PL22463B1 - Sposób powierzchniowego hartowania stali austenitowej i jej stopów. - Google Patents

Description

Przy dotychczas znanych sposobach powierzchniowego hartowania stopów ze¬ laza stosuje sie cementowanie przedmio¬ tów, wykonanych z tych stopów, azotowa¬ nie ich i borowanie. Zasada tych sposobów polega na tern, ze do warstwy powierzch¬ niowej hartowanego przedmiotu doprowa¬ dza sie materjal, który wytwarza z zela¬ zem wegliki, azotki i borki. Poniewaz zwiazki te posiadaja bardzo wielka twar¬ dosc, powstaja na powierzchni hartowane¬ go przedmiotu powloki o twardosci szkla.Powloki tego rodzaju posiadaja w mniej¬ szym lub w wiekszym stopniu róznorodna budowe, która przenika stopniowo w glab w zasadnicza budowe czastek hartowanego przedmiotu.Sposoby te posiadaja jednak te bardzo wielka wade, iz nie moga byc stosowane do hartowania pewnych stali, glównie stali austenitowych, przy których dotychczas hartowanie powierzchniowe przeprowa¬ dzano jedynie zapomoca tak zwanego spla¬ szczania na zimno. Cementowanie nic na¬ daje sie do zastosowania przy stalach tego rodzaju, poniewaz powstaja wegliki, które wydzielaja sie na granicach ziarnek harto¬ wanej stali, przyczem twardosc stalego roztworu nie zmienia sie. Nastepstwem ce¬ mentowania jest jedynie nieznaczne po^wifcksrenle twJtf-dosci, podczas gdy zwiek¬ sza sie w wielkim stopniu kruchosc stali, nawet w takim stopniu, ze stal latwo sie . rozpada. Wady te posiada równiez azoto¬ wanie, przy którem oprócz tego mozliwe jest hartowanie warstw powierzchniowych jedynie do glebokosci 0,7 mm. Splaszcza¬ nie na zimno, powiekszalo twardosc po¬ wierzchni tych stali w nieznacznym tylko stopniu; obróbka ta polegala na odkuwa- niu i tloczeniu stali na zimno.Wada powyzsza, siali aastenitowych, a wiec niemozliwosc hartowania jej po¬ wierzchni, wykluczm stosowanie tych stali do rozmaitych celów wzglednie wykony¬ wanie z nich pewnych wyrobów, na które stale te nadawalyby sie dzieki bardzo ko¬ rzystnym zaletom mechanicznym, a zwla.- szcza dzieki wielkiej ciagliwosci, która jest nastepstwem ich budowy austenitowej.Sposób wedlug wynalazku zapobiega tej wadzie i umozliwia otrzymywanie na powierzchni stali austenitowej i jej sto¬ pów warstw o grubosci do 40 mm o bar¬ dzo wielkiej twardosci, przyczetn pier¬ wotna budowa rdzenia wyrobu stalowego, a wiec jego warstw wewnetrznych nie zmienia sie tak, iz stal nie traci korzyst¬ nych wlasciwosci mechanicznych. Ceche wynalazku stanowi ograniczenie stalosci austenitu. Osiaga sie to w sposób dwojaki.Przy pierwszym sposobie z powierzch¬ ni stali znanego rodzaju i ich stopów, które przed hartowaniem lub po hartowa¬ niu posiadaja budowe austenitowa, a wzglednie z tych miejsc przedmiotów ze stali, w których wymagana jest wieksza twardosc i zmiana jej wlasciwosci, od¬ prowadza sie skladniki, utrwalajace od¬ miane allolropowa gamma, jak np. C, Mn, S* i podobne, zaleznie od rodzaju stali au¬ stenitowej {a wiec niklowej, manganowej i podobnej).Drugi sposób powierzchniowego harto¬ wania polega na tern, iz przez dyfuzje na powierzchni stali osiaga sie stapianie po¬ wierzchniowe znanych stali austenitowych z pierwiastkami, które ograniczaja istnienie i trwalosc odmiany gamma, jak np. Si, Al, P, As, Cr, Mo, V i podobnemi.Oba sposoby posiadaja jeden i ten