FI90439C - Menetelmä valmistaa työkappaleita ferriittisestä teräksestä - Google Patents

Description

1 90439

Menetelmå valmistaa tyokappaleita ferriittisesta terSksestå. -Forfarande for framstallning av arbetstycken av ferritiskt stål.

Keksinto kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukai-seen menetelmaån tyokappaleiden valmistamiseksi ferriittisesta teraksesta.

Useissa kayttotapauksissa on tydkappaleella oltava suuri kovuus ja korkea kulumisenkestMvyys. Lisaksi sen on oltava korroosion-kestava. Hiiliterakset eivat sovellu naihin kayttotapauksiin, koska ne ovat erityisen herkkia syovyttaville aineille. Tamån johdosta on tunnettua kayttaa ruostuxnattomia seosteraksia, jotka sisaltavat esim. kromia, nikkelia, kobolttia, molybdeenia ja vastaavia. Sellaiset seostetut terakset ovat tavallisesti suhteellisen korroosionkestavia ja ne voidaan saataa haluttuun kovuuteen johtuen niiden karkenevuudesta. Sittenkaan ei esim. kromiterås ole hyvHksyttavå kiinnityselimien, esimerkiksi ruu-vien valmistamiseen, erityisesti poraruuvien valmistamiseen rakennusalalla. Syyna tåhån on vedyn indusoimat sMrdilyt (vety-haurastuminen). Jatkuvassa staattisessa kuormituksessa pidem-mana ajanjaksolla voi kiinnityselimen alun alku jaan sisåltåma vety johtaa mainittuun sarQilyyn. Saman vaikutuksen aikaansaa vety, joka ulkoa pain - esim. korroosiotapauksen katodisessa reaktiossa - siirtyy kiinnityselimeen. Sellainen tapahtuma va-hentaå esim. ruuvin kestavyytta, jolloin rakennuksen turvalli-suus heikkenee. On tosin ajateltavissa tyokappaleen alun alku-jaan sisaitaman vedyn poistaminen termisesti ja suojakerroksen muodostaminen pinnoittamalla, esim. galvanoimalla, joka muodos-taa esteen vedylle. On olemassa kuitenkin vaara, etta paikoil-leen panon yhteydessa suojakerros vahingoittuu tai ei luonteel-taan esta tåysin sarojen muodostumista, joten taiia tavoin ei voida estaa vetyhaurautta.

2 90439

Keksinndn tehtavånå on tarjota menetelma valmistaa tyokappa-leita ferriittisesta teraksestS, jossa tyokappaleella on suu-remmalla kovuudella ja lujuudella hyva korroosionkeståvyys, joka tulee IShelle austeniittisia kromi-nikkeli-teråksiå ja joissa våltetåån vedyn indusoima saroily.

Tåmå tehtSva ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkien mukaisesti.

Keksinnon mukaisessa menetelmåsså muodostetaan tyokappale rakenteeltaan muuttumattomasta ferriittisesta kromiteraksesta, jolla on våhintåån 13% kromipitoisuus. Keksinnon taustana on se tieto, ettS useissa kåyttotapauksissa ei ole tarpeen karkaista tyokappaletta lapikotaisin vaan pintakarkaisu on riittava. Keksintd perustuu edelleen siihen tietoon, ettå diffuusiohehku-tuksen ja siihen liittyvan soveliaan jaåhdytyksen avulla voi-daan muodostaa pintakerros, jolla on sovelias kovuus ja vety-tiiveys. Keksinnon mukaisessa menetelmassa tyokappale varuste-taan nikkeliS tai olennaisesti nikkelia tai kobolttia sisål-tavaa seosta olevalla pinnoitteella, jonka paksuus on våhintåån 5 Atm. Seuraavana tyokappale diffuusiohehkutetaan hapettomassa tilassa vahintaån 850°C, jolloin samanaikaisesti terHksessa oleva vety tulee poistetuksi termisesti ja pinnoitteesta ja perusmateriaalista muodostuu diffuusiokerros jolla on erityiset ominaisuudet. Seuraavassa sopivassa jåShdytyksessa uusi muodos-tettu diffuusiokerros saatetaan martensiittimuodostuksella haluttuun kovuuteen.

Tekniikan tasoon nåhden keksinndn mukainen menetelma kSyttaå hyvSksi rakenteeltaan muuttumatonta kromiter^sta, jolloin tyd-kappale varustetaan vain pintaosassaan karkaistulla pinnoitteella. Tamå pinnoite on muodostettu siten, etta se muodostaa jaahdytyksen jalkeen esteen vedylle.

