185046. lajstromszámú szabadalom • Eljárás jelentősen javított tulajdonságú ledeburitos szerszámacél és gyorsacél bugák előállítására
I 185 046 2 A találmány tárgya eljárás jelentősen javított tulajdonságú ledeburitos szerszámacél és gyorsacél bugák előállítására, amelynek során ívfényes vagy indukciós kemencében acélolvadékot készítünk, azt kokillába öntjük, a tuskókat vákuum ívfényes olvasztókemencében vagy elektrosalakos berendezésben háromalkotós salakon keresztül átolvasztjuk és készméretre alakítjuk. Ismeretes, hogy a ledeburitos szerszám- és gyorsacélokból forgácsoló vagy forgácsmentesen alakító szerszámokat készítenek. Az ilyen szerszámok éltartamát, illetve élettartamát az acél keményre nemesített martenzites alapszövete és az ebbe beleágyazódó kemény karbidok biztosítják. A ledeburitos acélötvözetek a karbonon kívül elsősorban krómot, wolframot, molibdént, vanádiumot és kobaltot, illetve szilíciumot és mangánt tartalmaznak. Az ötvözetekben a karbontartalom és a karbidképző elemek jelentős mennyisége következtében akár 18 térfogatszázaléknyi karbid is létrejöhet az acélban. A karbidok elhelyezkedése és alakja alapvető fontosságú az ötvözetekből készült szerszámok tulajdonságai, illetve viselkedése szempontjából. Amennyiben a martenzites mátrixban elhelyezkedő karbidszemcsék durvák és egyenlőtlen eloszlásúak, a szerszám tulajdonságai kedvezőtlenek lesznek. A szerszám gyártása során végzett auszíenitesítéskor a nagyméretű karbidszemcsék nem tudnak oldatba menni és kialakul a karbidok, valamint a karbidoktól távolabb eső alapszövet részek között egy karbon gradiens. Ez azt jelenti, hogy az acélban különböző karbon tartalmú martenzit részecskék egyidejűleg vannak jelen, ezek tulajdonságai pedig már csak az ausztenitesítési hőmérséklet különbségek miatt is különböző tulajdonságúak lesznek. Ezen túlmenően az ausztenitesítés után is megmaradt durva karbidszemcsék igen ridegek és a szerszám felhasználásakor a mátrixból kiperegnek, ami az éltaríósságot jelentős mértékben rontja és a szerszámok gyakori csorbulását eredményezi. Az elmondottakból látható, hogy a ledeburitos szer* számacélokból és gycrsacélokbó'l készített szerszámok felhasználási tulajdonságait a karbidok mérete és eloszlása alapvetően befolyásolja. Emellett azonban egyéb tényezők is hatással vannak a szerszámok tulajdonságaira. Az ilyen acélokból készített szerszámok annál jobbak, minél egyenletesebb szövetszerkezetű az alapanyag, minél kevesebb zárványt tartalmaz, továbbá minél kisebb a gyorsacélban levő kén szennyeződés mértéke. Alapvető fontosságú a fentieken túlmenően a karbidszemcsék alakja is. Ismeretes, hogy optimális felhasználási tulajdonságokat a gömbalakú karbidszemcsék eredményeznek, ezek előállítása azonban igen nehéz és a korábban ismert, technológiákkal nem volt megvalósítható. További befolyásoló tényező a primer szövet szerkezete. Ez annál előnyösebb, minél kisebb szög alatt hajlanak a krisztalliíok (dendritek) az öntött tuskóban a tuskó tengelyéhez. Gyakorlatilag igen jó minőségű acél nyerhető, ha ez a szög 10—30° körül van. Az olvasztás, illetve kristályosodási-sebesség, valamint a dendritméret, illetve a dendritágak közti távolság és az öntött tuskó szerkezete közötti összefüggéseket ezért számos kutató vizsgálta. Ballantain, Mitchell és Kennedy: Az olvasztási sebesség hatása a vákuumos ívfény és eiektrosalakos átolvasztott