PL12320B1 - - Google Patents

Description

Stopy zelaza i glinu (aluminjum) sa znane, sLosowanie ich jednak jest bardzo ograniczone, poniewaz poza dodatniemi wlasnosciami posiadaja wiecej wlasnosci ujemnych, które zalezne sa od stopnia za¬ wartosci glinu.

Tak np. wyrabiano blachy do pradnic i przetworników z A.% stali glinowej, aze¬ by wykorzystac wlasnosc glinu, który po¬ dobnie oddzialywa na straty magnetyza¬ cji miekkiego zelaza, jak i krzem. Porzu¬ cono jednak ten sposób, poniewaz blachy glinowe nie maja pod innym wzgledem równowartosciowych wlasnosci z blachami krzemowemi i sa drozsze.

Wedlug patentu niemieckiego 431413, klasa 18b, znane sa stopy, które posiada¬ ja duzy elektryczny opór i sa wytrzymale na wysoka temperature. Zawieraja one okolo 8 do 16% glinu, 6 do 18% chromu lub 6 do 8% manganu. Naleza one do ro¬ dzaju stopów wytrzymalych na wysoka temperature, i zawieraja duza ilosc chro¬ mu i niklu z domieszka, np. manganu, ko¬ baltu, lub bez nich, a w niektórych przy¬ padkach takze glin od 8 do 60%.

Pomijajac wysoka cene, stal ta z duze- mi domieszkami nie moze byc stosowana do niektórych celów, jak np. do plomie- niówek, poniewaz posiada w stanie walco¬ wanym lub kutym martensytowa strukture oraz jest trudna do obróbki. Niektóre pró¬ by, np. na giecie plomieniówek (wedlug postanowien Niemieckiego Wydzialu Ko¬ tlów Parowych, dotyczacych przepisów o materjale i budowie kotlów parowych z dnia 18.6.1926 r.), poza tern walcowanie napotyka przy wyzej wymienionych mate-rj alach o duzych domieszkach na niepoko¬ nane trudlnosci, pominawszy trudne i cze¬ sto niemozliwe wykonanie rur.

Znane sa poza tern zelazo-glinowe sto¬ py z duzemi domieszkami o zawartosci glinu ponad 10%, które sa wytrzymale przy temperaturze powyzej 900°, jednak tylko jako odlewy sa brane pod uwage, po¬ niewaz nie moga byc walcowane i kute.

W niektórych zagranicznych patentach sa równiez przytoczone zelazo-glinowe stopy, posiadajace duza zawartosc glinu (niemniej 5 %) i przytem duza zawartosc niklu oraz chromu. Ponizej wskazane pa¬ tenty podaja takie stopy z zawartoscia: Amerykanski patent 1.633.805 Al — 10—15% Cr — 5% Ni — 30%; amerykanski patent 1.633.826 po¬ daje zawartosc Al — 8—15% Ni — 25% Cr — 7—15%; angielski patent 220.006 do 40% chromu z duza zawartoscia man¬ ganu, niklu i wolframu. Dodatek w nie¬ wielkich ilosciach kobaltu, miedzi, glinu jest tylko brany pod uwage, jako pobocz¬ ne skladniki stopu.

Angielski patent 215,231 Cr — 15—35% Al — 5-h12%.

Poniewaz odpornosc na tworzenie sie zendry wymagana byla przy temperaturze co najmniej 900°, przeto bylo konieczne stosowanie stali z duzemi domieszkami.

Dla niektórych celów bylaby jedtaak poza¬ dana odpornosc na tworzenie sie zendry przy nizszej temperaturze. Zwykle zelazo w atmosferze utleniajacej zaczyna two¬ rzyc zendre juz przy okolo 600°. Otrzyma¬ nie miekkiego materjalu z malemi domie¬ szkami, któryby przy temperaturze okolo 700—800° nie tworzyl zendry, byloby juz postepem, poniewaz przy tej temperaturze wiele wyrobów sie obrabia i stosuje.

