191191. lajstromszámú szabadalom • Nagyszilárdságú, szívós, hegeszthető szerkezeti acél
9 191 191 10 savai egyensúlyozható ki. Ez történik a már említett szabadalmi leírásokban közölt ötvözeteknél is. Az acélok szilárdság növelésében a karbonnak (vaskarbid), illetve a különféle karbidképző ötvöző elemek karbidjainak régebben nagy jelentősége volt. A technológiai fejlődés tette lehetővé az alacsony karbontarlahmí acélok kifejlesztését, mely minőségi változást hozott. Ezeknek az acéloknak ugyanis a szívóssága, a szilárdsága, a hegeszthetőségc és alakíthatósága egyaránt kiváló, de szilárdságnövelést nem a hagyományos módon biztosítják. A karbon tartalom emelkedése (C> 0,05 tömeg%) növeli a szilárdságot és csökkenti a szívósságot. Általában a karbontartalom 0,05 tömeg% fölé emelkedése 0,1 %.-ónként 8 lömcg% pcrlit tartalom növekedést eredményez. 10 tömeg% perül 17 N/nun2- cl emeli a folyáshatárt, de 50 C°-al emeli az átmeneti hőmérsékletet is és jelentősen csökkenti a maximális ütőmunka értéket. A karbon mennyiségét ezért a niobium-karbonitrid kiválások létrehozásához szükséges minimális érték és 0,05 tömeg % között tartjuk. A karbon-niobium arány mindig kisebb l-nél. A niobium a tüsferrites acéloknak is hatásos mikroötvözője : finomítja a ferrit szemcséket és intermetallikus fázist képez. Finomító hatása az ausztenitizálás hőmérsékletétől és időtartamától is erősen függ. Az alacsony Nb tartalmú (0,04 tömeg%) acél tulajdonságai nem változnak az ausztenitizálási hőmérséklettel. Nagyobb Nb tartalmú(>0,04 tömeg%) acél esetén az ausztenitizálási hőmérsékletet igen pontosan kell meghatározni, 1180 °C-on ausztenitizálva a szívósság jelentősen megnő anélkül, hogy ez különösebb szilárdságcsökkcnéssel járna. Az ausztenitizálási hőmérséklet ez alá való csökkenése meredeken csökkenti a folyási határt. Ha 1120 °C-on ausztenitizálunk, akkor az acél mechanikai tulajdonságai hasonlóak az alacsony Nb tartalmúéhoz, tehát a többlet ötvöző elemet feleslegesen adagoljuk. A ferrit szemnagyság függvényében változik a Nb hatása a folyási határra. 0,1 tömeg% Nb 10 Â átmérőjű szemcsenagyság esetén 250 Nmm2 folyáshatár növekedést, míg 0,05 tömeg% Nb ugyanilyen szemcsenagyság mellett 120 N/mm2 folyáshatár növekedést okoz. Hatását Nb (C,N) kiválása útján fejti ki. Az Nb ugyanis az acélban lévő szén és nitrogén mennyiségétől függően karbonitrideket képez. Ezen részecskék nagysága, mennyisége, távolsága meghatározó jellegű az acél mechanikai tulajdonságai szempontjából. A részecskék az auszlenit ban, az a-y-átalakulás során, a ferritben kiválhatnak. Az auszlenitban kiváló, durvább, 100-2000 Â méretű tömör részecskék hatása a szilárdság növelésére igen csekély. A ferrit fázisban a Nb(C, N) kiválasztódás termodinamikus feltételektől, az ötvöző atomok diffúzió képességétől, a túlhűtés mértékétől, valamint a kristálycsíra képződés feltételétől függ. A keletkezett kiválások nagysága növekszik a hőmérséklettel és az izzítási időtartammal. A beötvözött Mn mennyiségnek egyik feladata, hogy csökkentse a kiválást az ausztenitben. Ezt a hatását a molibdénnel együtt fejti ki, nagyobb menynyiségű