tüskök szerkezetére c. cikkében (Elektroslakovij peieplav, az 1976. október 11-15. közötti müncheni acélgyártó konferencia anyaga, 189— 199. oldal) számítás' módot ad meg, amellyel a dendritméret a dendrit-ágak közötti távolság, illetve a kristályosodást sebesség, közötti összefüggés meghatározható. a közölt adatok a kutató számára igen értékesek, a gyakorlati szakember azonban ezek alapján konkrét technológia kialakításához eligazítást nem kap. Nem tartalmazza ugyanis az anyag a gyakorlati megvalósításhoz alapvető fontosságú technológiai paramétereket, például a kokilla-méretet, az alkalmazott áramerősséget és feszültséget, a salakösszetéíelt, salakmennyiséget stb. A cikkben maguk a szerzők is kimondják, hogy „a folyamat vizsgált jellemzőinek előre való meghatározása :nnak paraméterei alapján egyelőre nem lehetséges”, A korábbi gyakorlat szerint a ledeburitos szövetű gyorsacél tüskök gyártása többféle technológiával történik. Az egyik ilyen ismert gyártási technológia szerint ivfényes vagy indukciós olvasztókemencében olvadékot, készítenek, majd az acélt hagyományos kokillákba öntik. A hagyományos kúpos kokillákbó! kivett tuskókat szabad alakító kovácsolással munkálják meg a kívánt méretre, végül lágyító hőkezelést végeznek. Ennek az eljárásnak nagy hibája, hogy az acél tuskóvá dermedését, és ennek megfelelően a karbid eloszlást, valamint az alapszövet kialakulását csak nagyón nehézkesen és megbízhatatlanul lehet kézben tartani, emellett a szabad alakító kovácsolás jelentős anyagveszteséggel és kis termelékenységgel jár eg3’ütt. Ismeretesek olyan technológiák is, amelyek során az öntött, illetve kovácsolt tuskókat vákuum-ívfényes /agy elektrosalakos berendezésben olvasztják át, hogy a risztaság növelése mellett a karbid eloszlás egyenletességét és a karbidok finomságát is fokozzák. Ilyen eljárást smertet például a 21 47 792 sz. NSZK szabadalmi leírás, amely szerint az öntés után a tüsköt négyzetes keresztmetszetűre zömítik, majd ezután végzik el az ílektrcsalakos átolvasztást. Általában az átolvasztást követően ismét melegaiakítást alkalmaznak, amelyet magas hőmérsékleten, általában 1200 °C felett diffúziós izzítással kombinálnak. Az átolvasztás valóban jelentősen ja átja az ötvözetek említett tulajdonságait, a gyakorlatban azonban nem sikerült elérni a bemutatott technológia segítségével sem az optimális szövetszerkezet kialakítást. Ennek, feltevésünk szerint számos oka van. Az átolvasztás üzemszerű lefolytatása során az átolvasztás sebessége, azaz az alkalmazott áramerősség viszonylag nagy, akár 10 000 A-t is elérhet, aminek következtében az olvadék az átolvasztandó tuskóból lényegében átfolyik az átolvasztott tuskóba, meglehetősen nagy méretű olvadékfürdőt képezve. Ez viszont csökkenti mind a tisztítás, kéntelenítés, mind a homogenizálás hatásfokát. Ezen túlmenően a dermedés! folyamat sem tartható megfelelően kézben, így a kialakuló karbidszemcsék mérete és eloszlása sem optimális. Az átolvasztás után végzett izzítás, amelyet mintegy 10-20 órán át végeznek, sem jár megfelelő hatással. A folyamat nem tartható megfelelően itt sem kézben, így a kedvező esetben lejátszódó homogenizálódás mellett is bizonyos karbidszemcsék növekedése is végbemegy, ami - mint korábban említettük — rendkívül kedvezőtlen hatású. További hátrány az idő és munkaigényes melegalakí5 1G 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
