Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu przetapiania metali i stopów metalowych wlacznie ze stala i stopami zelaza, pozwa¬ lajacy na polepszenie wlasciwosci przera¬ bianych metali. Ponadto sposób ten pozwa¬ la nie tylko na polepszenie wlasciwosci metali i stopów, np. na zwiekszenie ich wy¬ trzymalosci lub twardosci, lecz równiez umozliwia nadanie im pewnych wlasciwo¬ sci zupelnie dotychczas nie wykazywanych przez te metale. Na przyklad surówce o du- ze] zawartosci wegla, np. zawierajacej 3% C, mozna nadac duza plastycznosc, umo¬ zliwiajaca kucie lub walcowanie takiej su¬ rówki.Wynalazek niniejszy zasadniczo opiera sie na tym, ze podczas przetapiania ladun¬ ku po osiagnieciu jego temperatury topnie¬ nia dosc znacznie podwyzsza sie tempera¬ ture w piecu, np. w przypadku wytwarza¬ nia stopów metali ciezkich podwyzsza sie ja co najmniej do 1900°C lub nawet pra¬ wie do temperatury wrzenia skladnika sto¬ pu o najnizszej temperaturze topnienia, po czym roztopiony ladunek co najmniej pod¬ czas przegrzewania albo tuz po tym prze¬ grzewaniu poddaje sie dzialaniu pola elek¬ tromagnetycznego. W tym przypadku naj¬ lepiej jest dzialac polem o wielkiej czesto¬ tliwosci. Przez regulowanie czestotliwosci albo mocy pradu, albo przez jednoczesne regulowanie jednego i drugiego czynnika ma sie moznosc zmiany w znacznym stop¬ niu wlasciwosci kazdorazowo przetapiane¬ go materialu.Przy przeprowadzaniu sposobu wedlugWynalazku niniejszego nalezy uwzgledniac trzy czynniki, a mianowicie: przegrzanie metalu, czestotliwosc pola elektromagnetycznego i sprawnosc stoso¬ wanego pieca.Jezeli np. przetapiany metal ogrzewa sie do temperatury 2000°C i stosuje stala okreslona sprawnosc pieca równa 33 kW, to trzeba zmieniac jedynie czestotliwosc pola elektromagnetycznego, np. miedzy q = 10000 a 7000 Hz., alby przy odpo¬ wiednio dobranej czestotliwosci pola móc otrzymac najkorzystniejsze zadane wlasci¬ wosci przerabianego materialu, np. zada- pa twardosc, W podanych nizej przykladach I do III wyjasniono, jak oddzialywa zmiana cze¬ stotliwosci pola i sprawnosci pieca w trzech mozliwych odmianach na wlasciwosci ma¬ terialów czesciowo róznych, a w nastep¬ nych 4 przykladach zmiane wlasciwosci róznych mlaterialów.Rysunek uwidocznia fotografie szlifów, a mianowicie fig. 1—5 przedstawiaja foto¬ grafie szlifów materialów wedlug przykla¬ da I, fig. 6—8 — fotografie (szlifów mate¬ rialu, poddanego obróbce w znany sposób, przytoczone w celu porównania, fig. 9—fo¬ tografie przelomu materialu wedlug przy¬ kladu II, fig. 10 — fotografie szlifu i ma¬ terialu o tym samym skladzie chemicznym przetopionego w znany sposób, fig. 11 i 12 — fotografie szlifów tego samego materia¬ lu wedlug przykladu II w stanie odlewu wzglednie poddanego ogrzewaniu normali¬ zowanemu w ciagu godziny w temperaturze 900°C, fig. 13 i 14 — odpowiednie fotogra¬ fie szlifów materialu o takim samym skla¬ dzie chemicznym, obrabianego w znany sposób, fig. 15—70 — fotografie szlifów materialu wedlug przykladu III, fig 71 — fotografie kutych próbek surówki wedlug przykladu V, przetapianej w znany spo¬ sób, fig. 72—73 — fotografie odkutych pró¬ bek surówki przetapianej wedlug wynalazku niniejszego zgodnie z przykladem V. Fig. 74 — fotografie szliiu materialu wedlug fig. 71, fig. 75 — fotografie szlifu materia¬ lu wedlug fig. 72 i 73, fig. 76 — fotografie szlifu materialu wedlug przykladu VII w stanie kutym i fig. 77 — fotografie szlifu wedlug przykladu VII ochladzanego w wo¬ dzie i odpuszczanego w ciagu godziny