Wynalazek opiera sie na wynikach do¬ kladnych badan, prowadzonych planowo od dluzszego czasu w tym kierunku, które doprowadzily do otrzymania materjalu, czyniacego zadosc wymaganiom dla budo¬ wy nowoczesnych kotlów parowych o du¬ zej sprawnosci. Zamierzone podniesienie temperatury pary prawie do 600° rozbi¬ jalo sie dotychczas o brak wlasciwego ma¬ terjalu, który nietylko musial byc odporny na tworzenie sie zendry, lecz równiez da¬ wal sie bez trudnosci walcowac, a takze pokonywal najrozmaitsze natezenia w za¬ kresie przepisowych prób. Chodzi tutaj o wlasnosci, których nie posiada wytrzymala na wysoka temperature stal o duzych do¬ mieszkach, pominawszy jej wysoka cene.

Istota wynalazku polega na tern, ze zawartosc glinu okolo 2,7%, jako czesc skladowa stopu, wystarcza, aby zwykla stal byla odporna na tworzenie sie zendry przy temperaturze okolo 800°, oraz ze za¬ wartosc glinu w wysokosci juz przedtem wymienionej i stosowanej musi byc uwaza¬ na w wielu wypadkach za niepotrzebna, lub wrecz szkodliwa. Zmniejszenie ko¬ sztów produkcji takiej stali jest samo przez sie widoczne.

W porównaniu do stali z duzemi do¬ mieszkami wytrzymalej na wysoka tempe¬ rature, stal glinowa z malemi domieszka¬ mi daje sie latwo walcowac wedlug naj¬ rozmaitszych sposobów (Ehrhardit, Stiefel, Mannesmann i t. d.)t np. jako rury i bez specjalnych srodków ostroznosci.

Dalszym postepem jest moznosc ulep¬ szenia tej gruboziarnistej stali zapomoca wlasciwego zarzenia, czyli nadanie jej ciaglosci i gietkosci. Zarzenie od tempera¬ tury powyzej 700 do okolo 1000°, potem oziebianie, a nastepnie powtórne zarzenie przy temperaturze od 500 do 750° —. po¬ zwala na otrzymanie stali ciagliwej i drob¬ noziarnistej (fig. 3), oraz latwiejsze prze- — 2 —prowadzenie- prób i wyciagania na zimno plomieniówek jako dokladnych rur o naj¬ mniejszej sredtaicy. Nalezy przytem zau¬ wazyc, ze odmiennie od1 normalnego zarze¬ nia, pierwsze ogrzanie powinno trwac dlu¬ zej w obszarze stalego roztworu, aby za¬ pewnic calkowite przenikanie (dyfuzje) czystego wegla do wewnatrz glino-ferrytu.

Poniewaz powyzej granicy stezenia, które znajduje sie przy zawartosci glinu ponizej 2% , 7 — faza jest calkowicie przytlu¬ miona i wedlug badan Instytutu Cesarza Wilhelma byl stwierdzony tylko jeden punkt wyjsciowy (krytyczny) (Ac przy 735°, Ar przy 732°), zatem znajdujemy sie juz blisko 800° w obszarze stalego roztwo¬ ru, to znaczy ochladzanie nie jest koniecz¬ ne przy ulepszaniu stali powyzej 800°, przyczem nawet przez dluzsze zarzenie zapobiega sie tworzeniu zendry. Dalsza zaleta stali wykonanej zapomoca sposobu wedlug wynalazku polega na tem, ze moze byc ona poddana bez specjalnego, posred¬ niego postepowania (np. bajcowania) ta¬ kim sposobom obróbki, w których dotych¬ czas celem usuniecia zendry musialo byc postepowanie takie stosowane.

