191114. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alacsony C-tartalmú, lágymartenzites CrNi vízgépészeti acélöntvények hőkezelésére, illetve javító hegesztését megelőző és követő hőkezelésére
1 191 114 2 A találmány egy hőkezelési eljárás, amely alacsoiy széntartalmú (C 0,08 %) Cr-Ni (Cr = 11,5-13,5 %; Ni = 3,0—6,0 %; Mo = 0,4—1,0 %) lágymartenzites vízgépészeti acélöntvényeknél alkalmazható, mint például az USA ASTM A743-8IA szerinti C-6NM acélminőségnél; az NSZK DIN 17445 szerinti GX5CrNi 13.4 acélminőségnél; a francia NF A32-056 szerinti Z6CND1304M acélminőségnél. A találmány hőkezelési eljárás célja elsősorban az, hogy a gyártás és az üzemelés során jelentkező repedéseket kiküszöbölje, továbbá az eljárással elérhető magas szilái dsági-szívóssági és homogén szövetszerkezeti tulajdonságokkal kiváló kopási-kavilációs-korróziós ellenállást biztosítson. Az eljárás kiterjed ilyen acélöntvények esetleges üzemi kopásainak és repedéseinek előfordulásakor a javító hegesztések készítése előtt és után elvégzendő hőkezeléseire is. A 13 % Cr tartalmú öntött acélok nehéz hcgcszthetősége, továbbá sok esetben jelentkező elégtelen szívóssága, továbbá a 19 % Cr és 8—9 % Ni tartalmú öntött acélok magas ára miatt az utóbbi időben elterjedőben van a 13 % Cr és a 3-5—6 % Ni és 0,1 % C alatti lágymartenzites acélok alkalmazása. Ennél az acéltípusnál a járókerék öntvényeken a tapasztalataink szerint az üzem közben időszakosan elvégzett vizsgálatoknál több esetben repedéseket, igen nagy méretű kavitációs és eróziós kopásokat észleltek, amely gyakran azonnali kiselejtezésüket tette szükségessé. E hibák elsősorban a szövetszerkezet inhomogenitásával magyarázható, nevezetesen azzal, hogy az ideális — a megeresztés során a lágy nrartenzitből képződő - homogén szferoidites szerkezettől eltérő mikrostruktúra észlelhető, amely jelentős mennyiségű maradék ausztenitet, deltaferritet (általában tűs jelleggel), bainitet, továbbá a megeresztés során újraképződött ausztenitet tartalmaz. Ennek oka a különféle tanulmányok és egyéb források által ajánlott magas hőmérsékletű (930—1050 °C) normalizálás, továbbá ugyancsak magas hőmérsékletű (600-650 °C) megeresztés. A magas normalizálási hőmérséklet, amely növeli a deltaferrit képződésének esélyeit, továbbá az Mv hőmérséklet csökkenése miatt a maradék ausztenit mennyiségének emelkedését okozza, a magas (Acr feletti) megeresztési hőmérséklet pedig az újraképződő ausztenit mennyiségét emeli. A vonatkozó irodalmi utalások az Aci hőmérsékletét ugyan 580—620 °C között adják meg, saját (dilatométeres) vizsgálataink alapján azonban bizonyos esetekben az előzetes hőkezeltségi állapottól, azaz az oldott és kivált C mennyiségétől, továbbá a kémiai inhomogenitásoktól függően az átalakulás már 560—570 °C-on megkezdődik. A működés során elsősoban a maradék ausztenit és kisebb mértékben az újra képződött ausztenit is az igénybevétel hatására részben martenzitté alakul át. A kopás is lehetővé teszi a maradék ausztcnilrészck fajtérfogatának növekedését, ezzel az átalakulást is martenzitté. A fázis átalakulásból adódó feszültségek, továbbá a saját feszültségek kritikus több tengelyű feszültségi állapot létrehozásával a repedések kialakulását, illetve