166803. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés rúdalakú, kis széntartalmú szerkezeti acélok folyamatos hőkezelésére
166803 8 a nagyfrekvenciás tekercsben elég magasra kell ahhoz felmelegíteni anélkül, hogy az eltelt rövid idő után a hőmérséklet kiegyenlítési tartományban a t = t^ időpontot elérje. A gyakorlatban ezt az időpontot, illetve hőmérsékletet meghatározott átmérőjű rúdra az előtolási sebesség, a frekvencia és a teljesítmény figyelembevételével kell kiszámolni. így például a magtérfogathoz képest igen vékony kérget lehet igen magas hőmérsékletre (jóval az Ac3 pont fölé) hevíteni, vagy esetleg vastag kérget lehet olyan hőmérsékletre melegíteni, amely nem esik messze (50—200 °C-ra) a t2 időponthoz tartozó hőmérséklettől (1. ábra). A továbbiakban néhány példát ismertetünk az 1., 2., 3. és 4. táblázatok segítségével. A táblázatokban különböző keresztmetszetű rudakra vonatkozóan tüntettük fel a mechanikai tulajdonságoknak a találmány szerinti eljárás hatására történt megváltozását. Valamennyi anyagot az 1. ábrán t = t2 -vel jelölt időpontban hűtöttük le. Az ^4-val jelölt értékek a kiindulási anyag tulajdonságait mutatják. A I-vel jelölt értékek viszonylag gyengébb hűtéssel (33—5 at nyomású vízzel) elért eredményeket, a II-vel jelölt értékek intenzívebben hűtött (7—12 at vízzel) anyagok tulajdonságait szemléltetik. Az 1. táblázatban megadott mechanikai tulajdonságokhoz a következő adatok tartoznak: Kiindulási állapot (A) Összetétel szobahőmérsékletű, melegen hengerelt 0,16% C, 0,9% Si, 0,52% Mn továbbá vas és a szokásos szennyezők 6 mm 2 másodperc 4 ata, 8 liter 1 kg acélhoz 8 ata, 26 liter 1 kg acélhoz Átmérő a tekercsben töltött idő hűtés I II a hűtőtartományban tartózkodás ideje 0,5 másodperc Az I hűtésnél a rúd felületének hőmérséklete röviddel a hűtési tartomány elhagyása után még körülbelül 60 °C volt. Az 1. táblázatból jól látható, hogy növekvő kiegyenlítődési hőmérséklet mellett (t2 = 700 °C ->-850 °C) a szilárdsági tulajdonságok nagy mértékben javulnak, és ugyanakkor a nyúlási tulajdonságok is viszonylag jók. 800 °C-os kiegyenlítődési hőmérséklet esetén például a találmány szerinti eljárással hőkezelt acél szakítószilárdsága 75,5 kg/mm2 , nyúlása pedig d10 = 12,1%. További jelentős javulás érhető el a széntartalom és mangántartalom kismértékű növelésével (3. táblázat). Ekkor 800 °C-os kiegyenlítődési hőmérséklet mellett a 12 milliméter átmérőjű rúd szakítószilárdsága 93 kg/mm2 , nyúlása pedig ő10 = 11%..A kéreg keménysége ennél a rúdnál 359 HV, a mag keménysége 300 HV. Ezek a keménységi értékek átlagértékek, minthogy az alacsony ausztenitesítési hőmérséklet és a rövid ausztenitesítési idő következtében mind a teljes keresztmetszetben, mind pedig az egyes szemcsékben igen heterogén szerkezet alakul ki. Amint az 1. táblázatból kitűnik, a szakítószilárdság jelentős növekedése jelentős keménységnövekedéssel jár együtt mind a rúd kérgében, mind pedig a magban. A megadott keménységértékek nyolc mérésből átlagolt értékek. Az egyes mérések szórása igen nagy lehet, a legnagyobb érték a legkisebb mért értéknek több mint kétszerese. A találmány szerinti eljárással a következő minimális szilárdsági tulajdonságok érhetők el: 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 szakítószilárdság: nyúlás egyenletes nyúlás <rB = 70 kg/mm 2 *io = H.0% 4 =5,0%. A találmány szerinti eljárással elérhető eredmények jobb behatárolása érdekében még a következő példákat ismertetjük. 750—850 °C kiegyenlítési hőmérséklettartományban kétféle huzalt kezeltünk. Az első huzal 6 mm átmérőjű, összetétele 0,21% C, 0,61% Mn, 0,16% Si volt. A második huzal átmérője 8 mm, összetétele 0,21% C, 0,7% Mn és 0,17% Si volt. A 750, 800 és 850 °C-on kapott mechanikai tulajdonságok értékeit a második táblázatban tüntettük föl. A felmelegítés sebessége 300 °C/sec fölött volt, a hűtési idő pedig 1 másodpercnél kisebb volt (2. tábl.). A fenti széntartalom mellett a legelőnyösebb feltételek között végzett kezeléssel nyert átlagértékek: szakítószilárdság folyáshatár nyúlás (TB = 90 kg/mm 2 vagy annál nagyobb, «Tg = 70 kg/mm2 vagy annál nagyobb, ^io == 8% vagy annál nagyobb, egyenletes nyúlás <5g = 4% vagy annál nagyobb. Az ismertetett összefüggések arra a feltevésre vezetnek, hogy jelen esetben olyan folyamatok lejátszódásáról van szó, amelyeknél a kristályszerkezet inhomogenitásai nagy szerepet játszanak. A kezelt hipoeutektoidos acélokban a lehűtés során a y—« tartományban ismert módon kiválási folyamat játszódik le a vas—szén állapotábra GOS vonala mentén. Ennek megfelelően a GP vonal mentén ferritkiválás lép fel. A megmaradó ausztenit szénben feldúsul egészen az S perlitpontig, majd a perlitvonal mentén perlitté alakul át. A találmány szerinti eljárásnak megfelelően gyorsan felhevített anyagban az ausztenites átalakulás hőmérséklettartományában eltöltött rövid idő alatt olyan szerkezeti változás megy végbe, amelyben a széntartalom kiegyenlítődése nem mehet végbe. A tulajdonságokat úgy lehet kialakítani, hogy csak a perlitet alakítjuk át ausztenitté. Lehet némi járulékos ferritátalakulást megengedni, feltéve, hogy az így képződött ausztenit szénben szegényebb, mint egy diffúzióval kialakult egyenletes széneloszlású ausztenit. A találmány szerint alkalmazott lehűtés a szénben gazdag részeket nagy szilárdságúvá alakítja, amikor is martenzitképzódés csak kis mértékben lép fel. Ezzel egy differenciált szerkezet alakul ki, amely együtt rendkívül előnyös mechanikai tulajdonságokat különösen szilárdság és nyúlás vonatkozásában — eredményezhet. Ez a találmányi gondolat vezetett az eljárás kialakításához. 4
