187432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acélok hőkezelésére
1 187 432 2 A találmány eljárásra vonatkozik, acélok hőkezelésére, amelynek során a megeresztés folyamata a szokványosnál rövidebb idő alatt megy végbe az edzéshez használt és azzal azonos hőmérsékletű fém-, vagy sófürdő kemencében és az ebből keletkező előnyöket nagymértékben kihasználjuk. Ismeretes, hogy az acélok szilárdsági tulajdonságait, ill. a dinamikus és változó erőhatásokkal szembeni ellenállását különböző hőkezelési eljárásokkal állíthatjuk be. Ezek közül legismertebbek a patentírozás, az izotermikus nemesítés, illetve az austemperálás (vagy bainites edzés), valamint a nemesítés. A patentírozás során az acélt az A3 hőfok fölé melegítik fel, majd 400-550 “C hőfokú ólomban vagy sóban hűtik le. A hűtés gyorsaságának meghatározásakor ügyelni kell arra, hogy a munkadarab a perlites átalakulás megkezdése előtt hűljön le 400-550 °C-ra. Az acélt mindaddig ezen a hőfokon ill. hőközben kell tartani, amíg az austenit finom perlitté vagy bainitté át nem alakul. A hűtés következő lépcsőjében az 500 °C hőfokú közegből kivett acél szabad levegőn hűl le szobahőmérsékletre. A patentírozás célja a hidegalakíthatóság javítása. E műveletet 0,5-0,8% C tartalmú acélból készített huzalokon végzik. A cél a hidegalakítás javítása. A patentírozást húzás közben végzik el. A húzott acél szilárdsága a húzás következtében nő. Az izotermikus nemesítés vagy anstemperálás (bainites edzés) lényege az, hogy az acélt az austenitesítési hőfokról az Ms martenzites átalakulás kezdeténél magasabb hőfokú közegben hűtjük le. E közegben a munkadarabot hőn tartjuk az austenit bainitté történő teljes átalakulásáig. Ezt követően a további hűtés mérsékelt sebességgel szobahőmérsékletig történik. A hűtés első szakaszában a hűlés sebességét oly módon kell megválasztani, hogy az austenit átalakulása vagy bomlása ne jöhessen létre. Az austemperálás gyakorlati alkalmazásának korlátot szab hőkezelendő tárgy alakja és mérete, így pl. a CM03 jelű acélnál az austemperálás kis szelvények (4 * 12 mm), kis átmérők (max. 10 mm) tartományában végezhető eredményesen. Nemesítéssel valósítják meg azon acélok szilárdságát és szívósságát, amelyeknek szelvénymérete általában 5... 10 mm-nél nagyobb. Az edzett acélok 300...700 °C (max A,)-on történő megeresztése a nemesítés. A gyakorlatban alkalmazott megeresztési idők 0,5...2 órásak. A megeresztés hőfoka és ideje azonos értelemben hat az anyag szilárdsági és képlékenységi jellemzőinek kialakulására. A fent ismertetett és hagyományosnak tekinthető hőkezelési eljárásokban közös vonás, hogy egy edző és legalább még egy további megeresztő kemence szükséges és a hőntartási időszükséglet az elérni kívánt mechanikai tulajdonságoktól függően 0,5-2 óra. Találmányunk elé azt a célt tűztük ki, hogy olyan eljárást hozzunk létre acélok hőkezelésére, amelynek alkalmazása révén elérhető, hogy ugyanakkora átmérőjű munkadarabok nemesíthetők, mint a hagyományos megeresztéssel gyakorlatilag azonos vagy megnövelt szilárdsági vagy képlékenységi jellemzők biztosítása mellett mégpedig több nagyságrenddel kisebb idő alatt. Célul tűztük ki továbbá, hogy a teljes hőkezelési eljáráshoz egyetlen kemencét alkalmazzunk a szokványos két kemence helyett. (Pl.: patentírozásnál és anstemperálásnál is egy anstenitesitő és egy alacsonyabb hőmérsékletű só- vagy fémfürdős kemence, vagy a nemesítésnél egy pl.: 800.. .900 °C-os edző és egy 300...700 'C-os megeresztő kemence.) A kitűzött célnak olyan eljárással teszünk eleget, amely azzal jellemezhető, hogy az önmagában ismert edzési eljárást követően a munkadarabot ugyanazon, tehát az edzéshez alkalmazott fürdőbe mártjuk be és abban a szilárdsági és képlékenységi mérőszámoknak megfelelő ideje 5 másodperc-200 másodperc közötti időtartamban tartjuk bemártva, majd a folyadékból kiemeljük és szabad levegőn lehűtjük. Előnyös, ha az adott keresztmetszet átedzését, valamint átnemesítését egymás után, de azonos időtartam alatt végezzük. Az eljárás igen előnyösen foganatosítható ak = 1-4 alaktényezőjű munkadarabokon. Úgy találtuk, hogy mivel a hőkezelési eljárások termelékenysége az egyes berendezések hatékonyságának megemelésével növelhető, a nagy szilárdságú alkatrészek előállításának termelékenységét úgy növelhetjük, ha a hőkezelésükre fordított időt csökkentjük. Ez az idő acélok nemesítésével az edzés, valamint a megeresztés során csökkenthető. Találmányunk szerinti eljárást a továbbiakban egy előnyös foganatosítási mód, pl.: a CMo 3 jelű acélok hőkezelése kapcsán ismertetjük. Ezen acélfajtákból készült 6-25 mm 0 -jű munkadarabok edzése történhet kontakt hevítés, kis frekvenciájú hevítés (0,5-5 perc időtartamban); só, vagy fémfürdős hevítés (5—10 perc); áttoló, kamrás vagy aknás kemencében történő hevítés (25-50 perc) útján. Tekintettel arra, hogy a gyakorlatban többnyire változó keresztmetszetű anyagokat hőkezelnek, és ezeket a legrövidebb idő alatt sófürdőben vagy fémfürdőben lehet viszonylag egyenletesen felheviteni, ezért az edzési idő ezen daraboknál 5-10 perc alá nem csökkenthető. Úgy találtuk továbbá, hogy a megeresztés időszükségletének csökkentésére lehetőség van az esetben, amennyiben a megeresztési hőfokot növeljük. Ilyen esetben az edzett munkadarabokat célszerűen az edzési hőfokú só- vagy fémfürdőbe mártva, gyorsan hevítjük fel a megeresztési hőfokra és azt 3-100 másodperces hőntartás (bemártás) után a levegőn hűtjük le. A hőkezelési eljárás végrehajtásához a CMo 3 acélból készített próbatesteket sósfürdős kádkemencébe mártjuk, austentesítés céljából. A darabokat kb. 5-10% nátriumcianid tartalmú, 0,35% C potenciálú 850 °C hőfokú kemencében izzitjuk. A következőkben ismertetésre kerülő hőkezelési eljárások lefolyását rajzmellékleteken mutatjuk be, amelyek a következő jelleggörbéket tartalmazzák: 1. ábra CMo 3 acél 0 12 hagyományos megeresztés ) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
