PL21898B1 - Stal do wyrobu przedmiotów o powierzchni bez wad. - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy stali do wyrobu cze¬ sci budowlanych, a zwlaszcza czesci, które stosuje sie w wyzszych-temperaturach i któ¬ re po uksztaltowaniu nie moga podlegac ob¬ róbce, przy której zdziera sie wióry. Wia¬ domo, ze granica plynnosci i wytrzymalosci na rozerwanie stali bez domieszek zmniejsza sie znacznie w temperaturze powyzej 250°C.Wskutek tego stosowano do wytwarzania czesci konstrukcyjnych, których uzywa sie w wyzszych temperaturach, stale, których wytrzymalosc na cieplo powiekszano przez domieszke pewnych pierwiastków. Jako do¬ mieszki, zwiekszajace wytrzymalosc stali i granice jej plynnosci w wyzszych tempera¬ turach, znane sa: molibden, glin, chrom, ni¬ kiel, wanad. Stosowaniu stali z domieszka powyzszych pierwiastków w ilosciach, które sa konieczne do osiagniecia zadanego celu, a wiec zwiekszenia granicy plynnosci i wy¬ trzymalosci, stoi na przeszkodzie wysoka cena tych pierwiastków, a tern samem takze cena materjalów budowlanych, wytworzo¬ nych z powyzszej stali.Niniejszy wynalazek opiera sie na stwier¬ dzeniu, iz o wiele tansza miedz juz w sto¬ sunkowo niewielkich ilosciach zwieksza znacznie granice plynnosci i wytrzymalosci na rozerwanie stali weglistej w wyzszej tem¬ peraturze. Niestety wylonily sie duze trud¬ nosci przy stosowaniu stali z domieszka mie¬ dzi, przekraczajaca 0.4%, sluzacej do wy-robu czesci konstrukcyjnych, których pó uksztaltowaniu nie poddaje sie obróbce, po¬ laczonej ze zdzieraniem wiórów, i które przeto, juz w stanie walcowanym lub odku¬ tym, musza posiadac powierzchnie bez wad.Okazalo sie bowiem, zwlaszcza przy wyro¬ bie rur, zelaza uniwersalnego, czesci odku¬ tych i plaszczów bez szwu, ze powierzchnia tych wyrobów wykazywala luski i drobne szczelinki, przez co stosowanie powyzszych czesci budowlanych bylo niemozliwe.Gruntowne badania wykazaly, iz wady te sa powodowane tern, ze w stali, zawieraja¬ cej ponad 4% miedzi, przy ogrzaniu do temperatury walcowania lub pracy kuzien- nej wydziela sie pomiedzy warstwa zendry i stali miedz metaliczna. Wydzielona miedz metaliczna topi sie w temperaturze obróbki i wywoluje uszkodzenia na granicy ziarn.Wystepowanie tych wad na powierzchni jest tern znaczniejsze, im wieksza jest zawar¬ tosc miedzi oraz temperatura i stopien na¬ prezenia powierzchni przy ksztaltowaniu na goraco. Poniewaz temperatury ksztaltowa¬ nia, przy zwyklych sposobach walcowania i pracy kuziennej, sa wyzsze, niz temperatura topnienia miedzi, istnieja prawie zawsze warunki, sprzyjajace tworzeniu sie szczelin.Niniejszy wynalazek opiera sie na stwierdzeniu, iz mozna uniknac wystepowa¬ nia powyzszych wad, jesli do stali, zawie¬ rajacej miedz, dodac male ilosci niklu lub kobaltu, a to ponad 0.15%. Powyzsze pier¬ wiastki posiadaja wlasciwosc wystepowania równiez w postaci metalicznej pod warstwa zendry, przyczem ich temperatury topnienia sa wyzsze niz temperatura ksztaltowania.W ten sposób unika sie wad powierzchni, dzieki czemu mozna stosowac stale z domie¬ szka miedzi, która moze dochodzic az do 5%. Takiej stali mozna równiez uzywac do wyrobu takich czesci budowlanych, które po uksztaltowaniu nie podlegaja obróbce, po¬ laczonej ze zdzieraniem wiórów oraz takich przedmiotów, w których konieczna jest po¬ wierzchnia bez wad, jak np. rury, plaszcze do kotlów, zelazo uniwersalne, zelazo pro¬ filowe i podobnych.Najnizsza granica zawartosci kobaltu wzglednie niklu, przy której jeszcze z pew¬ noscia unika sie tworzenia rys, zalezy od za¬ wartosci miedzi i od stopnia ksztaltowania