FI69121C - Sega synnerligen haorda staol av dessa framstaellda foeremaol och deras framstaellningsfoerfarande - Google Patents

Description

luHr·'! KUULUTUSJULKAISU 69121 •Sf® B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT ^ • ^ (45) i. , .......·/····*<·- - -- -''°5 (51) Kv.lk.*/lnt.ci.* c 22 C 38/22, 38/02, 38/0¾ SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansöknlng 790666 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 28.02.79 (FI) (23) Alkupäivä — Glltlghetsdag 28.02.79 (41) Tullut julkiseksi — Bllvit offentlig 22.10.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväkslpanonjakuul.julkalsunpvm.—

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften pubiicerad 3Ο.Ο8.85 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prlorltet 21 .04.78

Saksan Li ittotasava1ta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2817628.5 (71) Hilti Akt iengesel 1 schaf t, 9^*9^ Schaan , Liechtenstein(L I) (72) Peter Listemann, Hauren, Hans-Dieter Seghezzi, Vaduz, Liechtenstein(LI), Walter Ritt, Schnifis, Reinhold Zsalatz, Rankweil, Itäva1ta-bsterrike(AT) (7¾) Leitzinger Oy (54) Sitkeät, erittäin lujat teräkset, niistä tehdyt esineet ja näiden valmistusmenetelmät - Sega, synnerl igen härda stäl, av dessa fram-ställda föremal och deras framstälIningsförfarande

Keksinnön kohteena ovat hyvin sitkeät ja lujat tai erittäin lujat teräslejeeringit, tällaisia teräslejeerinkejä sisältävät esineet ja tällaisten teräslejeerinkien ja esineiden valmistusmenetelmät.

Käyttämällä suurempia määriä arvokkaita lejeerinkilisäaineita tiedetään voitavan valmistaa teräslejeerinkejä, jotka ovat samanaikaisesti hyvin sitkeitä ja lujia. Myös teknisistä syistä korkeahkon omakustannushinnan vuoksi voidaan tällaisia lejeerinkejä käytännössä käyttää vain erikoistarkoituksiin. Ymmärrettävästi on monesti yritetty valmistaa taloudellisempaa tietä erittäin sitkeitä ja lujia teräslejeerinkejä mutta tähän mennessä ei ole löydetty todella tyydyttävää ratkaisua.

Siten esimerkiksi tunnetaan runsaasti lejeeroituja teräksiä, jotka ovat hyvin lujia ja sitkeitä, esimerkiksi raaka-ainenumeroi11a 1.6357 x 2 Ni Co Mo 18 8 3, 1.6358 ja 1.6359. Tällaisia teräksiä on vaikea muovata ja lastuta, ja ne eivät ole kovin taloudellisia lejeerinkiainesosan korkean hinnan vuoksi.

Keksinnön tavoitteena on siten tuoda esiin teräslejeerinkejä tai esineitä, jotka voidaan valmistaa taloudellisesti ja joilla, myös 2 691 21 riippumatta siitä, että mukana on huomattava määrä arvokkaita lejee-rinkikomponentteja, on samanaikaisesti suuri sitkeys ja suuri lujuus tai erittäin suuret lujuusarvot. Tavoitteena on edelleen tuoda esiin menetelmä, jolla on mahdollista valmistaa nämä ominaisuudet omaavia teräslejeerinkejä tai esineitä. Siten voidaan valmistaa massakulutukseen esineitä, esimerkiksi pulttiteräksiä tai tavanomaisen muotoisia iskupultteja suoraan kiinnittämiseen, jotka voidaan iskeä myös erittäin lujaan rakennusteräkseen.

Asetettu tavoite saavutetaan lejeerattomilla tai vähän lejeeratuilla, bainiittikarkaistävilla, muuttumishitailla teräslejeeringeillä, joilla on alhainen martensiittipiste, ja tällaisia lejeerenkejä sisältävillä esineillä, joiden koostumus on 0,50 - 1,00 % C 0,10 - 1,50 % Si 0,50 - 1,50 % Mn enint. 0,045 % P enint. 0,045 % S 0,20 - 0,90 % Mo ja/tai 0,20 - 2,00 % Cr

Loput rautaa, mahdollisesti mitättömiä määriä le-jeerinkialkuaineita ja tavanomaisia epäpuhtauksia, jotka on bainiittikarkaistu martensiitin muodostamislämpötilan alueella olevissa lämpötiloissa tai tämän yläpuolella olevassa lämpötila-alueessa ja noin 85 % muuttumisasteeseen asti. Tällöin voi esimerkiksi 1 Mo-osan asemesta olla kyseessä 1 Cr-osa. Yleensä molybdeeni on parempi kuin kromi. Μη-alaraja voi erikoistapauksessa olla 0,25 %.