továbbterjedését elősegítik. A képződött martenzitszigetek igen rossz korróziós tulajdonsággal rendelkezik, határai mentén feszüllscgi — korróziós mikrorepedések képződhetnek, amelyek a kopás előrehaladtával a martenzit blokkok kiforduiását segítik elő, felgyorsítva ezzel az eróziós és kavitációs kopást. A találmány szerinti hőkezelési eljárás alapvető felismerése abban áll, hogy a hőkezelés utáni szövetszerkezet homogén szferoidites jellegének a biztosítása a döntő. Ennek teljesülése biztosítja ugyanis a kiváló mechanikai — elsősorban szívóssági — korróziós és kopásállósági tulajdonságokat, továbbá a jó hegeszthetőséget. A homogén finom szferoidites szövetszerkezelet egy hőkezelési sorozattal biztosítjuk. A találmányi hőkezelés legfontosabb jellemzője elsősorban az, hogy nem az Ac3 átalakulás befejező hőmérséklete feletti lehűtésből áll, hanem az Acj és AC3 átalakulási hőfokok közötti (580—850 °C) intervallumból történik, másodsorban pedig, hogy az AC! AC3 közötti intervallumról többször egymás után megismételve végezzük a hőkezelést, célszerűen ' először egy magasabb, majd ezt kövétően egy alacsonyabb hőfokról. Az ismétlések főleg a szilárdsági-szívóssági tulajdonságok emelését célozzák, továbbá azt, hogy fokozatosan, lépésenként emeljük az Mv hőmérséklet értékét a szobahőmérséklet fölé, ezzel gyakorlatilag kiküszöbölve a maradék ausztenitet. Ezzel az alacsony ausztenizáló hőkezelési sorozattal az öntött struktúrában jelentkező, főleg tűs deltaferritet is kiküszöböljük. Tekintettel arra, hogy az alacsonyabb ausztenizáló hőkezelési sorozat lehetővé teszi alacsony megeresztési hőmérséklet alkalmazását elkerülve az újra képződő ausztenitet, így elérhetővé válnak azok a kedvező mechanikai tulajdonságok. Az alacsony C-tartalmú, lágymartenzites CrNi vízgégépészeti acélöntvéyek (pl. Pelton turbina, egyéb járókerekek, szivattyúk stb.) homogén, finom szferoidites szövetszerkezetét, ennek révén azok megkívánt magas szilárdságát, szívósságát, kopási, kavitációs — korróziós ellenállását és jó hegeszfhetőségét — találmányi felismerésünk szerint úgy biztosíthatjuk, hogy ha az előzetesen feszültségmentesített, lágyított (560— 580 °C) előnagyolt acélöntvényt a) előbb 30-50 °C/h sebességgel, előnyösen 760+3(j °C-ra felhevítjük, 0,5h/25 mm ideig hőntartjuk, majd nyugodt levegőn szobahőmérsékletre lehűtjük, majd ezt követően b) 30-50 °C/h sebességgel, előnyösen 715 + °C-ra felhevítjük, 0,5 h/25 mm ideig hőntartjuk, és nyugodt levegőn vagy aktív légáramban szobahőmérsékletre lehűtjük, majd ezt követően c) az előző b) alpont szerinti hőkezelést többször, előnyösen — energia megtakarítására — kétszer megismételjük, majd ezt követően d) végül 30—50 °C/h sebességgel előnyösen 530+38 °C-ra felhevítjük, 1,0 h/25 mm ideig hőntartjuk és nyugodt levegőn szobahőmérsékletre lehűtjük. Találmányi hőkezelésünk a homogén finom szferoidites szövetszerkezetet a fenti hőkezeléssel biztosítja, így lényegében a lehető legkisebb mértékűre csökkenti a fázisátalakulásokból adódó belső' feszültségeket, amelyek repedésekre, tetemes kopásokra vezethetnek. Itt jegyezzük meg, hogy az öntés után az öntvények szövetszerkezete tűs deltaferritet, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