na goraco przy walcowaniu wzglednie kuciu.Okazalo sie, iz do unikniecia wad powierzch¬ ni wystarczy naogól dodanie niklu wzgled¬ nie kobaltu w ilosci, wynoszacej okolo Yz czesci zawartosci miedzi. Dotyczy to zwla¬ szcza wyrobu blach, zelaza uniwersalnego i profilowego. W przedmiotach, których po¬ wierzchnie doznaja duzego naprezenia pod¬ czas ksztaltowania na goraco, a ^atem zwla¬ szcza w rurach i wyrobach kutych, zaleca sie zwiekszyc zawartosc niklu wzglednie ko¬ baltu przynajmniej do polowy zawartosci miedzi. Przy bardzo krytycznych warunkach trzeba zawartosc niklu wzglednie kobaltu odpowiednio zwiekszyc. Górna granica za¬ wartosci niklu wzglednie kobaltu jest równa naogól podwójnej zawartosci miedzi. W mysl wynalazku wchodzi zwlaszcza w ra¬ chube stal o zawartosci miedzi od okolo 0.4 do 2%, niklu od okolo 0.2 do 1.5% oraz kobaltu od okolo 0.2 do 1.5% wzglednie tylko kobaltu od okolo 0,2 do 1,5% (bez niklu). Stale z domieszka miedzi i kobaltu oraz stale z domieszka miedzi i niklu sa co najmniej równorzedne^ pod wzgledem wy¬ trzymalosci na goraco z dotychczas znane- mi stalami, zawiejajacemi molibden, chrom lub nikiel, sa jednakze co do ceny znacznie tansze, tak ze ich stospwanie daje duze ko¬ rzysci. Ponizsze zestawienia wykazuja wla¬ snosci plaszczów kotlowych bez szwu ze stali z domieszka miedzi i niklu i stali z domieszka miedzi i kobaltu w mysl wynalazku (tabli' ca 3 i 4) w porównaniu ze stala naweglona (tablica 1) i 3%-owa stala niklowa (tabli¬ ca 2). Liczby wykazuja wielka przewage stali z domieszka miedzi i niklu, w porów¬ naniu ze stala naweglona, i wykazuja, iz jest ona nawet lepsza od drozszej 3%-owej stali niklowej. — 2 —Tabela 1.Wlasciwosci plaszcza kotlowego bez szwu ze stali naweglonej (0,20% C, 0,75% Mn, 0,19$ Si) Temperatura doswiadczalna w °C 20° 100° 200° 300° 400° 1 500° Granica plynnosci w kg/mm2 26,1 25,1 24,1 18,1 16,7 14,4 Wytrzymalosc kg/mmz 50,8 48,4 55,5 56,0 42,3 29,3 Wydluzenie % 20,9 15,9 11,0 20,4 21,5 36,6 Zwezenie % 52,2 48,4 . 33,1 44,2 57,2 55,4 1 Wlasciwosci plaszcza kotlowego bez szwu ze stali, zawierajacej 3% niklu (0,10% C, 0,56% Mn, 0,21% Si, 3,18% Ni) Temperatura doswiadczalna w °C 20 100 200 300 400 1 500 Granica plynnosci w kg/mm2 34,7 32,3 29,5 • 27,7 22,6 15,8 Wytrzymalosc kg/mm2 51,6 48,3 54,4 56,9 42,2 27,3 Wydluzenie % 22,4 15,9 15,0 22,0 23,7 39,3 Zwezenie % 58,5 57,0 53,0 51,7 67,5 48,8 1 Wlasciwosci plaszcza kotlowego bez szwu ze stali z domieszka miedzi i niklu TH 60 (0,11% C, 0,80% Mn, 1,05% Cu, 0,5% Ni) Temperatura doswiadczalna w °C 20 100 200 300 400 1 500 Granica plynnosci w kg/mm2 39,0 38,8 38,5 30,5 27,0 25,7 Wytrzymalosc kg/mm2 52,8 50,5 67,4 65,3 52,6 40,0 Wydluzenie % 25,0 20,4 16,0 25,1 26,4 23,4 Zwezenie % 61,6 58,5 43,6 43,9 50,9 41,0 1 Tabela 4, Wlasciwosci plaszcza kotlowego bez szwu ze stali z domieszka miedzi i kobaltu (0,15% C, 0,50% Mn, 0,17% Si, 1,00% Cu, i 1,27% Co) Temperatura doswiadczalna w °C 20 100 200 300 400 1 500 Granica plynnosci w kg/mm2 38,3 37,8 32,1 26,5 - 25,4 23,8 Wytrzymalosc kg/mm2 55,3 58,4 66,8 63,7 51,4 40,4 Wydluzenie % 20,3 18,1 17,3 26,0 25,0 26,9 Zwezenie % 56,1 52,3 46,9 46,7 44,6 55,0 1 .