146134. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a szilárd fázisban végbemenő hőkezelés meggyorsítására

Megjelent: 1960. február 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.134. SZÁM 80. b. 8. OSZTÁLY — KO-1322. ALAPSZÁM Eljárás a szilárd fázisban végbemenő hőkezelés meggyorsítására Dr. Korach Mór műszaki egyetemi tanár, Budapest A bejelentés napja: 1958. szeptember 12. Ismert hőtechnikai tény, hogy a hő véges sebességű terjedése valamely hőkezelt testben csak végtelen hosszú idő alatt vezet teljes hőmérsékletegyensúlyra. Ennek ugyancsak ismert következménye, hogy minél nagyobbak a hőkezelt test méretei, annál lényegesebb különbségek mutatkoznak a kezelt testben a felülettől a test magva felé, ami feszültségekre vezet, sőt néha a test a hosszú hőkezelés folytán ez okból használhatatlanná válik. Ezért a hőkezelés idejét annál jobban kell meghosszabbítani, minél nagyobb méretű a test. A gyors hőkezelés lehetősége ugyanis, a hőterjedés léptékhatása következtében, a test méretével csökken. Márpedig a gyors hőkezelés néha gazdasági okokból, pl. a hőfogyasztás csökkentése céljából, de néha technológiai okokból, pl. az, anyag bizonyos, egyes esetben a hosszabb hőkezelés okozta káros tulajdonságainak elkerülése céljából indokolt. A találmány célja a hőkezelés meggyorsítása és ezzel a lassú hőkezelés hátrányainak kiküszöbölése. A szilárd testekre alkalmazott, a hőkezelés meggyorsítását célzó találmány szerinti eljárás lényege az, hogy különböző összetételű, a testben kialakuló hőmérsékleteloszlásnak megfelelő zsugorodási középhőfokot igénylő masszarétegek alkotta testet teszünk ki a hőkezelésnek. Az egyes rétegek a hőkezelés folyamán egyúttal a végtermékben is megkívánt tulajdonságokat veszik fel. A találmány szerinti eljárással elért hatás érzékeltetésére tételezzük fel, hogy a hőkezelendő tárgy jelentős, pl. d vastagságú porcelánlemez, melynek normális (pl. h órás) hőkezelési idejét (1. ábra) egy tizedére (0,1 h órára) óhajtjuk csökkenteni (2. ábra). A lemezben a két esetben a hővezetés törvényei szerint az 1., illetve 2. ábra szerinti diagram által érzékeltetett hőmérséklet-eloszlás mutatkozik. A 2. ábra szerinti esetben a lemez magja nyilván még nem érhette el a porcelánszerkezetet, a mullitképződés, valamint a teljes zsugorodás még nem következhetett be és így a lemez magva, az AB sík mentén, likacsos maradt. Ennek következtében a lemez külső felülete jobban húzódik össze, mint a mag és ezért elreped, vagy ha ez nem is következik be, a lemez, pl. elektromos szigetelő célokra, belső likacsossága miatt már hasznavehetetlenné válik. Tételezzük fel, hogy a d vastagságú lemezt különböző masszarétegekből préseljük és ezek összetételét úgy választjuk meg, hogy a lemez magva 1150 C°-on, felülete 1350 C°-on, a közbenső rétegek pedig közbeeső hőfokon zsugorodjanak. Ha a CMD görbét (2. ábra) 50 C°-os részekre osztjuk, akkor az AB és PO síkok között 1350 C° —1150 C° = 200 C°-nak megfelelően négy réteget kapunk, amelyek mindegyikében a hőmérsékletkülönbség a réteg két oldalán már nem 200, hanem csupán 50 C°. Ha mármost minden egyes réteg összetételét úgy választjuk meg, hogy ez a hőfokkülönbség az egyes rétegeken belül technológiailag elfogadható, azaz gyakorlatilag jelentéktelen anyagszerkezeti különbségeket okozzon és a különböző rétegek egyúttal az egész tárgytól megkívánt anyagszerkezeti tulajdonságokkal rendelkezzenek, akkor a hőkezelés h idő helyett 1/10 h idő alatt megvalósítható. Hogy ez gyakorlatilag miként valósítható meg, arra szolgáljon útmutatóul a következő példa. Ismeretes, hogy a kovasav-földpát-kaolin rendszerben 1160 C°-ról 1280 C°-ig zsugorodó összetételek valósíthatók meg, a három nyersanyag mennyiségeinek kölcsönös arányaitól függően. Az ún. „zsugorodási távolság", v. La zsugorodási és lágyulási hőmérsékletkülönbség, a jó porcelánmasszáknál kb. 100 C°. Ezért ekkora hőmérsékletkülönbség gyakorlatilag egyenletesen zsugorodott porcelánmasszákat ad. Ha egy öt rétegből összetett porcelánlemezt készítünk, a következő táblázat szerint: Réteg Földpát % Kaolin % Kovasav % 1. 15 65 20 2. 25 35 40 3. 50 30 20 4. 25 35 40 5. 15 65 20