w temperaturze 4500|C.Przyklad I.W przykladzie tymi zastosowano stop Fe-Al-Cr ubogi w wegiel, zawieraja¬ cy 25% Al i 5% Cr. Przetapiano go w piecu elektrycznym przy zastosowaniu pola elektromagnetycznego o wielkiej cze¬ stotliwosci i temperature podniesiono do okolo 2000°C (w przyblizeniu do tempera¬ tury wrzenia Al).Piec zasilano pradem o mocy 23 kW, a czestotliwosc pola zmieniano w grani¬ cach miedzy 9000 i 5000 Hz. Podczas gdy stal przetapiana przy czestotliwo¬ sci 7000 Hz daje sie dobrze formo- wac, to podobna stal przetapiana w znany sposób jest krucha. Fig. 1—5 przedstawia¬ ja fotografie szlifów stali, przetapianych przy zastosowaniu póla o czestotliwosci 9000, 8000, 7000, 6000, 5000 Hz w tempe¬ raturze powyzej 2000°C, przy mocy pradu L=^23 kW. Przy czestotliwosci 7000 Hz bu¬ dowa krystaliczna stali zostala zamieniona na budowe drobnoziarnista.Przy czestotliwosci 7000 Hz stal uzy¬ skuje najkorzystniejsze wlasciwosci wy¬ trzymalosciowe, np. jej wytrzymalosc na rozciaganie wynosi 34—44 kg na mm2.Taki sam stop, przetapiany w znany sposób, wykazuje taka wytrzymalosc rów¬ na 5 kg/mm2.Z tego wynika, ze jesli zastosuje sie przegrzewanie przerabianego materialu przy stalym doplywie energii elektrycznej oraz odpowiednie uregulowanie tylko cze¬ stotliwosci pola, to mozna za pomoca nie¬ wielu prób ustalic wlasciwlosci wytwarza¬ nego materialu.Fig 6—8 przedstawiaja fotografie szli- — 2 -row tego samego materialu przy zastoso¬ waniu pradu o mocy 23 kW i pola o czesto¬ tliwosci 9000, 8000, 7000 Hz, przy czym la¬ dunek byl przetapiany bez przegrzewania.Tak otrzymany material nie wykazuje wla¬ sciwosci osiaganych wedlug wynalazku.Przyklad II.Przetapiano trzy rodzaje stopów o na¬ stepujacym skladzie chemicznym: a) reazt< b) Cr — Co — W — Be — C — ; stopu i Cr — Co — Ti — B — reszte stopu c) uboga w Cr — Co — Ti — 14,6% 5,6% 2,2% 0,2% 3,0% stanowi zelazo 14,6% 5,6% 2,2% 2,2% stanowi stal wegiel 14,6% 9,0% 2,2% i reszte stopu stanowi stal uboga w wegiel Temperatura przegrzania wynosila po¬ wyzej 1900°C, stala czestotliwosc pola elek¬ tromagnetycznego q = 10000 Hz i zmienna moc pradu L8 = 18, 33, 50 kW.Twardosc wedlug Brinella powyzszych stopów przetapianych wedlug wynalazku niniejszego przy róznej mocy pradu porów¬ nywano z wartosciami twardosci takich stopów przetapianych w znany sposób.Otrzymano nastepujace wartosci, 1 a b 1 c Twardosc stopów przetapianych w znany sposób 535 365 496 Lx . 590 358 U 750 570 618 L. 480 352 Stop c) .po zwyklym przetapianiu i po odkuciu posiadal wytrzymalosc na rozcia¬ ganie 96 kg/mm2 w porównaniu z taka wy¬ trzymaloscia równa 140 kg/mm2 tego sto¬ pu przetapianego przy mocy L2 = 33 kW, q = 10000 Hz i temperaturze przegrzania 1900°C.Fig. 9 przedstawia fotografie przelomu tego stopu, fig. 10 — fotografie przelomu stopu przetapianego w znany sposób. Fig. 11—14 przedstawiaja odpowiednie fotogra¬ fie szlifów.Przyklad III.Uzyto stopu o skladzie chemicznym jak w przykladzie L Zastosowano temperature przegrzewa¬ nia jak w przykladzie I.L zmienne od Lt — L14 = 23,22 — 11,10 kW. q zmienne od 1000 Hz qx—q4 = 10000—- '7000 kW.Zmiany wlasciwosci wynikaja z opisu przypadku Ll9 q4 przykladu I.Fotograifie ®ilifów na fig. 15—70 przed¬ stawiaja w poziomych szeregach stal, po¬ traktowana kazdorazowo przy jednakowej czestotliwosci pradem o zmiennej mocy, na¬ tomiast w szeregach pionowych stal — na która dzialano polem o zmiennej czestotli¬ wosci przy stalej mocy pradu. W obu przy¬ padkach stwierdzona zostala zmiana wiel¬ kosci ziarn.Przyklad