201809. lajstromszámú szabadalom • Kerékféltengely és eljárás előállítására
HU 201809 B 5 6 Kiindulva az említett 1541 jelű acél összetételéből és részben figyelmen kívül hagyva azt a hagyományos tanítást, amely szerint ha mind a mangán, mind a karbontartalmat növeljük, az acél túlságosan felkeményedik, azt találtuk, hogy amennyiben 5 a karbontartalmat egy kicsit még tovább emeljük és a mangán tartalmat valamelyest csökkentjük, ugyanakkor egy kevés krómot adunk az ötvözethez, egy olyan új ötvözetet nyerünk, amely kiváló felkeményedési tulajdonságokkal rendelkezik. Ennek az 10 SAE/AISI1541M jelű acélnak az összetétele a következő: Összetevők tömegszázalékos összetétel karbon 0,40-0,48 mangán 1,35-1,65 króm 0,00-0,23 szilícium 0,16-0,30 kén 0,020-0,045 foszfor max. 0,35 nikkel 0,00-0,20 réz 0,00-0,15 15 20 Az ötvözetben levő nikkel és réz mennyisége 25 megfelel az ilyen acélokban szokásosnak. Hasonlóképpen a szilícium, kén és foszfor is általában alkotója az ilyen típusú alkotóknak. Az alumínium 0,025 és 0,05 tömeg% közötti mennyisége a megfelelő finom (ASTM 5-8) szemcseszerkezet elérését szol- 30 Az is kitűnt, hogy az ideális kritikus átmérőtartomány ugyancsak meghatározó a találmány szerinti eljárással, közbenső lágyító hőkezelés nélkül előállított kerék féltengelyek tökéletesen megfelelnek a szilárdsági és kifáradási követelményeknek, a keménységi jellemzők pedig nem elengedhetetlenek ennek megvalósításához. Gyakorlatilag a 44 és 52 mm átmérő közötti tartományban az ideális átmérő 53 és 66 mm között van. Ha tehát ezt az ideális átmérőtartományt is figyelembe vesszük, kiküszöbölhető az az egyébként is ritka eset, hogy valamennyi elem a tartomány alsó vagy felső határának közelében kerül az ötvözetbe. Az ideális átmérő meghatározásához az említett acél esetében a karbon, mangán, nikkel, króm, molibdén, réz és szilícium szorzótényezőit vesszük figyelembe. Az alumínium szorzótényezője 1-es lenne a jelen esetben, ezen ötvöző csupán a szemcsefinomság szempontjából lényeges. A foszfor és kén szorzótényezőit ugyancsak mellőzhetjük a számításnál, minthogy ezek az elemek egymás hatását közömbösítik ebből a szempontból. A foszfor szorzótényezője ugyanis 1,03, míg a kéné 0,97. Az 53 és 66 mm között ideális átmérőtartomány meghatározásánál a „Hardenability Prediction Calculation for Wrought Steels: by Caterpillar, Incorporation” című kiadványt használtunk. Ha valamennyi ötvözőelem minimális és maximális értékét figyelembe vesszük, a szorzótényezők a következők: Minimális érték Maximális érték tömeg% szorzótényező tömeg% szorzótényező karbon 0,40 0,213 0,48 0,233 mangán 1,25 5,765 1,61 7,091 króm 0,0 1,0 0,23 1,497 szilícium 0,16 1,112 0,30 1,21 molibdén 0,0 1,0 0,15 1,45 nikkel 0,0 1,0 0,20 1,073 réz 0,0 1,0 0,15 1,06 gálja. Távolság Tc Ha a legkisebb értékekhez tartozó szorzótényezőket vesszük figyelembe, az ideális átmérő Dl = 35 mm, ami lényegesen alacsonyabb, mint az 53 mm-es minimális átmérő. Hasonlóképpen, ha a legmagasabb értékekkel számolunk, az ideális átmérő 125 mm lenne, ami szintén kívülesik a megengedett 66 mm-es felső határon. A fentiekben túlmenően még kiköthető egy minimális keménységi gradiens, egy maximális magkeménység és egy maximális keménység egy meghatározott mélységben, továbbá a felületi keménységtartomány. A megfelelő szilárdsági és kifáradási tulajdonságokhoz Rc = 35 maximális magkeménység, Re = 40 maximális keménység 12 mm mélységben és egy Rc = 52-59 felületi keménységtartomány szükséges. A minimális keménységi gradiens a következő kell legyen: 2,54 mm 52 5,08 mm 52 7,62 mm 45 10,16 mm 33 12,60 mm 22 A szükséges felkeményedéshez célszerű a kerék féltengelyeket az indukciós hevítés és edzés után 180 °C-ot nem meghaladó hőmérsékleten temperálni 1172-2 órát. Ezen kívül még az a megszorítás érvényes, hogy a maradó feszültségek elkerülése érdekében a temperáló hőkezelést célszerű az indukciós hevítés és edzés után legfeljebb 2 órán belül elvégezni. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 45 50 55 60 Távolság 1,27 mm Tc 52 65 1. Kerékféltengely karbont, mangánt és szilíciumot tartalmazó ötvözetből, amely 132300-176400 4