Kilka sposobów wykonania wynalazku wyjasniono ponizej: 1. Do wyrobu stali odpornej na two¬ rzenie sie zendry i nieodznaczajacej sie szczególna ciagliwoscia stosuje sie naste¬ pujacy sklad: C do 0,4 Mn okolo 0,20 da 0,80% P ponizej 0,02 S ,, 0,02 Si 0 do 0,8% Al 2,7 do 4% Ta stal glinowa o malych domieszkach daje sie bez zadnych trudnosci walcowac na blache, prety i profile, oraz poza tem wedlug najrozmaitszych sposobów jako ru¬ ry o duzych i malych rozmiarach. Jest ona odporna na tworzenie sie zendry do 800°, nadaje sie np. do generatorów, rur, w któ¬ rych przechodzi ogrzany plynny lub gazo¬ wy czynnik oraz do innych celów. Przy wytrzymalosci w stanie walcowanym od 40 do 50 kg, wydluzenie wynosi okolo 10 do 18%. Stal ta daje sie dobrze spawac zapomoca elektrycznosci i obrabiac. Struk¬ tura jej jest uwidoczniona na fig, 1 i 2. 2. Drugi sposób wykonania wynalaz¬ ku nadaje sie zwlaszcza do przedmiotów, które powinny byc ciagliwe. Przedmiot stalowy, wykonany wedlug uprzednio o- pisanego sposobu, jest poddany w stanie walcowanym zarzeniu, lub ulepszeniu, a mianowicie zarzy sie np. przedmiot ten przy temperaturze okolo 750° do 950°, jednak dluzej, niz normalnie. Nastepnie odbywa sie ochladzanie w wodlzie i odpu¬ szczanie dluzej niz w sposób normalny przy temperaturze 500 do 750^, O ile za¬ rzenie odbywa sie krócej, niz stosowano dotychczas, to otrzyma sie tylko czesciowo delikatniejsza strukture. Wegiel czysty nie ma dosc czasu, aby calkowicie prze¬ niknac, poniewaz rozpuszczony w a — ze¬ lazie glin przeciwdziala jego przenikaniu.

Mozna osiagnac równiez pewna ciagliwosc zapomoca zwyklego zarzenia od 600—700°, co, ze wzgledu na mniejszy koszt, jest za¬ lecane dla przedmiotów, nie odznaczaja¬ cych sie duzem wydluzeniem. 3- Zapomoca innego sposobu wyko¬ nania wynalazku osiaga sie najpierw deli¬ katna strukture i przedewszystkiem rów¬ nomierne rozlozenie wegla. Do tego po¬ trzeba takich dodatków, jako czesci skla¬ dowych stopu, które pod wzgledem wywie¬ rania wplywu na rozpuszczalnosc a —ze¬ laza dzialaja na wegiel w odwrotnym kie¬ runku, niz glin. Dokladne doswiadczenia wykazaly, ze juz niewielkie dodatki chro¬ mu i manganu, lub obyd^wu razem — wy¬ starczaja, aby otrzymac bardziej drobno¬ ziarnista strukture odlewu i przytem na¬ turalnie takze strukture kowalna lub u- lepszona. Jeszcze silniej dzialaja w tym kierunku wolfram, molibden, wanad, ty¬ tan i id. oddzielnie lub wiele z nich jed- — 3 —noczesnie. Te czesci skladowe oddzialy- wuja równiez w znany sposób na wytrzy¬ malosc. Wybiera sie zatem zawsze jedna, lub wiele czesci skladowych stopu, które poza drobnoziarnistoscia posiadaja jaszcze zadana wytrzymalosc, np. miesza sie stal glinowa, posiadajaca wysoka granice roz¬ ciagania na goraco z molibdenem lub wa¬ nadem, albo i obydwoma razem. Dla wy¬ trzymalosci na scieranie zaleca sie tytan.

Fig. 5 do 7 pokazuja, jak struktura kowalna tej stali jest bardziej równomier¬ na i drobnoziarnista, anizeli bez tych do¬ datków (fig. 4). Czesci skladowe stopu sa za kazdym razem podane. 4. Dla dalszego sposobu wykonania wynalazku celem osiagniecia duzego wy¬ dluzania ochladza sie tez stal poza gra¬ nice stalego roztworu, i zarzy sie ja po¬ tem przy temperaturze od 500 do 750Q, jak juz poprzednio podano (fig. 8 i 9).