Keksinnön pohjana on se yleinen tieto, teräslejeerengeillä ja esineillä on suuri sitkeys ja suuri lujuus, jotka ovat sinänsä vastakkaisia ominaisuuksia, silloin kun ne on epätäydellisestä .bainiittikarkaistu (lämpökäsitelty) suuruusluokaltaan enintään noin 80 % muuttumiseen asti martensiittipisteen lämpötila-alueella tai juuri martensiittipisteen yläpuolella siihen välittömästi liittyvällä lämpötila-alueella.

Martensiittipiste on enimmäkseen alueella noin 180 - 280°C, erityisesti alueella noin 180 - 230°C, ennen kaikkea noin 185 - 210° C.

3 69121

Martensiittipisteen lämpötila-alueella ymmärretään tämän keksinnön mielessä lämpötiloja, jotka ovat noin 10°C yläpuolella ja 10°C alapuolella martensiitin muodostumislämpötilaa. Martensiittipisteen yläpuolella oleva lämpötila-alue, jossa epätäydellinen bainiitti-karkaisu voidaan suorittaa, on yleensä 0 - noin 100°C, parhaiten noin 50°C:een asti, esimerkiksi noin 5 - 50°C yli martensiitin muodostumislämpötilan. Aivan yleisesti on osoittautunut, että keksinnön puitteissa martensiittipisteen yläpuolella oleva lämpötila-alue, jossa keksinnön mukainen epätäydellinen bainiittikarkaisu voidaan suorittaa, on sitä kapeampi, mitä korkeampi on martensiittipiste ja vastaavasti sitä leveämpi, mitä alhaisempi on martensiittipiste. Epätäydellisen bainiittikarkaisun lämpötila on parhaiten alle noin 270 - 280°C, erityisesti 260°C:ssa ja sen alle. Vaikutukset ovat erityisen suotuisia käytettäessä teräksiä, joiden martensiitti-pisteet ovat tässä tarkastellun alueen alaosassa. Jos lähtöteräksillä ei ole epätäydelliseen bainiittikarkaisuun tarvittavaa rakennetta, niin nämä on luonnollisesti esikäsiteltävä sopivalla tavalla, esimerkiksi lämpökäsittelemällä niin, että muodostuu austeniittinen rakenne. Mahdollisesti esiintyviin, määrältään mitättömiin lejeerinki-alkuaineisiin kuuluvat esimerkiksi V, W, Ni, B ja vastaavat, joita tällöin voi olla mukana pitoisuuksia, jotka ovat suuruusluokaltaan noin 0,2 % asti. Nämä pitoisuudet voivat tosin vaikuttaa eräisiin terästen ominaisuuksiin. Keksinnön kannalta ei kuitenkaan ole ratkaisevaa, onko tällaisia lejeerinkialkuaineita mukana vai ei.

Muuttuminen viedään yleensä alueelle, joka on enintään noin 85 % maksimaalisesta, so. täydellisestä muuttumisesta. Muuttumisaste on yleensä alueella noin 55 - 85 %, jolloin suositeltu alue on 75 - 85 % ja erityisesti noin 80 %. Muuttumisastetta voidaan seurata mittaus-teknillisesti yksinkertaisella tavalla käyttämällä hyödyksi sitä, että bainiittimuuttuminen on kytketynyt positiiviseen pituuden muutokseen. Siten voidaan muuttumiskenetiikkaa ja näin myös muuttumis-astetta kyseisessä lämpötilassa seurata yksinkertaisella tavalla mittaamalla teräsnäytteiden laajeneminen. 80 % muuttumisasteella tarkoitetaan siten 80 % siitä pituuden muutoksesta, joka korkeintaan voidaan saavuttaa kyseisessä lämpötilassa täydellisessä bainiitti-sessa muuttumisessa.

Keksinnön eräässä suositellussa suoritusmuodossa teräslejeeringin koostumus on: 691 21 4 0/57 - 0,75 % C 0,15 - 0,35 % Si 0,70 - 0,85 % Μη kump.enint. 0,035^ g 0,20 - 0,50 % Mo ja/tai 0,20 - 1,00 % Cr

Loput rautaa, mahdollisesti mitättömiä määriä lejeerinkialkuaineita ja tavanomaisia epäpuhtauksia.

