FI84369C - Maraging-staol. - Google Patents

Description

1 84369

Maraging-teräs

Keksintö koskee tietyntyyppistä maraging-terästä, sen valmistusta ja käyttöä.

Yleisesti ns. maraging-teräkset ovat olleet tunnettuja 5 1960-luvulta lähtien. Yleensä niitä on käytetty muokatuissa tuotteissa.

Nyt on keksitty tietyn koostumuksen omaava maraging-tyyp-pinen teräs, jota voidaan käyttää myös valettavissa tuotteissa ja erityisesti suuren poikkileikkauksen omaavissa va-10 letuissa tuotteissa.

Keksintö ja sen eräät suoritusmuodot on täsmällisesti määritelty patenttivaatimuksissa.

Keksinnön eräitä suoritusmuotoja kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti .

15 Maraging-tyyppinen teräs on rautapohjainen seos, joka liuotushehkutetaan austeniittialueella ja joka jäähtyessään huoneenlämpötilaan muuttuu martensiittiseksi. Martensiitti-reaktiota edistää teräksen runsas seostus. Martensiittiin erkautetaan metallienvälisiä yhdisteitä erkautushehkutukses-20 sa n. 400 - 600 °C lämpötila-alueella. Metallienvälisiä yhdisteitä varten teräkseen seostetaan ainakin kahta seuraa-vista seosaineista: koboltti, molybdeeni ja titaani. Teräksen lujuus ja kovuus perustuu tähän erkautumisprosessiin sekä martensiittiseen matriisiin. Hiili on epäpuhtaus, ja 25 sen pitoisuus saisi olla enintään 0,05 S, mieluimmin enintään 0,02 %, isoissa valukappaleissa mieluimmin enintään 0,01 %.

Keksinnön mukaisesti käytettävän maraging-teräksen seos-aineiden pitoisuudet ovat: 30 Ni 17 - 19 %

Mo 4 - 6 %

Co 10 - 13 %

Ti < 0,35 S.

Epäpuhtauksien enimmäispitoisuudet ovat: 35 C < 0,02 %, miel. < 0,002 %

Si < 0,1 %, miel. < 0,01 %

Mn < 0,1 %, miel. < 0,05 % P < 0,01 %, miel. < 0,005 % 2 84369 S < 0,01 %, miel. < 0,001 %

Cr < 0,2 %, miel. < 0,04 %.

Eräs kriittisimmistä epäpuhtauksista on hiili, joka hitaasti jäähdytettäessä muodostaa suuria Ti(c,N)-erkaumia 5 raerajoille huonontaen siten sitkeyttä.

Teräs valmistetaan parhaiten ns. VODC (Vacuum Oxygen Decarburization Converter) -menetelmällä. Näin päästään parhaiten tarvittavan pieniin C-, S-, H-, 0- ja N-pitoisuuk- si in.

10 Teräksen mekaaniset ominaisuudet ovat: vetokoe

Re 2 1650 MPa (veto)

Re 2 2000 MPa (puristus)

Rm J> 1730 MPa 15 As 2. 6 % Z 2. 15 %

Charpyn V-lovi-iskunkestävyystesti CVN 2 15 J 20 °C:ssa murtumissitkeys 20 KIC 2 80 MPaVm 20 °C:ssa

Rue 2. 140 MPaVm 20 °C:ssa.

Tyypilliset lämpökäsittelylämpötilat ovat: homogenisointi n. 1200 °C liuotushehkutus n. 900 °C 25 erkautuskarkaisu n. 450 °C

Erkautusajan vaihteluilla ei ole merkittävää vaikutusta mekaanisiin ominaisuuksiin.

Teräksen hitsattavuus on hyvä myös suurilla poikkileikkauksilla. Hitsausalueen mekaaniset ominaisuudet vastaavat 30 perusmateriaalin ominaisuuksia. Parhaat tulokset saavutetaan, kun hitsaus suoritetaan ennen liuos- ja erkautuskar-kaisuja. Hitsausmateriaalin koostumus on oleellisesti sama kuin perusmetallin. Esilämmitystä ei tarvita. Hitsauksessa suositellaan käytettäväksi pientä energiaa.

35 Terästä voidaan työstää liuotetussa tilassa. Silloin työstettävyysominaisuudet vastaavat AISI 4340 -martensiit-titeräksen ominaisuuksia, joka on karkaistu samalle kovuus-tasolle (30 - 35 HRC).