niobium marad oldatban az ausztenitben a Nb(C, N) kiválások létrehozására a ferritben. A kén rendkívül káros a szivóssági tulajdonságokra. Növekvő zárvány mennyiség nagymértékben csökkenti a szívósságot. A zárványoknak az átmeneti hőmérsékletre való hatása azonban nem olyan nyilvánvalóan meghatározott. Ha a kéntartalom növekszik az ütőmunka értékcsökkenése sokkal jelentősebb keresztirányban, mint hoszirányban. Az anizotrópia (az acél mechanikai tulajdonságai kereszt- és hosszirányban eltérő értékeket adnak) erősen korlátozza az acél felhasználhatóságát, mert a szerkezet tervezése, csak a (ér három irányában mért legkedvezőtlenebb érték alapján történhet. Egyes szabadalmi leírások szerint megpróbálták ugyan az anizotrópiát, cirkónium, cérium és egyéb ritka földfémek hozzáadásával csökkenteni, de ez az eredmény nem elég egyértelmű. Bár csökken az anizotrópia, de 0,15 tömegszázalék cirkónium, 50 =C-al is emelheti ridegség átmeneti hőmérsékletét. Ezért mi azt az eljárást követjük, hogy a kén tartalmat üstmclallurgiai módszerekkel 0,01 tömegé alá állítjuk be. Az ötvözetben lévő nitrogén mennyisége befolyásolja a Nb(C, N) ausztenitben való oldódását azáltal, hogy megváltoztatja a C-N arányt a Nb(C, N) fázisban. Oldhatósága az ausztenitben mennyiségének növekedésével csökken. Emiatt még ausztenites állapotban korai Nb(C, N) kiválások jönnek létre, tehát bizonyos mennyiség felett (N>0,01 tömeg%) káros hatású, mivel csökkenti azt a niobium mennyiséget, amely azután a ferritben való Nb(C, N) kiválásokhoz szükséges. Nagyobb N tartalom esetén az acél fölyáshalára csökken. A nitrogén a tüsferrites acélban nem kívánatos szennyeződésként jelentkezik azon a mennyiségen felül, amely az Nb(C, N) kiválásokhoz szükséges. Ha a nitrogén tartalom jelentősen túllépi a 0,1 tömeg%ot, káros hatások lépnek fel a szilárdsági-szívósság! egyensúlyt illetően is. Ekkor miután a tüsferrilbcn a niobium-karbonitrid kiválások mennyisége csökken, poligonális ferritet nagy mennyiségben tartalmazó mikrostruktúra jön létre. Ezért kell a nitrogén tartalmat a lehető legalacsonyabb szintre szorítani. Az elmondottakból látható, hogy az egyes ötvözőknek a szokásosnál szigorúbb korlátok közé szorításával, illetve a megfelelően megválasztott ötvözök alkalmazásával igen jó tulajdonságú acélok állíthatók elő. A találmány szerinti összetétellel elérhető, hogy az acél szilárdsága és szívóssága egyaránt nagyobb legyen, mint a hasonló célra eddig használt hegeszthető szerkezeti acéloknál. Az acélban a szennyezőelemek zárvány morfológiai szempontból a legkedvezőbb alakban válnak ki, az acél hidegszívós, melegszilárd, a szokásos hideg és melegalakítási eljárásokkal jól megmunkálható, a mechanikai- és hőfáradással szembeni ellenállása kiváló. Hegesztésnél - előmelegítés nélkül is - az eddig alkalmazott perliles anyagoknál lényegesen kisebb repedékenységi hajlama. Légköri korrózióval szem ben ellenálló, a szokásos zománcozási eljárásnál a „fehérleválás" legkisebb veszélye nélkül zománcozható. Az acélból előállított lemez izotrop tulajdonságokkal rendelkezik. 5 10 15 20 25 30 35 40 '4 5 50 55 60 65 6
