során, amely abból állna, hogy tetszés szerinti, könnyen oxidáló fémréteget vigyünk fel, mivel éppen az ilyenfajta rétegek tapadóképessége és porozitása tekintetében nem lehet általános érvényű prognózisokat felállítani. Ugyanakkor számtalan olyan műszaki megoldás is ismeretes, amelyek a könnyen oxidáló fémek reve -és korrózió elleni védőhatását használják ki, így pl. többek között tantált vagy alumíniumot visznek fel — esetleg magnézium és cinkadalékokkal —, vagy nemesötvözetű acélokat visznek fel vegyi vagy termikus utón, fröccsentett fémkohászati eljárásokkal vagy bemerítéssel. Az is közismert tény, hogy az alumínium 200 jum rétegvastagságban felvíve védelmet nyújt a reveképződés ellen egészen 600 C° hőmérsékletig. Amennyiben a fel3 vitt alumíniumréteg vastagsága 300 jum, egészen 950 C°ig meggátolható a reveképződés. Ehhez azonban az szükséges, hogy a munkadarabot több órán keresztül az alumínium olvadás pontja alatti hőmérsékleten előízzítsuk (alitálás), hogy az szilárdtest reakció útján az acél felületközeli részeivel reagálni tudjon, ami által kizárjuk a lecsöpögést mind az alitálás, mind pedig a magasabb hőmérsékleteken történő alkalmazás során. Az előízzitáskor keletkező széles kötési és diffúziós zóna meggátolja az alapanyag elrevésedését. Az is ismeretes, hogy az ilyen vastag alumíniumrétegek védelmet nyújtanak a magas széntartalmú acélok dekarbonizálása ellen az ízzitó és melegen alakító eljárások során (DE-OS 23 19 673). A német DE—OS 23 19 678 szabadalmi leírás olyan eljárást javasol, melynek során alumíniumot cériummal más lantánida fémekkel elegyítenek, majd pedig bemerítéssel és ezt követő magas hőmérsékleten és levegőn történő kezeléssel egy rendkívül vastag cerium alumínium-keverék-oxidréteget alakítanak ki, amely védelmet nyújt az elrevésedés ellen, de akadályozza a szénfelvételt is a pirolizises folyamatoknál. Olyan műszaki megoldás, amelynél csak alumíniumot használnának fel helyi felületi védelem céljából a munkadarabok termokémiai kezelése során, nem ismeretes. Ismeretes viszont a 117 893 sz. NDK szabadalmi leírásból olyan eljárás, melynek során a hőkezelés előtt a vas és acélrészek felületeinek védendő részeire egy felületi szegregációra hajló fémből egy réteget visznek fel, különösképpen antimont vagy ennek egyik vegyületét. Az említett eljárások hátránya a meghibásodásra való hajlamban jelentkezik. Kivéve a galvanikusan leválasztott rézbevonatokat, az említett eljárásokkal csak korlátozott védőhatás érhető el. A rézbevonatoknál is minőségi hiányosságok lépnek fel, ha a galvanikus leválasztás nem biztosít porusmentes bevonatot. Az eljárás egészben gazdaságtalannak mondható. Az eljárás további hátránya abban van, hogy a cianidtartalmú fürdők a környezetre veszélyesek, illetve igen költséges méregtelenítő és semlegesítő berendezéseket kell használni a szennyvíz tisztításához. Hátrányosnak tekinthető továbbá, hogy a rézbevonatok a tipikus alkalmazási esetekben azzal a nemkívánatos mellékhatással járnak, hogy még a termokémiai kezelést követően is szilárdan rátapadnak a munkadarabra és a gyártás további fázisaiban rajtmaradnak. A továbbiakban pl. az edzési feszültségek kiküszöbölése céljából a munkadarabot ízzitásnak vetik alá, pl. középfrekvenciás hevítéssel, amikoris a réz nagy elektromos vezetőképessége folytán, a szkin-hatás következtében a keresztmetszetekben való felmelegedés nem kielégítő. Az egyéb fémbevonatok, — a rézen kívül —, pl. a nikkelbevonatok, nem nyújtanak kellő védelmet, vagy alkalmazásuk nem rentábilis, mint pl. az ónozás esetében. Az olyan műszaki megoldások, amelyek a könnyen oxidálódó fémek hatását használnák ki helyi védelem céljaira vegyi és hőkezelések során, nem ismeretesek. 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