3 84369

Erkautuskarkaistuna teräksen kovuus on 50 - 53 HRC. Tässä tilassa työstönopeus työstötyökalun ikää kohti on lähes kaksi kertaa suurempi kuin vastaavaan kovuuteen karkaistulla AISI 4340 -teräksellä. Keksinnön mukaisella teräksellä 5 työstöä ei kuitenkaan normaalisti tarvitse tehdä erkautuskarkaistuna, koska mittamuutokset erkautuksessa ovat hyvin vähäisiä, vain n. 0,05 %.

Teräksestä voidaan valmistaa erityisesti suuren poikkipinnan omaavia koneistettuja kappaleita seuraavasti: 10 1. Valmistetaan edellä kuvatunlaisesta maraging-teräkses- tä valamalla aihio (kovuus 280 - 320 HV).

2. Karkeatyöstetään aihio.

3. Päästetään jännitykset 800 - 900 °C:ssa, ilmajäähdytetään. (Jännityksiä voi syntyä esim. epätasaisessa työstös- 15 sä.) 4. Suoritetaan lopullinen koneistus.

5. Erkautuskarkaistaan lopulliseen kovuuteen (500 -800 HV) 450 - 500 °C:ssa, ilmajäähdytetään.

6. Suoritetaan viimeistely.

20 Verrattuna saman kappaleen valmistusprosessiin, jossa käytetään tavanomaista ultrakovaa työkaluterästä, saavutetaan seuraavia etuja: vältetään ainakin kolme koneistus- tai lämpökäsittely-vaihetta , 25 - säästetään lämpökäsittelykustannuksissa, - päästään nopeampiin toimitusaikoihin, säästetään työstökustannuksissa (koska ei tarvitse työstää kovetettua materiaalia), vältytään säröilyltä ja muodonmuutoksilta lämpökäsit- 30 telyssä.

Keksinnön mukaisen teräksen käyttökohteita ovat erityisesti: alumiinin painevalutyökalut, muovien ruiskupuristusmuotit ja suulakepuristustyöka- 35 lut, metallilevyjen meisto- ja leimaustyökalut, paineenkestävät rungot syvänmeren olosuhteisiin, rakettimoottorien kammiot, 4 84369 iIma-avaruusalussovellutukset, alumiinin suulakepuristustyökalut, hävittäjien ja helikopterien laskutelineet, pumppujen juoksupyörät ja pesäjouset, 5 - hydraulilaitteet, jouset, voimanmittausanturit.

Claims (6)

1. Maraging-teräs tunnettu siitä, että se sisältää seosaineina seuraavat aineet: Ni, Mo, Co ja Ti, ja että näiden seosaineiden pitoisuudet ovat

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen maraging-teräs käytettäväksi valukappaleiden materiaalina.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen maraging-teräs käy-20 tettäväksi poikkileikkaukseltaan suurien valukappaleiden materiaalina.

4. Menetelmä maraging-teräksen valmistamiseksi tunnettu siitä, että valmistetaan jonkun patenttivaatimuksen 1-3 mukaista terästä VODC-konvertterissa.

5. Menetelmä valukappaleiden valmistamiseksi, jossa valmistetaan teräksestä aihio, työstetään ja karkaistaan se, tunnettu siitä, että valmistetaan aihio jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisesta maraging-teräksestä.

5 Ni n. 17 - 19 % Mo n. 4 - 6 % Co n. 10 - 13 % Ti < n. 0,35 % ja että epäpuhtauksien C, Si, Μη, P, S ja Cr enimmäispitoi-10 suudet ovat: C < n. 0,02 %, miel. n. < 0,002 % Si < n. 0,1 %, miel. n. < 0,01 % Mn < n. 0,1 %, miel. n. < 0,05 % P < n. 0,01 %, miel. n. < 0,005 %

15 S < n. 0,01 %, miel. n. < 0,001 % Cr < n. 0,2 %, miel. n. < 0,04 %.

5 84369

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä t u n-30 n e t t u seuraavista vaiheista: valmistetaan aihio jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisesta maraging-teräksestä karkeatyöstetään aihio päästetään jännitykset n. 800 - 900 °C:ssa 35 - suoritetaan lopullinen koneistus erkautuskarkaistaan kovuuteen n. 500 - 800 HV lämpötilassa n. 450 - 500 °C. 6 84369