166607. lajstromszámú szabadalom • Ismétlődő hőlökésnek ellenálló, ferrites alapszövetű nagyszilárdságú öntöttvas és eljárás öntvények előállítására

166607 hatók létre. Az ilyen öntöttvas alkalmas bizonyos hőigénybevétel mellett történő üzemelésre. Az ötvözet szilárdsági tulajdonságai következtében alkalmas erősen ötvözött acélok, illetve vasötvözetek helyettesítésére. A vanádiummal ötvözött öntöttvasban diszperz karbidszemcsék vannak jelen, ami a szilárdsági tulajdonságokat javítja, ugyanakkor viszont a perlitkarbidos alapszövet következtében változatlanul fennáll a magas hőmérsékleten történő bomlás, és ezzel együtt a munkadarab tönkremenetelének veszélye. Célunk a jelen találmánnyal olyan vasötvözet kialakítása, amelynek ferrites alapszövete kiküszöböli a hőigénybevétel során bekövetkező szövetátalakuíás és az azt követő méretátalakulás veszélyét, ugyanakkor szilárdsági tulajdonságai lényegesen kedvezőbbek az ismert ötvözeteknél. Ugyancsak célunk a jelen találmánnyal olyan eljárás kidolgozása, amellyel a fenti ötvözetből öntvények állíthatók elő. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a ferrites öntöttvas 2,3—2,8% karbont, 4,2—5,2% szilíciumot, 0,3—0,8% mangánt, legfeljebb 0,5% ként és legfeljebb 0,5% foszfort tartalmaz, és öntési állapotban alapszövete legalább 80%-ban ferritből és finomelosztású, főként „D" típusú grafitporból áll. A találmány szerinti ötvözet előállítása során a megolvadt anyagot legalább egyszer 1550—1600 °C-ra túlhevítjük, majd 1250 °C-ra lehűtve Öntjük. Annak érdekében, hogy a már öntött állapotban is túlnyomóan ferritből álló alapszövetet teljes mértékben ferritté alakítsuk, célszerű, úgynevezett perlitbontó hőkezelést végezni. Ez azt jelenti, hogy az öntvényt, falvastagságtól függően 3—5 óráig 850 °C hőmérsékleten hőkezeljük. A hőkezelés után az alapszövet teljes mértékben ferritessé válik. Az 1250 °C-on vagy ez alatti hőmérsékleten történő öntést, ami általában nem megoldható, a találmány szerinti ötvözet igen jó formakitöltő képessége teszi lehetővé. Az alacsony hőmérsékleten történő öntés során viszont a ferrites öntöttvas rendkívül gyorsan megdermed, aminek következtében az eutektikus cellaszám jelentős mértékben megnövekszik. A perlitbontó hőkezelés után nyert ferrites alapszövetű öntöttvas további szövetátalakulásra képtelen, így sem temperszén, sem pedig martenzit sem képződhet, ezért nincsenek meg az okok, melyek repedéseket idézhetnének elő. A primeren túlnyomóan vagy teljesen ferrites alap. szövet miatt az ilyen anyagból készülő öntvények kérgesedés vagy keménységi egyenetlenség veszélye nélkül kokillában is gyárthatók, hiszen a döntően, vagy kizárólagosan ferrites alapszövet miatt nincs mód ledeburit képződésre. Ez a tény igen jelentős termelékenység növelésnek teremti meg az alapjait, hiszen a kokillában való gyártás jelentős eleven munka ráfordítást tesz megszüntethetővé. A találmány szerinti ferrites öntöttvas lökésszerű hőhatásra is érzéketlen, minthogy éppen a repedést előidéző szövetelem, a perlit hiányzik belőle. A ferrit és a primeren kristályosodott grafit pedig olyan szövetelem, amelyik hőhatásra szövetváltozással már nem tud reagálni, hiszen ezek egy vissza nem fordítható metallurgiai folyamat végtermékei. A kiváló hőállóságon túlmenően a találmány szerinti ötvözet öntöttvasaknál egyedülálló szilárdsági 5 tulajdonságokkal rendelkezik. Ennek oka — feltehetően — az öntés során kialakított különlegesen nagy eutektikus cellaszám. A nagy szilárdsági értékek mellett ugyanakkor nem számottevő a keménység növekedése, tehát az öntvények jól forgácsolhatok. 10 A találmány további részleteit kiviteli példa segítségével ismertetjük. Fémfürdőt állítunk elő az alábbi összetételben: 15 C Si Mn S P 2,42 5,12 0,58 0,098 0,096 súly% súly% súly% súly% súly% Csapolás előtt az olvadékot körülbelül 1570 °C-ra 20 hevítettük, majd az öntőüstben a fémfürdő hőmérsékletét 1240 °C-ig engedtük lehűlni és az öntést csak ekkor végeztük el. Az ötvözetből próbadarabokat öntöttünk. A próbadarabok mérete 20X50X150 mm volt. A próbadarabokat öt óra hosszat tartottuk 25 850 °C-ra hevített kemencében. A próbákból készített szabványos szakítópróbákkal végzett vizsgálatok eredményeképpen azt kaptuk, hogy az ötvözet szakítószilárdsága B=64 kp/mm2

. A keménységmérés eredménye: HB=253 kp/mm2

. 30 A szövetszerkezeti vizsgálatokból bebizonyosodott, hogy hőkezelés után az alapszövet 100%-a ferrit. A grafit 80%-a „D" típusú, 20%-a „E" típusú grafit volt. Megállapítottuk az ötvözet eutektikus cellaszámát 35 is. Az eredmény rendkívül meglepő vol: az eutektikus cellaszám értéke elérte a 2000 db/cm2 értéket. Mint ismeretes a közönséges öntöttvasak eutektikus cellaszáma általában 150—300 db/cm2

. Ez a rendkívül magas érték eredményezi nagyrészt az ötvözet 40 kiváló szilárdsági tulajdonságait. Az eutektikus cellaszám ilyen magas értéke azáltal érhető el, hogy az öntés előtt túlhevített fémfürdőben a kristályosodási magok teljesen feloldódnak és így mód nyílik az olvadék túlhűtésére, anélkül, hogy a kristályosodás 45 megindulna. Az alacsony hőmérsékleten történő öntés után a dermedés rendkívül gyorsan játszódik le, tehát nagyszámú kristályosodási központ jön létre, és rendkívül finom szerkezet alakul ki. A perlitbontó hőkezelés az ötvözet homogenitását tovább fokozza. 50 A találmány szerinti ferrites öntöttvas tehát alkalmazható minden olyan helyen, ahol közvetlen vagy közvetett (például súrlódásból adódó) hőigénybevétellel kell számolni. Alkalmas tehát nem csupán a példaként említett fékdoböntvények, hanem külön-55 böző kokillák előállítására is. Ugyancsak alkalmazhatók például az üvegiparban használt szerszámok anyagául, ahol a forró üveg rövid időközönként préselődik a szerszámüregbe. Az ilyen szerszámokkal végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy a találmány 60 szerinti ötvözetből készített formák 5—10-szer nagyobb élettartalommal rendelkeznek, mint a hagyományos szerszámok. Alkalmazható továbbá a találmány szerinti ötvözet minden olyan helyen, ahol nagy szilárdság és jó 65 megmunkálhatóság szükséges, illetve ennek megfe-2