3 90439

Keksinnon mukaisen menetelmån mukaan on kåsitellyillå tyokappa-leilla nikkelivaippa yhdesså sen alapuolisen kromi-nikkeli-rau-takerroksen kanssa, jolla on vaihteleva koostumus. Låmpdkåsit-telylla poistetaan esiintyvå vety. Vety; jota vox muodostua * esim. korroosiotapauksessa, ei voi tunkeutua nikkeli-rauta- diffuusio-kerroksen låvitse. KeksinnSlle on olennaista se, ettå myos tyokappaleen ydin muodostuu korkealaatuisesta, rakenteel-taan muuttumattomasta teråksestå ja joka nikkelin diffuusiolla kromiteråkseen tai påinvastoin kromin diffuusiolla nikkelipin-noitteeseen antaa austeniittiselle vålikerrokselle suhteellisen suuren paksuuden, joka muodostaa tehokkaan esteen vedyn tunkeu-tumiselle. Keksinndn mukaisessa menetelmSssa ei tarvita mitSSn kovuutta aikaansaavien aineiden diffuusiota nikkelikerroksen lavitse, tyokappaleen kayttokelpoisuuden saavuttamiseksi.

Karkaisu- ja korroosionkeståvyyden muodostaminen kromi- ja mah-dollisesti molybdeenipitoisen austeniittisen kerroksen johdosta jo luonteeltaan korroosionkeståvan materiaalin pSålle tapahtuu yhdesså yksittåisesså toimenpiteesså. Mikåli kromiterås sisål-tåå keksinnon erååsså kehitysmuodossa molybdeeniå, vaikuttaa austeniittisen vålikerroksen molybdeenipitoisuus edullisesti uudelleenpassivoitumiseen (Repassivierung).

Keksinnon mukaisessa menetelmåsså vaaditaan vain yksi yksittåi-nen kerros halutun korroosionkeståvyyden saavuttamiseksi ja vedyn indusoiman såroilyn vfilttåmiseksi.

Keksinnon eråån kehitysmuodon mukaisesti nikkelipinnoitteen tai vast, pinnoitteen, joka muodostuu nikkeliå tai kobolttia sisål-tåvåstå seoksesta, påålle levitetåån pinnoite, jossa on kromia, kobolttia, molybdeeniå tai kuparia våhintåån kahden «η paksuu-teen. Edellå esitetysså diffuusiohehkutuksessa kromiteråksen påålle muodostuu austeniittinen kromi-nikkeli-rautakerros, joka ylimenovaiheetta vaihtuu ferriittiseksi kromiteråkseksi.

4 90439 Påinvastoin kuin tunnetuissa kiinnityselimisså, jotka valmiste-taan korroosionsuojauksen perusteella rakenteeltaan muuttumat-tomasta austeniittisesta ruostumattomasta- ja haponkeståvMstM teraksesta, johtaa keksinnon mukainen menetelma tyokappalei-siin, jotka lahes yhta hyvilla korroosionkestavyyksilla voidaan saåtåå haluttuun kovuuteen.

EraassS keksinnon mukaisen menetelman vaihtoehdossa on jarjes-tetty, etta tyokappale muodostetaan nikkeli- tai molybdeeni-pitoisesta teraksesta, tyokappale varustetaan sen jålkeen kromipinnoitteella, jonka paksuus on vShintaan 5 m ja seuraa-vana hapettomassa tilassa låmpokåsittelylla våhintåan 850°C:ssa saatetaan haluttuun kovuuteen. Talla menetelmalla saadaan vas-taava korroosionsuojapinnoite kuin edellå on esitetty.

Keksinndn mukaisessa menetelmåssa voidaan lisåkorroosionsuojaus galvanoimalla tai kadmioimalla jåttåa pois. Epåilemåttå voidaan lisåkerroksia levittaå liukuominaisuuksien parantamiseksi (kit-kan pienentamiseksi kiinnityselintS kaytettSessa). Orgaanisesta materiaalista valmistettujen kerroksien sijaan ovat mySs metal-liset pinnoitteet ajateltavissa.

Keksinnon mukainen menetelma soveltuu erilaisiin korkealaatui-siin tyokappaleisiin, esimerkiksi veitsenteriin, kirurgisiin laitteisiin tai muihin kulumista kestaviin tyokaluihin ja lait-teisiin. Erityisen edullinen se on kiinnityselimien valmistuk-seen, kuten ruuvit ja vastaavat, erityisesti poraruuvit, raken-nusalalla, joissa vaaditaan hyvaa korroosionkeståvyyttå ja suurta kovuutta turvallisuuden kannalta. Kovuus on esim. pora-ruuveissa tarpeen, jotta ne pystyisivat poraamaan sydanreiMn myos suhteellisen kovaan kantoaineeseen.

