168954. lajstromszámú szabadalom • Eljárás legföljebb 0,5% széntartalmú ötvözetlen acélokból készült munkadarabok kombinált nemesítő hőkezelésére
5 168954 6 találmány szerinti kombinált nemesítő hőkezelést az különbözteti meg az ismert eljárásoktól, hogy a. kezdeti hőmérsékletről a közbenső hőmérsékletre olyan lehűlési görbe mentén hűtünk, amely a kezdeti hőmérsékletről adott időpontban kiindulva az átalakulás kezdetére jellemző C-görbék burkoló görbéjét érintő egyenes túl esik és így a burkoló görbe orrát, illetve a perlit és bainit mezőt határoló görbét két pontban átszeli, a munkadarabot pedig a szobahőmérsékletre hűtés előtt mindaddig e közbenső hőmérsékleten tartjuk, amíg az ausztenit legalább részben bainitté (izotermás) nem alakul át. A szívós, kemény szövetszerkezet kialakulásában, valamint a vetemedések és elhúzódások elmaradásában megnyilvánuló nemesítő hatást, amelyet kísérleteink igazolnak, a következő módosulásoknak tulajdoníthatjuk: Amint a lehűlési görbe belép az átalakulás kezdetére jellemző C-görbék burkoló görbéje által határolt mezőbe, megkezdődik az ausztenit átalakulása bainitté, illetőleg perlitté és bainitté, tehát szívós szövetelemekké. A teljes ausztenit mennyiség azonban nem tud ilyen módon átalakulni perlitté és bainitté, mert a lehűlési görbe a burkoló görbe, ill. a perlit és bainit mezőt határoló görbe újbóli metszésével kilép ezekből a mezőkből. A még át nem alakult ausztenit tehát ebben az alakban mindaddig tovább hűl, amíg a lehűlési görbe a martenzitképződés kezdetére jellemző hőmérséklet vonalát nem metszi. Ebben az esetben, valamint ha a lehűlési görbe a martenzitmezőbe lép, az ausztenitátalakulás kezdetét veszi, de ekkor az ausztenit a közbenső hőmérséklettől függő mértékben hirtelen martenzitté, tehát kemény szövetelemmé alakul át. Az az ausztenzit mennyiség, amely a közbenső hőmérsékleten nem válik martenzitté, a hőntartás során ugyancsak bainitté (izotermás bainit) alakul át. Ily módon tehát végeredményben bainitből és martenzitböl, vagy perlitből, bainitből és martenzitböl álló szövetszerkezetet kapunk, aminek megfelelően a munkadarab szívós és kemény, ugyanakkor a szövetszerkezet a gyors lehűtés következtében finomszemcséjű lesz. A martenzit átalakulát megelőző perlit- és bainitképződés pedig megakadályozza, hogy a munkadarab a hőkezelés során elhúzódjék vagy vetemedjék. Kísérleteink során célszerűnek bizonyult, ha a közbenső hőmérséklet 150-5Ó0C°, ezen a hőfoktartományon belül ugyanis a megadott összetételű kis széntartalmú ötvözetlen acélokban a kívánt ausztenit-martenzit átalakulás gyakorlatilag mindig végbemegy. A munkadarabot a közbenső hőmérsékletről az ausztenit teljes átalakulása előtt is lehűtjük szobahőmérsékletre, amivel a hűtési időt lényegesen megrövidíthetjük. A találmány további részleteit a rajz alapján ismertetjük, ahol: Az 1. ábra a találmány metallográfiai sajátosságait föltüntető elvi hőfok-idő diagram. A 2-10. ábrák különféle munkadarabokat tüntetnek föl, amelyek a találmány szerinti kombinált nemesítő hőkezelésnek vethetők alá. 5 A rajz 1. ábráján látható elvi diagram X-tengelyére az időt vittük föl (időtengely) másodpercekben (sec), Y-tengelyére (hőfoktengely) pedig a hőfokokat (C°). Az ausztcnitmező alsó határát önmagában ismert módon Ac., hőfokhoz tartozó 10 vízszintes vonal jelzi. M hőfokhoz tartozó vonal a martenzitképződés kezdetére jellemző hőfokhatár. I görbe az átalakulás kezdetére jellem/ő és a szén tartalom szerint különböző, de elvi rajzon föl nem tüntetett C-görbék burkoló görbéje, illetőleg a 15 perlit és bainit mező határoló görbéje. Mint látjuk, az 1 görbe közelesik az Y-tengelyhez, ami jellemző a 0,50 százaléknál kisebb széntartalmú ötvözet len acélokra és ezek ausztemperálását, illetőleg martemperálását gyakorlatilag lehetetlenné teszi. II görbe 20 az átalakulás befejeződésére jellemző, de az elvi rajzon ugyancsak föl nem tüntetett C-görbék burkoló görbéje. A találmány szerinti kombinált nemesítő hőke-25 zelésnél a munkadarabot önmagában ismert módon ugyancsak az Ac3 hőfoknál magasabb >Ac 3 hőfokra kell izzítanunk, hogy anyaga ausztenitté alakuljon át. A találmány szerinti eljárás értelmében azonban erről a hőmérsékletről a munkadara-30 bot úgy kell lehűtenünk, hogy a lehűlésre jellemző Q-görbe az I burkoló görbét átszelje. Láthatjuk, hogy a lehűtés ennek a föltételnek csak akkor tehet eleget, ha a lehűlési Q-görbe az 1. ábrán a kezdeti >Ac3 hőmérsékletről adott t Q időpontban 35 kiinduló és az I burkoló görbe orrát (T érintkezési pontban) érintő Q, egyenestől jobbra halad el. Ha a lehűlési Q-görbe a Qi egyenestől a rajzon balra haladna, az úgynevezett módosított martem-40 pérálás esetével volna dolgunk. Éppen az elvi rajzból látható, hogy ez az adott széntartalmú ötvözetlen acélok esetén kivihetetlen, mert a lehűtésnek gyakorlatilag zérus idő alatt kellene végbemennie. 45 Ezzel szemben a lehűlési Q-görbe áthaladása a Q! egyenestől jobbra azt jelenti, hogy a Q-görbe az I burkoló görbét két Ai és Bj, illetőleg A2 és B2 pontban metszi. Az Ac 3 hőfok fölött 50 keletkezett ausztenit az Ai, illetőleg A2 pontnál ugyan megkezdi átalakulását perlitté és bainitté, vagy csak bainitté, mielőtt azonban teljes mennyiségben átalakulhatott volna, a lehűlési Q-görbe a Bi, illetőleg B2 pontnál kilép az átalakulási 55 mezőből. Az ausztenit át nem alakult része tehát most a martenzitmezőbe eső közbenső MQ hőmérsékleten hirtelenül martenzitté alakul át. A még át nem alakult ausztenit akkor lesz bainitté (izotermás bainit), amikor a lehűlési Q-görbének a 60 közbenső MQ hőmérséklethez tartozó vízszintes állandó hőmérsékletű szakasza az I burkoló görbe M vonal alatti szakaszát metszi (Dpont). Amint a hontartás a közbenső MQ hőmérsékleten tovább tart, az ausztenit még át nem alakult része 65 izotermás bainitté alakul. Ez az átalakulás addig 3
