171531. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cementált alkatrészek edzésére
171531 3 4 közülük leginkább mind a magrészek, mind a kéreg anyagának együttesen legjobb tulajdonságait. A kettős edzés azonban bonyolult és drága, emellett a darabok a sok hevítés következtében vetemednek, esetleg revésednek. Az eddigi, egyszerűbb eljárásokkal viszont nem biztosíthatók a mag és a kéreg egyidejűleg legjobb tulajdonságai. Találmányunk szempontjából lényeges, hogy a betétből való edzés egyik legnagyobb problémája a szövetszerkezeti részleteken túlmenően az, hogy a darabokon könnyen keletkeznek repedések. A repedések létrejöhetnek közvetlenül az edzés során, vagy az edzést követően csak egy bizonyos idő múlva, minden külső beavatkozás nélkül. Esetenként azonban csak a végső méretre való köszörüléskor utalnak indokolatlanul jelentkező, látszólag köszörülési eredetű repedések arra, hogy az alkatrészben megengedhetetlenül nagy belső feszültségek maradtak vissza. A folyamatok beható, fémtani elemzésével kimutatható, hogy a belső feszültségek (s értelemszerűen, az ezek nyomán tapasztalható repedések) főként annak a következményei, hogy a szobahőmérsékletre való közvetlen edzéskor a kérgi részek előbb alakulnak át, mint a mag. A mag időrendben későbbi, térfogatnövekedéssel járó átalakulása belülről feszíti a már szilárd, képlékeny alakváltozásra képtelen, martensites felületi réteget, s csak a konkrét körülményektől függ, hogy a keletkező húzófeszültségek meghaladják-e a kéreg szilárdságát, vagy sem. A találmányunk szerinti eljárás célja, hogy viszonylagosan optimális szövetszerkezetet hozzon létre mind a kéregben, mind a magban, s ezenkívül messzemenően elkerülje a repedés veszélyét magában hordozó belső feszültségek keletkezését. A találmány alapja az a felismerés, hogy az austenitesítést követő hűtés célszerű megválasztásával a kéreg és a mag átalakulási sorrendje felcserélhető, s az átalakulás módja ezzel egyidejűleg az eddiginél kedvezőbbé tehető. A találmány szerinti eljárás alkalmazásakor a cementált alkatrészeket a cementálás hőmérsékletéről, vagy egy a cementálást követő újabb, a magrészek karbontartalmának megfelelően választott hőmérsékletű austenitesítés hőmérsékletéről előbb egy a magrészek anyagának Ms -hőmérséklete (350-450 C°) és a kéreg anyagának Ms -hőmérséklete (70-350 C°) közötti, előnyösen a kéreg Ms -hőmérsékletét 0-30 foknyira megközelítő hőmérsékletre hűtjük, itt az alapanyag átalakulásának befejezéséig, legfeljebb azonban a kéreg átalakulásának kezdetéig hőntartjuk, majd célszerűen egy edző hatású hűtőfolyadékban szobahőmérsékletre hűtjük. A találmány szerinti eljárás foganatosítási módját a BC3 jelű, betétben edzhető, szabványos magyar acél elvi jelentőségű példáján érzékeltetjük. Egy konkrét adag vegyi összetétele a következő volt: C Mn Si Cr 0,20 1,00 0,30 l,10súly% Cementáláskor egy kb. 1 mm vastag felületi réteg (a leendő kéreg) karbontartalma 0,8% C-re növekedett. A mag és a kéreg izotermás jellegű átalakulási diagrarrjának elvi vázlata a 2. ábrán (Fig. 2.) látható. A vaAag vonalak a kéreg, a vékonyak a mag anyagára vonatkoznak. A3m a mag átalakulási A 3 -hőmérséklete. Ai m) k, jelenti mind a mag, mind a kéreg perlites átalakulásának egyensúlyi hőmérsékletét (a kb. eutektoidos karbontartalmú kéregnek nincsen külön 5 A3 -hőmérséklete!). M sm a mag, M s k a kéreg rnartensites átalakulásának kezdő hőmérséklete. A teljesség kedvéért megemlítjük, hogy a rnartensites átalakulásnak gyakorlatilag nincsen időszükséglete, az, hogy az austenitnek mekkora hányada alakul 10 martensitté, csak a túlhűlés nagyságától függ. A gyakorlatilag teljesen rnartensites átalakuláshoz az acélnak az Ms -nél legalább 200°-kal kisebb hőmérsékletre, legalább az ún. Mf hőmérsékletre kell hűlnie, mielőtt más jellegű átalakulások megkezdődnének. 15 Ugyancsak közbevetőleg állapítjuk meg, hogy az acélok Ms -hőmérsékletét dilatométeres, mágneses vagy metallográfiai módszerrel szokták meghatározni. Az Ms -hőmérsékletnek az összetételből való számítására azonban különböző képletek is ismeretesek. 20 Verő akadémikus az alábbi képletet közölte [Acta Techn. Hung. 19 (1957) 193. old.]: Ms C° = 520-(360-50C)C-33Mn-l lSi-22Cr. .., 25 A „C", „Mn", „Si" és a „Cr" itt az acél megfelelő alkotóinak súlyszázalékban kifejezett mennyiségét jelenti. A képlettel esetünkben adódik, hogy Msm = 520-(360-50 • 0,2) • 0,2-33 • 1,00-30 -11 -0,30-22 • 1,10 =«390 C°, illetve Msk = 520-(360-50 • 0,8) • 0,8-33 • 1,00-35 -11- 0,30-22 • 1,10 * 204 C°. Kitűnik tehát, hogy a kéreg anyagának Ms -hőmérsékletén, a 2. ábra Ms k-hőmérsékletén a mag anyaga a saját Msm -hőmérsékletéhez képest 40 Msm -M sk = 390-204 = 186° -nyival van túlhűtve. Ilyen körülmények között a mag austenitjének legalább 95%-a alakulhat át martensite-45 sen a kéreg Ms-hőmérséklete fölött (vö. Verő: Az ipari vasötvözetek metallográfiája. A Vaskohászati Enciklopédia IX/1 kötete, Akadémiai Kiadó, Budapest I960., 309. old.). Az eddigi hőkezelési módoknál a mag mégsem alakul át időrendben a kéreg előtt, mert 50 edzéskor a felület, azaz a kéreg sokkal gyorsabban hűl, mint a belső részek. Ezért nem szabad a találmányunk szerint a darabot közvetlenül szobahőmérsékletre hűteni, hanem csak a 2. ábrán Te -vel jelölt, az Msif-hőmérsékletet megközelítő hőmér-55 sékletre. így a kéregben a gyors hűtés ellenére sem indulhat meg az átalakulás martensitesen. A 2. ábrán leolvashatjuk, hogy a Te hőmérsékleten csak t e idő elteltével kezd az austenites állapotban túlhűlt kéreg bainitté alakulni. Példánkban tehát ennyi idő áll 60 rendelkezésünkre ahhoz, hogy a darab belső részei az Msm alá hűljenek, s akár martensitesen, akár bainitesen átalakuljanak. Méréseinkből tudjuk, hogy a te időtartam a példánk szerinti acélnak 210 C°-ra való hűtésekor 14 percnyire adódik. Ennyi idő már 65 bőségesen elegendő ahhoz, hogy a szokásos méretű l