Julkaisusta DE-OS 24 18 908 on tunnettu menetelma teråsosien korroosionkeståvyyden parantamiseksi teråspohjalla, erityisesti vaippaputkisauvavastukset, lipeasailio, pesukoneiden rummut, 5 90439 kuivauskoneiden rummut ja linkojen rummut, jossa menetelmåsså teråsosat varustetaan nikkelikylvyssS 5 - 10 wn nikkelikerrok-sella. Seuraavana teråsosat hehkutetaan 800 - l000°C:ssa hapet-tavassa atmosfåårisså. Tålla tavoin muodostettu nikkelioksidi-pinnoite aikaansaa tietyn låmpotilan- ja korroosionkeståvyyden. Vedyn indusoimaa såroilyå ei tållå tavalla voida kuitenkaan vålttåå. Lisåksi sellaisilla teråsosilla ei ole esim. poraus-ruuvia vårten tarvittavaa kovuutta.

Seuraavassa annetaan muutamia esimerkkejå kåytetyistå materiaa-leista ja menetelmåstå.

Kromiterås:

Materiaali DIN 17006 mukaan: 1,1% Hiiltå; 15% kromia; 0,5 molybdeeniå

Materiaali Nr, 4112 DIN 17006 mukaan: 0,9% Hiiltå/ 18% kromia; 1,2 molybdeeniå

Poraruuvi, esimerkiksi yllåolevasta kromiteråksestå varustetaan galvaanisesti 10 wn paksuisella nikkelipinnoitteella tai 5 m paksuisella nikkeli- ja noin 2 m kromipinnoitteella.

Galvanointiolosuhteet nikkelikerrosta vårten:

Låmpotila: 50 - 70°C

pH: 6-3

Virrantiheys: 2 - 9 A/d cm2 nikkelikylpy: nikkelisulfaatti: 300 g/1 nikkelikloridi: 40 g/1 nikkeliboorihappo: 40 g/1

Galvanointiolosuhteet kromikerrosta vårten: 6 90439

Låmpotila: 55"C

Virrantiheys: 40 A/d cm2 kromikylpy: kromihappo: CrO3 350g/l rikkihappo: tiheys 1,84 2,5 g/1

Luonnollisestikin my8s virrattomalla menetelmållå voidaan galvanoida.

Låmpdkåsittely tapahtuu uunissa hapettomassa tilassa låmpoti-lassa esira. 1000°C 10 minuutin ajan. Låmpotila riippuu kåyte-tystå ydinmateriaalista ja aika såådettåvåstå kovuudesta.

On tarkoituksenmukaista vastaavasti jååhdyttåå osat låmpdkåsit-telyn jålkeen perushiilipitoisuudesta riippuen, martensiittisen karkaisurakenteen saamiseksi. Seuraavana osat edullisesti såådetåån haluttuun kovuuteen pååståmållå, esimerkiksi kuumentamalla låmpotilaan vålillå 100 - 700°C.

Claims (5)

7 90439

1. Menetelma valmistaa tyokappaleita ferriittisesta teråksesta, tunnettu siita, etta tyokappale muodostetaan rakenteel-taan muuttumattomasta kromiteråksestå, jonka kromiosuus on ainakin 13 %, sen jalkeen tyokappale varustetaan nikkelipin-noitteella tai seospinnoitteella, joka sisaltaa olennaisesti nikkelia tai kobolttia, jonka pinnoitteen paksuus on ainakin 5 wn, seuraavana tydkappale diffuusiohehkutetaan vMhintåån 850°C:ssa hapettomassa tilassa ja siten nikkelilla tai koboltilla seostettu kerros karkaistaan martensiittimuodos-tuksella.

2. Menetelma valmistaa tydkappaleita ferriittisesta teraksestå, tunnettu siitS, etta tyokappale muodostetaan rakenteel-taan muuttumattomasta nikkeli- tai molybdeenipitoisesta terSk-sestS, sen jSlkeen tydkappale varustetaan kromipinnoitteella/ jonka paksuus on ainakin 5 wn, seuraavana tyokappale diffuusio-hehkutetaan vahintåan 850°C:ssa hapettomassa tilassa ja siten kromilla seostettu kerros karkaistaan martensiittimuodostuksel-la.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta kromiteras sisåltåa molybdeenia.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta nikkelipinnoitteen paMlle levite-taan pinnoite, joka on kromia, kobolttia, molybdeenia tai kuparia, jonka pinnoitteen paksuus on ainakin 2 wn.

5. Kiinnityselin, kuten ruuvi tai vastaava, erityisesti poraruuvi, tunnettu siitS, etta se on valmistettu jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisella menetelmSllå. β 90439