IV.Uzyto stali, zawierajacej 14% Cr i 5% C.Zastosowano temperature przegrzania t = 2000°C, pole elektryczne o czestotliwosci q = 10000 Hz i sprawnosc pieca (moc) L = 33 kW.Otrzymano stal o wytrzymalosci na roz¬ ciaganie równa 200 kg/mm2 i o twardosci wedlug Brinella 520, po ochlodzeniu zas — 850.Otrzymana stal posiada duza ciagliwosc i daje sie tloczyc na goraco.Ta sama stal, przetapiana w znany spo¬ sób, posiada wytrzymalosc na rozciaganie — 3 —93 kg/mm2, oraz twardosc 280 wedlug Bri- nella (Stahl und Eisen 1936 r. str. 577).Stal taka nadaje sie do wyrobu przed¬ miotów, od których wymagana jest duza ciagliwosc i twardosc równiez w wyzszych temperaturach, jak np. do wyrobu zawo¬ rów.Przyklad V.Przetopiono surówke, zawierajaca 3% C z zastosowaniem przegrzewania do tempe¬ ratury t = 2000°C, pola elektromagnetycz¬ nego o czestotliwosci q = 10000 Hz i pra¬ du o mocy L = 11 kW albo 29 kW.W obu przypadkach otrzymano mate¬ rial o najkorzystniejszych wlasciwosciach.Jakkolwiek surówka, zawierajaca po¬ wyzej 1,7% C, np. 3% C, nie jest kowal- na (fig. 71), to po poddaniu jej przetapia^ niu wedlug wynalazku niniejszego, jak po¬ dano powyzej, ctala sie ona kowalna i cia- gliwa w niskiej temperaturze oraz nadawa¬ la sie do walcowania, na zimno i na goraco.Fig. 72 i 73 przedstawiaja fotografie szlifów czworokatnych sztab o wymiarach _ 16X16 mm wzglednie 12X12 mm, odku¬ tych w jednym zabiegu robofczym z okra¬ glego bloku o srednicy 50 mm.Fig. 74 przedstawia fotograJie szlifu zwyklej stali weglowej, fig. zas 75 — foto¬ grafie szlifu takiej samej stali, poddanej obróbce wedlug wynalazku.Przyklad VI.Poddano przeróbce surówke, zawieraja¬ ca 4,25% C, z zastosowaniem przegrzewa¬ nia do t = 2000°C, pola elektromagnetycz¬ nego o czestotliwosci q = 10000 Hz przy sprawnosci pieca L=ll kW.Otrzymana surówka byla kowalna, na¬ dawala sie do walcowania i do rozciagania na zimno.Przyklad VII.Przerobiono wedlug wynalazku stale o nastepujacym skladzie chemicznym: a) Cr — 14,6%, Co — 9,0%, b) Ti- Wl- Be C Cr Co W) Be C -=-. — .—¦- — —' — — — 2,2%, 2,2%, 0,2% i 3,0%. 14,6%, 9,0%, 2,2%, 0,6% i 3,0%.Zastosowano przegrzewanie do tempe¬ ratury 2000^C i pole elektromagnetyczne o czestotliwosci q = 10000 Hz przy sprawno¬ sci pieca L = 33 kW.Otrzymane stale byly kowalne, nada¬ waly sie do walcowania-4 posiadaly wla¬ sciwosci podobne do wlasciwosci stali na¬ rzedziowej o charakterze metalu twardego.Fig. 76 i 77 przedstawiaja fotografie szlifów stali a).Z podanych przykladów wynika, ze zmieniajac planowo moc i czestotliwosc po¬ la elektromagnetycznego przy jednoczes¬ nym zastosowaniu bardzo wysokich tempe¬ ratur przegrzewania mozna w znacznym stopniu zmieniac wlasciwosci stali i sto¬ pów. Na przyklad stopy, przetapiane w znany dotychczas sposób i wedlug pow¬ szechnego mniemania zgodnie z dotychcza¬ sowym stanem techniki uwazane za nieko- walne i nie nadajace sie do walcowania, mozna przez zastosowanie sposobu wedlug wynalazku niniejszego uczynic kowalnymi i dajacymi sie walcowac na zimno i na go¬ raco, a nawet nadac im ciagliwosc w ni¬ skiej temperaturze. Mozna równiez zmie¬ niac wlasciwosci chemiczne i fizyczne stopu i ulepszac je w zadanym kierunku. Dzidki temu mozna równiez prey zastosowaniu pradu o takiej samej, a nawet wiekszej mo¬ cy, stosowac mniejsze zawartosci skladni¬ ków stopowych niz dotychczas. Tak wiec np. stop zelazo-weglowy, posiadajacy sklad chemiczny surówki, daje sie stosowac jako stal narzedziowa po poddaniu go odpowied¬ niemu kuciu i po zahartowaniu. — 4 — PL