Dalej mozna takze nadac 'tej stali pewna ciagliwosc nie zapomoca ochladzania i od¬ puszczania, a tylko zapomoca zwyklego zarzenia, przy temperaturze od 600—700°.

Na nastepnej tablicy uwidocznione sa niektóre dane, pozwalajace wyraznie rozpoznac zwiekszanie ciagliwosci, zalez¬ nie od dodatków stopu i postepowania, wzglednie ulepszanie (godna uwagi jest wysoka granica rozciagania w stosunku do wytrzymalosci, która niekiedy przewyzsza 80%).

Oznaczenie i sklad S 27 stop z 3,26]; AZ Granica rozciagania kg/mm2 40,8 36,4 35,4 34,6 Wytrzymalosc kg/mm2 49,8 46,5 44,2 44,2 Wydluzenie $l=5d 13,3 15,0 30,0 28,4 75 2,7* Al 0,831 Cr 76 2,8% Al 0,8% Cr 0,1% Mo o,i% w HZ 3.61 Al 0,7% Cr 0,3% Mo — 33,0 39,4 35,8 47,5 35,4 44,1 39,7 38,7 48,8 48,2 44,7 52,5 51,8 59,4 54,8 56,1 54,0 52,2 59,9 21,4 27,6 16,3 28,8 14,2 183 25,0 24,2 29,2 20,4 Obróbka cieplna próbka dostarczona w stanie walcowanym zarzone przy 940° od 940° ochladzane 650° odpuszczane od 800° ochladzane 650° odpuszczane próbka zalaczona od 940° ochladzane 650° odpuszczane próbka zalaczona od 940° ochladzane 650° odpuszczane próbka zalaczona zarzone przy 940° od 940° ochladzane 650° odpuszczane od 800° ochladzane 650° odpuszczane od 940° ochladzane 730° odpuszczane przy 680° zarzone;. Ponizej - podane sa jeszcze niektóre dane, dotyczace tablic wyjasniajacych stan przerabianego materjalu oraz sposo¬ by przeróbki tegoz wedlug wynalazku.

Fig. 1 pokazuje gruboziarnisty glino- ferryt z granica wielkosci ziarn perlitu; fig.| 2 —: to samo; fig, 3 — strukture pie¬ ciu przelamanych a w rpzmaity sposób obrabianych pretów.

Nr 1.. 2.. 3. 4. 5.

Wyglad przekroju zlomu dosc gruboziarnisty bardzo gruboziarnisty drobnoziarnisty, zylasty drobnoziarnisty, zylasty wieksze zwezenie zylasty, bardzo znaczne zwezenie Obróbka cieplna stan walcowany zarzony przy 940° ochlo¬ dzenie na powietrzu od 940° ochladzapy 1 godz. przy 650° odpuszczany od 940° ochladzciiy s/„ gcdz przy 650° odpuszczany od 940° ochladzany 1 godz. przy 650° odpuszczany Wydluzenie % 13,3 15,0 24,2 30,0 28,4 Fig. 4 przedstawia gruboziarnisty gli- no-ferryt (bez domieszek stopowych); fig. 5 — zmniejszenie ziarn w stanie ko- walnym przez dodanie 0,8% Cr do 2,7% Al; fig. 6 — drobnoziarnista, jednostajna strukture przy 930° z domieszkami 0,6% C/y 0,1 % W, 0,1 % Mo do 2,7% Al; fig. 7— równomierna, drobnoziarnista strukture kowalna z 3,3% Al przez dodanie 2% Cr; fig. 8 pokazuje stal, ochlodzona przy tem¬ peraturze 95(y> i odpuszczona przy 650°, której kowalna struktura przedstawiona jest na fig. 7. Struktura ta stala sie jeszcze bardziej, drobnoziarnista. Fig. 9 przedsta¬ wia zmniejszenie ziarn stali pokazanej u- przednio na fig. 5 z domieszka 0,8% Cr, po postepowaniu z nia wedlug fig. 8.

Fig. 10 pokazuje po ochlodzeniu po¬ dobna do austenitu drobnoziarnista mi¬ krostrukture stali z 3% Al i 0,3% W.