sam cel, a mianowicie sluza do ograniczania stalosci odmiany gamma, przyczem wyniki sa jednakowe, tak iz sposoby te moga byc w pewnych przypadkach stosowane wspól¬ nie, a mianowicie równoczesnie lub jeden po drugim. Wyzej wymieniony drugi spo¬ sób ograniczania stalosci odmiany gamma nie posiada jednak nic wspólnego z wy¬ twarzaniem powlok na powierzchni zelaza zapomoca dyfuzji AJ, Cr i podobnych me¬ tali, stosowanej w celu ochrony powierzch¬ ni przed dzialaniem ciepla lub nagryza¬ niem.Sposób hartowania powierzchniowego wedlug wynalazku jest zwykle uzupelnia¬ ny dalszem nagrzewaniem, a zwlaszcza hartowaniem, dzieki czemu osiaga sie na powierzchni hartowanej stali twarda warstwe o budowie martenzytowej, ewen¬ tualnie innej budowie przejsciowej az do budowy perlitowej, przyczem budowa au¬ stenitowa warstw wewnetrznych (rdzenia) stali nie zmienia sie. Nastepstwem otrzy¬ mania tej budowy jest wielka miekkosc i ciagliwosc rdzenia przedmiotów, hartowa¬ nych na powierzchni, dzieki czemu przed¬ mioty te moga byc korzystnie obrabiane narzedziami, dzialajacenn zapomoca ude¬ rzen, oraz posiadaja i inne wazne zalety technologiczne. Grubosc warstw o budowie przejsciowej i warstw hartowanych mozna zmieniac w szerokich granicach, poniewaz sposób moze byc przeprowadzany w kie¬ runku odwrotnym i dowolna liczbe razy powtarzany, przyczem oba rodzaje sposobu mozna przeprowadzac wspólnie. Poniewaz pomiedzy warstwami o rozmaitej budowie, np. pomiedzy warstwa o budowie marten¬ zytowej a warstwa o hudowie austenitowej powstaje stosunkowo cienka warstwa od- weglonego austenitu, która laczy obie — 2 —Warstwy ze soba pod wzgledem budowy, przyczem przejscie z jednej budowy w druga jest stopniowe. Przy hartowaniu warstwy o wielkiej grubosci budowa har¬ towanego przedmiotu zmienia sie w war¬ stwach martenzytowych az do warstw per- litowych a wzglednie ferrytowych, W tym przypadku poddaje sie stal po hartowaniu zwykle stosowanemu naweglaniu, lecz je¬ dynie przez cementowanie w ciagu krótkie¬ go czasu w celu osiagniecia mniejszej twar¬ dosci, niz twardosc, odpowiadajaca pier¬ wotnie przeprowadzanemu ograniczaniu utrwalania odmiany gamma Nastepnie przeprowadza sie odpowiednie nagrzewa¬ nie, np. hartowanie.Najkorzystniejsze wyniki hartowania powierzchniowego stali austenitowych i ich stopów osiaga sie, przeprowadzajac harto¬ wanie w sposób nastepujacy. Wegiel, za¬ warty w warstwie powierzchniowej harto¬ wanego przedmiotu, poddaje sie zarzeniu zapomoca zwyklego przebiegu hutniczego w temperaturze 500 — 1300°C, w srodowi¬ sku nadajacym sie do utleniania wzglednie do przeprowadzania reakcji utleniania, jak np. w rudach, omlotkach zelaznych (mloto- winach) i podobnych materjalach. Zarze¬ nie moze byc równiez przeprowadzane w strumieniu gazu wzglednie mieszaniny ga¬ zów, jak np* w mieszaninie azotu i tlenu, argonu i tlenu, w bezwodniku kwasu we¬ glowego, jego mieszaninie z argonem, mie¬ szaninie wodoru i krzemu, wodoru i fosfo¬ ru i t. d. Powierzchnie hartowanego przed¬ miotu mozna równoczesnie przy zarzeniu ochraniac od wytwarzania sie zendry oraz mozna [regulowac szybkosc doprowadza¬ nia skladników na powierzchnie metalu, wzglednie odprowadzania ich z powierzch¬ ni metalu (dyfuzja).Otrzymana twardosc powierzchniowa przekracza np. 600 jednostek