175267. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acélok karbonizálására és edzésére ciánmentes sóolvadékban
3 175267 4 úgy tudjuk szabályozni, hogy a karbonizálás hőmérsékletén (900—960 °C) óránként 0,03—0,5 mm rétegű karbondiffúzió megy végbe, míg az edzés hőmérsékletén (850-880 °C-on) nem következik be dekarbonizáció, sőt egy minimális karbonizáció is végbemegy (0,1 mm/óra). Az eddig ismert cementálósóknál 900 °C alatt már dekarbonizált a sóolvadék. Cementálási folyamat ismertetése A cianidmentes sók alkalmazásához megfelel minden olyan kemence, amely 1000 °C-ig felfűthető és ± 15 °C-on belül szabályozható. A kemence lehet gáz, olaj vagy elektromos fűtésű. A tégely anyaga lehet kis karbontartalmú ötvözetlen, vagy erősen ötvözött acél is, öntött- vagy hegesztett kivitelben. Alkáli-, és alkáli-földfém karbonátjait és kloridjait, alkálihidroxidot, továbbá bórkarbidot, szilíciumkarbidot, ferroszilíciumot és grafitot adott arányban tartalmazó keveréket lassú melegítéssel beolvasztunk. Az első beolvasztásnál a termokémiai reakciók következtében sok szénmonoxid és széndioxid képződik, ami a fürdőt habosítja. Hirtelen adagolás esetén a só kifuthat a tégelyből Ennek elkerülése érdekében a következőt kell szem előtt tartani: — beindítjuk a fűtést, a tégelyt kb. 800 °C-ra előmelegítjük és megkezdjük a só adagolását egyenletes kis adagokban úgy, hogy a fürdő hőmérsékletét 10—20 °C-al emeljük minden egyes adag rtán. A fürdő hőmérséklete kb. 6—8 óra alatt éri él a 900-930 °C üzemi hőmérsékletet, — az üzemi hőmérsékleten addig járatjuk a fürdőt, amíg a habosodás megszűnik, — ezután kémiai úton titrimetriásan meghatározzuk a fürdő nátriumoxid tartalmát és ha az elérte a 105?-ot, akkor megkezdhetjük a cementálási munkát. A fürdőbe mindig 200—400 JC-ra előmelegített munkadarabokat tegyünk. Az előmelegítést részben a munkadarabok felületén maradt tisztátalanságok (nedvesség, olaj stbeltávolítása, részben a cementáló fürdő túlzott visszahűlésének és a só fröccsenési veszélyének elkerülése céljából alkalmazzuk. Mint minden cementálási technológiánál, a karbonizálást itt is szénmonoxid végzi a következő reakció szerint: 3Fe+2CO->-Fe3C-t C02 A cementáló aktív szénmonoxid egy egyensúlyi reakció szerint (Boudouard féle reakció) szénből és ■széndioxidból képződik: C+C02->2C0 A széndioxid karbonátok, a szén pedig karbidok termikus bomlásából képződik: Na2C03-> Na20+C02 SiC-* Si+C BiOa-MB-BC Fe4Si3"> 4Fe+3Si Az említett adalékanyagok ezeknek az egyensúlyi reakcióknak szabályozásával biztosítják, hogy az olvadék nem okoz túlcementálódást (ami a ciános fürdőknél elég gyakori), a karbondiffúzió egyenletes és dekarbonizáció sem következik be (ami a jelenleg ismert ciánmentes sóknál elég gyakori). Ebben a fürdőben üzemi körülmények mellett évek óta cementálunk ötvözetlen, szénszegény acélból készült munkadarabokat (pl. szerszámgépek tengelyeit, perselyeket stb.) és ötvözött acélból készült nagy igénybevételnek kitett munkadarabokat (pl. fogaskerekek, lamellák stb.) is. Egy jól működő fürdőben átlag 0,3 mm-es réteg képződik óránként. Az elérhető maximális rétegvastagság 2 mm (1. ábra). A kívánt rétegvastagság elérése után a munkadarabokat az előírásnak megfelelően edzik. Az elérhető keménység 58-62 HRc (Rockwell). A sófürdő teljesítményére jellemző, hogy pl. egy 35/50-es tégelyben, amelyben kb. 70—80 kg só van, 50 kg anyag berakása esetén, 0,8—1 mm rétegvastagság eléréséhez a tapasztalat alapján 2,5—3 kg só szükséges. Ebben a mennyiségben már a kihordási só-veszteség is benne van. A só-veszteség územközbeni pótlását úgy végezzük, hogy először egy előmelegített salakoló kanállal leszedjük a felszínen úszó szilárd salakot és csak azután adagoljuk be a friss sót. Edzési folyamat ismertetése A cementálásnál alkalmazott sófürdő úgy használható dekarbonizáció mentes hevítésre és egy minimális cementálásra, ha a hőmérsékletet 900 °C alá csökkentjük. Másik megoldás, ha a só összetételét változtatjuk. Ilyenkor olyan összetételű só-olvadékot alkalmazunk, amely kevesebb nátriumsót és több káliumsót tartalmaz, valamint a karbid-tartalom a megadott alsó határértékhez esik közel. A végbemenő termoreakciók hasonlóak a cementálásnál leírtakkal. Az edzés üzemi hőmérséklete 830- -900 °C, optimálisan 850—880 °C. A két folyamat ismertetésére egy-egy példát említünk. 1. példa (cementálás) 3,9 sr. káliumkarbonát, 2,2 sr. káliumklorid, 59,8 sr. nátriumkarbonát, 22,4 sr. nátriumklorid, 0,5 sr. bórkarbid, 0,8 sr. nátriumhidroxid, 1,0 sr. ferroszilícium, 8,1 sr. szílíciumkarbid és 1,3 sr. grafit keverékét az előzőekben leírtak szerint beolvasztunk és a fürdőt a hőmérséklet lassú emelésével bejáratjuk. A bejáratott fürdőbe a 200-400 °C-ra előmelegített munkadarabokat behelyezzük és 930—960 °C-on cementálunk. (Pl. Cr 80-as anyagból készült fogaskerekek vagy C—10 ill. C—15-ös 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