Edellä mainittu muuttumisominaisuus koskee myös näitä lejeerinkejä. Erityisesti myös näillä lejeeringeillä on vaaditut edulliset ominaisuudet, kun muuttuminen suoritetaan martensiitin muodostumisen lämpötila-alueella tai lämpötila-alueella 0 - 50°C yli martensiitti-pisteen ja muuttumisasteeseen noin 75 - 85 % asti, mitattuna dila-tometrisesti määrätyllä muuntumiskenetiikalla.

Keksinnön mukaisten teräslejeerinkien ja teräsesineiden sitkeys on parhaiten yli 70J, parhaiten 85 J ja jopa 90 J mitattuna lovea-mattomalla pyöreällä koesauvalla, jonka halkaisija on 4,5 mm, ja kovuus vähintään 57 HRC, parhaiten 58 HRC ja yli, esimerkiksi 60 ja 61 HRC asti.

Keksinnön kohteena on edelleen menetelmä valmistaa entistä parempia raaka-aineita muuttumishitäistä, bainiittikarkaistavista, erityisesti vähän lejeeratuista tai lejeerattomista teräslejeerengeistä, joilla on alhainen martensiitin muuttumislämpötila, mitä varten suoritetaan bainiittikarkaisu martensiittipisteen lämpötila-alueella tai yläpuolella siihen liittyvällä lämpötila-alueella, erityisesti alueella O - 100, parhaiten 50°C asti, esimerkiksi 5 - 50°C martensiittipisteen yläpuolella ja lopetetaan käsittely viimeistään, kun muuttuminen on noin 85 %, erityisesti 55 - 85 %, parhaiten noin 75 - 85 % laskettuna dilatometrisesti mitatusta maksimaalisesta muuttumisesta. Tällöin on edullista käyttää lejeerinkejä, joilla on edellä mainittu koostumus. Myös tässä yhteydessä keksinnön mukaisesti saatujen tulosten kannalta ei ole ratkaisevaa, onko mukana mahdollisesti mitättömiä määriä lejeerinkialkuaineita.

Keksinnön mukaiset teräslejeeringit, joita voidaan käyttää myös menetelmässä, ovat riittävän muuttumishitaita teräksiä, joilla on 11 691 21 5 edellytykset isotermiseen bainiittimuuttumiseen ja joilla on mahdollisimman alhaiset martensiittipisteet. Austin'in ja Ricketfin autokatalyyttisessä verkostossa näillä teräksillä on yleensä mutka muutoin suoraviivaisesti kulkevassa muuttumiskinetiikassa.

Siinä tapahtuu ilmeisesti sitkeyteen epäedullisesti vaikuttavaa eroamista. Oheisella keksinnöllä vältetään nämä tapahtumat, jotka mahdollisesti vaikuttavat haitallisesti sitkeyteen, ja saadaan lejeerinki, joilla on suuri sitkeys ja suuri lujuus.

Keksinnön mukaisessa teräslejeeringissä voidaan tavalliseen tapaan, erityisesti kylmämuovaarna11a, valmistaa edullisia ominaisuuksia omaavia esineitä. Luonnollisesti voidaan valmistaa myös esineitä esikäsittelemättömistä teräslejeeringeistä, erityisesti, kun näillä on edellä mainittu aineskoostumus, ja sen jälkeen käsitellä nämä esineet samalla tavoin kuin keksinnön mukaiset teräkset. Tässä piilee keksinnön oleellinen etu, sillä, päinvastoin kuin tähän mennessä tarvituilla runsaasti lejeeratuilla teräslejeeringeillä, keksinnön mukaisesti voidaan valmistaa massakulutustuotteita taloudellisella tavalla.

Keksinnön mukaisiin esineisiin kuuluvat erityisesti kiinnittimet (ruuvit, naulat, pultit, erityisesti suoraan kiinnittämiseen tarkoitetut kiinnityspultit, niitit, vaarnat, vaarnanosat), työkalut (kuten porat, pora-akselit, ruuvimeisselit, sahat, meistit, lävistimet), koneenosat (kuten lukkonastat, jouset, lautasjouset, venttiilit, venttiilinohjaimet, männänrenkaat, akselit, karat, sokat, kytkimet, kiekot, lamellit), sotatarvikkeet (kuten aseen-osat, panssarilevyt), päällysteet rakennus-, laiva-, urheilu- ja huonekalutarkoituksiin (kuten ketjut, ongenkoukut, suksienreunat), optisten laitteiden ja mittauslaitteiden osat, puolivalmisteet (kuten nauhat, langat, pellit, sauvat, putket ja vastaavat).