wedlug Vickers'a, podczas gdy pierwotna twar¬ dosc warstw wewnetrznych (rdzenia) sta¬ li, wynoszaca 200 jednostek, nie zmienia sie. Z przykladu tego jest widoczne," iz spo¬ sób wedlug wynalazku nadaje sie w przy¬ padkach, w których wymagana jest wielka ciagliwosc i wytrzymalosc na dzialanie na¬ rzedzi, pracujacych uderzeniami, jako tez i duza twardosc na powierzchni przedmio¬ tu, np. przy wyrobie blach pancernych, plyt do celów wojskowych, mlynów, uzy¬ wanych w przemysle ceramicznym, czopów do czerpaków, czesci skladowych mlynów do kamieni, oraz wszelkich czesci maszyn, od których wymaga sie wielkiej ciagliwo- sci i twardosci na powierzchni w celu za¬ pobiegania scieraniu, np. zaworów, czo¬ pów i t. d. Sposób wedlug wynalazku moz¬ na równiez stosowac przy hartowania nie- rdzewiejacych stali chromowo-niklowych, a zwlaszcza wyrobów z takich staii, które podlegaja silnemu scieraniu, a wiec obra¬ cajacych sie i przesuwajacych sie czesci maszyn. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób powierzchniowego hartowa¬ nia stali austenitowych i ich stopów, zna¬ mienny tern, ze w warstwie powierzchnio¬ wej znanych rodzajów stali i ich stopów o budowie austenitowej przeprowadza sie odmiane gamma przed hartowaniem lub po hartowaniu w stan nieutrwalony, a miano¬ wicie odprowadzajac z powierzchni har¬ towanego przedmiotu skladniki, utrwala¬ jace odmiane gamma (np. C, Mn, Ni, Co i podobne), lub doprowadzajac tej po¬ wierzchni skladniki, ograniczajace istnienie odmiany gamma (np. Si, Al, P, As, Cr, Mo, V, Ti, Sn i podobne), dzieki czemu osiaga sie ograniczenie stalosci austenitu, a wiec i jego zmiane w inne postacie, jak np. w martenzyt, perlit i podobne, podczas gdy pierwotna budowa warstw wewnetrznych (rdzenia) przedmiotu nie zmienia sie.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze stosuje sie zarówno doprowadza¬ nie, jak tez i odprowadzanie skladników — 3 —z powierzchni haftowanego przedmiotu, a mianowicie równoczesnie lub kolejno je¬ den zabieg po drugim.
3. 3. Sposób wedlug zastrz, 1, znamien¬ ny tern, ze po hartowaniu powierzchnio- weim stal i jej stopy poddaje sie nawegla- niu.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze stal i jej stopy poddaje sie nastepnie obróbce cieplnej, np. zarzeniu, hartowaniu, wyzarzaniu i podobnej.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze stal i jej stopy poddaje sie w temperaturze 500 — 1300°C zarzeniu w srodowisku, nadajacem sie do utleniania wzglednie przeprowadzania reakcji utle¬ niania, np. w rudzie, omlotkach zelaznych (mlotowinie) i podobnych materjalach.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze stal i jej stopy poddaje sie zarzeniu w strumieniu gazu lub mieszani¬ ny gazów, jak np. mieszaniny azotu i tle¬ nu, argonu i tlenu, bezwodnika kwasu we¬ glowego, jego mieszaniny z argonem, mie¬ szaniny krzemu i wodoru, wodoru i fosforu, dzieki czemu powierzchnia hartowanego przedmiotu jest chroniona od utleniania, przyczem mozliwe jest regulowanie szyb¬ kosci doprowadzania wzglednie odprowa¬ dzania skladników utrwalajacych odmiane gamma lub zapobiegajacych utrwaleniu sie tej odmiany zelaza. Akciova spolecnost dfive Skodovy z a v o d y v Plzni. Zastepca: Inz. H. Sokal, rzecznik patentowy. r:;: ;a Druk L. Boguslawskiego j Ski, Warszawd PL