191547. lajstromszámú szabadalom • Erősen ötvözött martenzites öregített szerszámacél és eljárás előállítására
1 191 547 2 A találmány tárgya erősen ötvözött martenzites öregítctt szcrszámacél és eljárás előállítására. Ismeretes, hogy a szerszámokkal, illetve alapanyagukkal: a szerszámacélokkal szemben számos követelményt támasztanak. Ilyen többek között a viszonylag nagy szilárdság és keménység, valamint az ehhez hozzárendelhető lehető legnagyobb mértékű szívósság, a viszonylagos mérettartóság, a jó átedzhetőség, a megeresztésállóság és a jó megmunkálhatóság. Melegszerszámoknál a fentieken kívül még az is fontos követelmény, hogy a hőingadozásokkal, hőlökésekkel, azaz a termikus kifáradással szemben is minél nagyobb ellenállást tanúsítsanak. A szerszám acélok magas hőmérsékleten történő ausztenitesítése után végzett gyors hűtés (edzés) során általában jelentős méretváltozás történik, és ez számos esetben vetemedést eredményez. A vetemedés a szerszámok felhasználásakor gondokat okoz. A hagyományos szerszámacélok esetében a szilárdság, illetve a keménység növelése együtt jár a szívósság csökkenésével. Ezért a szilárdság növelése esetén fennáll a törésveszély a szerszámok felhasználása során. A melegalakító szerszámoknál mindehhez még a hőlökések által okozott igénybevétel is hozzájárul, ami fokozottabban szükségessé tenné a nagyobb szívósságot. Az említett méretváltozások ezen túlmenően a szerszámok forgácsolással történő végső megmunkálását is nehezítik, mivel nagyobb ráhagyásokat kell tartani a vetemedések kompenzálására, ez pedig jelentős mennyiségű többlet forgácsolómunkát eredményez. Nehezíti a helyzetet, hogy ezt a forgácsolási munkát a már edzett és mintegy 45-65 HRC keménységű munkadarabon kell elvégezni. Külön nehézséget jelent az is, hogy a vanádiummal ötvözött szerszámacélok, különösen a gyorsacélok köszörülése rendkívül veszélyes a repedékenység miatt. A fentiek alapján érthető tehát, hogy a hagyományos szerszámacélokból vagy gyorsacélokból készült szerszámok élettartama sok esetben nem volt kielégítő, gondot okozott továbbá a megfelelő gyártási technológia kialakítása és az előírt méretek betartása. Gyakran előfordult az is, hogy a kényesebb szerszámok előállítására az ilyen acélok egyszerűen nem voltak megfelelőek. Az ismertetett problémák kiküszöbölésére vezették be a martenzites öregített, ún. maraging (martensitic aging) acélokat, amelyek rendkívül nagy szilárdsággal és ugyanakkor igen jó szívóssággal rendelkeznek. Ezeket az acélokat az 1960-as évektől kezdve gyártják iparszerűen. A martenzites öregített acélok számos típusa ismert. Általában olyan nikkellel, kobalttal, molibdénnel, titánnal és alumíniummal erősen ötvözött acélok, amelyek 800- 850 °C-on oldó hőkezelés után levegőn történő hűtéssel martenzites állapotba hozhatók. Az így' létrejövő martenzit a hagyományos szerszámacélok martcnzitjétől szerkezetében és tulajdonságaiban jelentősen eltér. Ez a martenzites matrix lágy, tehát az anyag martenzites állapotban is megmunkálható, szemben a hagyományos szerszámacélokkal. A késztermékek, azaz a szerszámok megfelelő (50-65 HRC) keménységét 420-500 °C-on történő megeresztéssel: kiválásos keményítőssel lehet elérni. A maraging acélok nagy szilárdságát, illetve keménységét a közönséges szerszámacélokkal ellentétben nem a szilárd oldatban (a martenzitben) lekötött széntartalom mennyisége határozza meg, hanem a kis széntartalmú ún. nikkel-martenzit öregedése során kiváló intermedier vegyületek (Ni3Ti, Ni3Al, Ní3Mo, Fe2Mo stb.), minthogy ezek csak korlátozott mértékben oldódnak. Az ilyen acélok jól megmunkálhatok, egyszerű és viszonylag alacsony hőmérsékleten történő hőkezelésük és célszerű kémiai Összetételük következtében gyakorlatilag nem vetemednek és mérettartók is. Mindezen tulajdonságaik alapján ideálisak szerszám-előállítás céljaira. A fentiek alapján érthető, hogy az ún. maraging típusú acélok rendkívül elterjedtek és igen nagy szakirodalmuk van. (Az alábbiakban csupán példaképpen hivatkozunk néhány szakcikkre: Elghozi C: Aciers spéciaux, 1978. szept. 43. sz. 22—29. o.; Artinger, Kator, Ziaja: Új fémes szerkezeti anyagok és technológiák, Műszaki Könyvkiadó, Bp., 1974.; Tatsure Kunitake, Yasutaka Okada: The Sumitano Search No. 20. 1978. nov.; Yoshio Kató, Sen-ichi Yamada, Noboru Komatsu: Tetsu to Hagane 1978/ 12. 1747-1755 o.; Tadashi Maki, Hirovuku Mori^ moto, Imao Tamura: Tetsu to Hagane 1979/TÜ. 1598—1606. o.; Tetsuro Kuroda, Ko Soeno: Tetsu to Hagane 1980/9. 1361-1366. o.) _ A szakirodalom azt is hangsúlyozza, hogy az ilyen acélok a megfelelő szívósságot csak tiszta, szenynyezőelem-mentes állapotban biztosítják. Ezért előállításukat többnyire vákuumindukciós vagy vákuumívfényes kemencében végzik, vagy az öntött tuskókat elektrosalakos átolvasztással tisztítják. Mindazonáltal ismeretesek olyan maraging acélok is, amelyek gyártása során nem szükséges vákuumos olvasztóberendezés felhasználása. Ilyen acélt ismertet pl. a 4 013 458 számú USA szabadalom. Ez az acél azonban viszonylag nagy szilícium- és karbontartalommal rendelkezik, ezért szerszámacél gyártására nem használható. Ezen túlmenően az ismertetett összetételi határok is meglehetősen szűkek, így az előállított acélminőség tulajdonságai meglehetősen szűk korlátok között mozognak. A jelen találmánnyal olyan martenzites öregített szerszámacél és az előállítására szolgáló eljárás kidolgozása a célunk, amelyek lehetővé teszik, hogy nagy szilárdságú, szívós és jól megmunkálható szerszámacélanyagok viszonylag tág összetételi tartományok mellett legyenek előállíthatok. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a martenzites öregített szerszámacél, amely legfeljebb 0,03 % karbont, 9-20 % nikkelt, 8—15 % kobaltot, 4-20 % molibdént, 0,3-1,6 % titánt, 0,05-0,6 % alumíniumot és legfeljebb 0,26 %-ban mangánt és szilíciumot, valamint vasat tartalmaz, az elmondottakon kívül tartalmaz még 0,002—0,006 % bőrt, 0,02—0,06 % cirkoní és 0,03— 0,15 % cériumot is. Ezeket a járulékos ötvöző-5 10 15 20 25 30 35 40 45 5C 55 60 65 2