Keksinnön mielessä erityisen sopiviksi ovat osoittautuneet jousi-terästen ryhmän teräkset, esimerkiksi 6 69121 c % Si % Μη % Cr % v % 62 SiMnCr 4 0,62 1,0 1,0 0,6 --- 58 CrV 4 0,58 0,3 1,0 1,1 0,1 50 CrV 4 0,50 0,3 1,0 1,1 0,1 62 Si Cr 5 0,62/0,72 1,3 0,5 0,5 ---

Kylmämuokkausterästen ryhmän teräkset, esimerkiksi C % Si % Μη % Cr % v % 100 Cr 6 1,0 0,3 0,3 1,5 --- lejeerattomat työkaluteräkset, esimerkiksi korkeammat C-lejeeratut teräkset

C S i Μη P j a S

C (f,k,g) 60 0,57 - 0,65 0,25 0,25 kump.enint. 0,045 C " 67 0,67 0,25 0,70 C " 70 0,70 0,25 0,60 C " 75 0,75 0,25-0,50 0,6 - 0,8 C " 85 0,85 0,90 C " 100 1,00 0,25

Keksintöä selvennetään seuraavissa esimerkeissä.

Esimerkki 1 Lähtöaineena käytettiin lankamateriaali-terästä, jonka koostumus oli 0,73 % C, 0,85 % Mn, 0,2 % Si ja 0,29 % Mo ja joka oli kylmä-vedetty, hehkutettu pehmeäksi, hieman jälkivedetty ja jonka lujuus oli noin 800 N/mm^. Lähtöaine käsiteltiin 860°C:ssa tapahtuneen lämpökäsittelyn jälkeen paloina (1 = 50 mm, 0=4,5 mm): 20' —f· 240°C, 40'—»ilma. Kovuus: 58 HRC; iskusitkeys: 79 5 - 820 J.

Esimerkki 2

Valmiisiin suorakiinnityselementteihin (naulat, pultit) kohdistettiin samanlainen lämpökäsittely, minkä jälkeen näillä esineillä, kun kovuus oli 58 HRC, oli hyvä sitkeys ja ne olivat taivutettavissa ^ 90°:een.

7 69121

Esimerkki 3

Langasta, d = 4,5 mm, valmistettiin hyvin kovia ja sitkeitä veto-jousia, joiden halkaisija oli 80 mm, lämpökäsittelemällä edellä kuvatulla tavalla jouset valmiiksi kierrettynä.

Claims (6)

8 Patenttivaatimukset 69121

1. Menetelmä seostamattomien tai vähän seostettujen, muuttumishi-taiden terästen bainiittikarkaisemiseksi, joilla teräksillä on alhainen martensiittipiste ja joiden koostumus on 0,50 -1,00 % C 0,10 - 1,50 % Si 0,25 -1,50 % Mn enint. 0,045 % P enint. 0,045 % S 0,20 - 0,90 % Mo ja/tai 0,20 - 2,00 % Cr loput rautaa ja tavanomaisia epäpuhtauksia, tunnettu siitä, että bainiittikarkaisu suoritetaan mar-tensiittipisteen lämpötila-alueella tai välittömästi sen yläpuolella olevalla lämpötila-alueella ja muuttumisasteeseen enintään noin 85 ?ό asti verrattuna maksimaaliseen pituudenlisäykseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että teräksen koostumus on 0,57 - 0,75 % C 0,15 - 0,35 % Si 0,70 - 0,85 % Mn 0/ p kump.enint. 0,035 '0, c /0 3 0,20 - 0,50 % Mo ja/tai 0,20 - 1,00 % Cr loput rautaa ja tavanomaisia epäpuhtauksia.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että Μη-pitoisuus on 0,50 - 1,50 %.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että terästen sitkeys, mitattuna lovea-mattomilla pyöreillä näytesauvoilla, joiden halkaisija on 4,5 mm, on yli 70 J, parhaiten yli 85 J ja kovuus on vähintään 57 HRC, parhaiten 58 HRC ja enemmän, erityisesti 60.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että teräkset lämpökäsitellään marten-siittipisteen lämpötila-alueella tai lämpötila-alueella noin 11 691 21 9 O - 100°C, parhaiten noin 50°C:een asti, erityisesti 5 - 50°C martensiittipisteen yläpuolella.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että teräkset muutetaan muuttumisasteeseen noin 55 - 85 %, erityisesti noin 75 - 85 %, erityisesti noin 80 ». 10 691 21