Stal w stanie tym jest nadzwyczaj krucha.

Wegiel czysty jest calkowicie wolny; zlom jej jest grubo krystaliczny. Po odpu¬ szczeniu tej ochlodzonej stali (fig. 11) wegiel wydziela sie w poszczególnych po¬ lach austenitu, jako cementyt, którego od¬ step pomiedzy czasteczkami jest nadzwy¬ czaj duzy, wskutek czego znaczna ilosc wegla przy silnem wytrawianiu zostaje domieszana. Wydluzenie przelamanego preta (1 = 5d), wynoszace w stanie ochlodzonym 1,2% wzroslo do 30,5%; zwezenie z 6,2 do 70,8%.

Fig. 12 i 13 wskazuja podobne struktu¬ ry, które równiez pod wzgledem wytrzy¬ malosciowym zachowuja sie podobnie.

Przedmiotem wynalazku sa poza tern materjaly wykonane zapomoca podanych sposobów, sluzace do wyrobu przedmiotów odpornych na tworzenie sie zendry, do temperatury 800°, zwlaszcza rur, przy- czem materjaly te skladaja sie z miekkiej stali o malych domieszkach z zawartoscia glinu od 1 do 4%. Wynalazek dotyczy zwlaszcza tego materjalu, który przez wy¬ korzystanie jego szczególnych wlasnosci moze byc stosowany do wyrobu przedmio¬ tów, wykonanych zapomoca znanych spo¬ sobów walcowania lub wyciagania, miano¬ wicie do wyrobu ciagnionych lub walco¬ wanych rur. Wreszcie wynalazek obejmu¬ je wyrób z miekkiej stali z malemi domiesz¬ kami o zawartosci glinu od 1 do 4 %, prze- grzewaczy, przewodów parowych, plomie-niówek, rur ankrowych, jak równiez in¬ nych czesci kotlów parowych, zwlaszcza wysokopreznych.

Z a s t r z e i e a i a p a t e n t o w e. 1. Sposób wyrobu stali, z malemi do^ mieszkami, odporhfej na tworzenie sie zendry do temperatury 800°, znamienny tern, ze zwykla miekka stal stapia sie z 1 do 4% glinu. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, ze stal zawierajaca 1 do 4% gli¬ nu jest ulepszana, t. j. nadaje sie jej wieksza ciagliwosc zapomoca zarzenia. 3. Sposób wedlug zastrz. i"— 2, zna¬ mienny tern, ze stal z domieszka glinu za¬ rzy sie przy temperaturze od 750° do 950°, nastepnie ochladza, a potem zarzy powtórnie przy temperaturze 500 do 750°. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 do 3, zna¬ mienny tem, ze dla otrzymania drobniej¬ szej struktury lanej, wzglednie walcowa¬ nej stali z domieszka glinu dodaje sie je¬ szcze inne skladniki (np. Mn, Cr, W, Mo, Ti, V), które pod wzgledem rozpuszczal¬ nosci czystego wegla w at ^ zelazie dzia¬ laja od^wTotnie od glinu. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tem, ze do stali, zawierajacej 1 do 4% glinu, celem nadania jej specjalnych wlasnosci poza od^KM-noscia na tworzenie sie zendry, np. celem otrzymania wiekszej wytrzymalosci, wiekszej granicy rozciaga¬ nia na goraco, wiekszej ciagliwosci, wiek¬ szej wytrzymalosci na scieranie i t. d., do¬ daje sie jako czesci skladowe stopu, np., Cr, Mo, W, V, Ti, które te wlasnosci po¬ siadaja.

Hermann Josef Schiffler.

Zastepca: Inz. Cz. Raczynski, rzecznik patentowy.

Fig. 2.Fig. 4.

Fig.6.

Fig. 3.

Do opisu patfentoWe** Nr «lk^?^ Fig. 5.

%. ZDo opisu patentowego Nr 12320.

Ark. 3.

F/9 8 Fis 9 Ffo /ft Fi9 17.

Fig. 12.

Druk L. Boguslawskiego, Warszawa,