— 3 -Zawartosc wegla w stopach w mysl wy¬ nalazku wynosi (najlepiej) do 0.6%. Za¬ wartosc manganu i krzemu utrzymuje sie na wysokosci stosowanych w znanych sta¬ lach tego rodzaju. Wyrób czesci budowla¬ nych i czesci maszynowych ze stali wedlug niniejszego wynalazku odbywa sie przez ku¬ cie lub walcowanie znanym sposobem. Two¬ rzyw, otrzymanych w ten sposób, mozna uzywac bez dalszej obróbki powierzchni przy pomocy narzedzi, zdzierajacych wióry.Przedmioty, wytworzone ze stali, otrzyma¬ nych w mysl wynalazku, odznaczaja sie ko- rzystnemi wlasciwosciami co do zwiezlosci.Wlasciwosci te mozna w dalszym ciagu ulepszyc przez zwykle wyzarzanie w tem¬ peraturze pomiedzy 400 — 700°C. Blacha, zawierajaca 0.07%C, 0.68% Mn, 0.036% S, 0.02% P, 0.21% Si, 0.89% Cu i 1.12% Ni, posiada nastepujace wlasciwosci: Granica plyn¬ nosci kg/mm2 1 39,0 Wytrzymalosc na rozerwanie kg/mm2 49,3 Granica plynnosci x 100 wytrzymalosc na rozerwanie % < 79 Wydluzenie % 25,3 Zwezenie % 56,9 Wytrzymalosc na uderzenie m Jcg/cm2 | 30,1 Gdy powyzsza blache zarzono przez szesc godzin w 650°, osiagnieto nastepujace dane: Granica plyn¬ nosci kg/mm2 1 37,5 Wytrzymalosc na rozerwanie kg/mm2 47,7 Granica plynnosci x 100 wytrzymalosc na rozerwanie % 78,8 Wydluzenie Zwezenie % | % 28,7 | 71,2 Wytrzymalosc 1 na uderzenie m kg/mm2 | 42,4 1 Przy nieznacznej zmianie wytrzymalosci i granicy plynnosci wzrosla wytrzymalosc na uderzenie o 41%. Najlepsza temperatu¬ ra zarzenia w granicach 400 — 700° oraz najkorzystniejszy okres zarzenia zaleza od skladu oraz od rozmiarów zarzonej czesci konstrukcyjnej i mozna je okreslic wstep- nem doswiadczeniem. Powyzszego zarzenia nie nalezy identyfikowac ze zwyklem od- miekczaniem. Moznaby np. osiagnac te same wartosci, jak przy zarzeniu blachy w tem¬ peraturze 650°, podanej w przykladzie, równiez i w temperaturze 450°C, gdyby czas zarzenia przedluzono do 40 — 50 godzin.Oprócz niklu lub zamiast niklu i kobaltu, mozna stosowac równiez inne domieszki, które posiadaja wlasciwosci tworzenia kry¬ sztalów mieszanych z miedzia lub innym skladnikiem stopu, powodujacym tworzenie sie szczelin, które topia sie dopiero powy¬ zej temperatury ksztaltowania albo w tych temperaturach przechodza dopiero w stan ciastowaty. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe. 1. Stal do wyrobu przedmiotów o po¬ wierzchni bez wad, zwlaszcza stal do wyro¬ bu czesci budowlanych, które po uksztalto¬ waniu nie sa obrabiane zapomoca narzedzi, zdzierajacych wióry, np. rur, zwlaszcza ko¬ tlowych, zelaza uniwersalnego i profilowego lub podobnych przedmiotów, znamienna tern, ze zawiera znaczniejsze ilosci domieszek, które, uzyte oddzielnie, wywoluja wskutek wydzielania sie wytwarzanie sie szczelin (szczeliny i tworzenie sie zendry), jak np. miedzi i oprócz miedzi przynajmniej jedne¬ go innego skladnika, który zostaje wydzie¬ lony razem z metalem, wywolujacym two¬ rzenie sie szczelin, podwyzszajac tempera¬ ture topnienia pierwszej domieszki w taki sposób, iz temperatura ta staje sie wyzsza od temperatury obróbki, wzglednie domie¬ szka ta znajduje sie w temperaturze obróbki w stanie ciastowatym. 2. Stal wedlug zastrz, 1, znamienna — 4 —tern, ze zawiera wiecej niz 0.4% miedzi i wiecej niz 0.5% niklu. 3. Stal wedlug zastrz. lf znamienna tern, ze zawiera wiecej niz 0.4% miedzi i 0.10 do 0.5% niklu. 4. Stal wedlug zastrz. lf znamienna tern, ze zawiera wiecej niz 0.4% miedzi i 0.05 do 5% kobaltu. 5. Stal wedlug zastrz. 2 — 4, znamien¬ na tern, ze ogólna zawartosc w niej niklu i kobaltu jest równa przynajmniej Vs zawar¬ tosci miedzi. 6. Stal wedlug zastrz. 5, znamienna tern, ze ogólna zawartosc w niej niklu i ko¬ baltu jest równa przynajmniej polowie za¬ wartosci miedzi. 7. Stal wedlug zastrz. 1, znamienna tern, ze zawiera miedz w ilosci od 0.4 do 2% oraz nikiel — od 0.2 do 1.5% i kobalt— od 0.2 do 1.5% wzglednie oprócz miedzi za¬ wiera tylko kobalt w ilosci od 0.2 do

1.5%. Carl Wallmann. Franz Nehl. Zastepca: Inz. F. Winnicki, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL