lfi-Ttrrffi) Wynalazek niniejszy dotyczy stali, a zwlaszcza stali przeznaczonej do dalszej obróbki mechanicznej przed ostatecznym zastosowaniem jej, chociaz nie ogranicza sie wylacznie do tego' rodzaju stali.Dotychczas najbardziej rozpowszechnio¬ ny sposób polepszenia obrabialnosci sta¬ li polegal na dodawaniu do stali siarki, Czasem uzywano do tego celu kosztowne¬ go selenu. Zwykle, stosujac siarke lub se¬ len, w celu polepszenia obrabialnosci sta¬ li, wprowadza sie je w takich ilosciach.Normy S. A. E. aby zawartosc ich w stali wynosila ponad 0,05% siarki lub selenu wzglednie przy stosowaniu obydwóch tych pierwiastków lacznie zada sie zazwyczaj sumarycznej ich zawartosci, wynoszacej ponad 0,05%.Na przyklad pewne stale do obróbki na automatach posiadaja dokladnie ustalona i uznana klasyfikacje w przemysle metalo¬ wym. „Society of Automotive Engineers" uznaje równiez te specjalna klase stali i ustalilo normy ich skladu chemicznego.Sklad tych stali zestawiony jest w tabeli I.TABELA I. dla stali do obróbki na automatach.S. A E.Nr 1112 X 1112 1115 1120 Wegiel o/o 0,08 - 0,16 0,08 — 0,16 0,10 - 0,20 0,15 - 0,25 Mangan °/o 0,60 - 0,90 0,60 — 0,90 0,70 — 1,00 0,60 — 0,90 .Fosfor o/o 0,09 — 0,13 0,09 — 0,13 do 0,045 do 0,045 Siarka .°/o 0,10 — 0,20 0,20 — 0,30 0,075 — 0,15 0,075 — 0,15S. A. E.Nr X 1314 X 1315 X 1330 X 1335 X 1340 ' Wegi O/ i ° i 0,10 - 0,10 - 0,25 - i 0,30 — 0,35 — el 0,20 0,20 0,35 0,40 0,45 i Mang i o/ /o 1,00 — 1,30 - 1,35 — 1,35 - 1,35 - an j i 1,50 1,60 1,65 1,65 1,65 , Fosfor 0/ /o do 0,045 do 0,045 do 0,045 do 0,045 do 0,045 Siarka 0/ /o 0,075 - 0,075 - 0,075 — 0,075 — 0,075 — 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 Nalezy zaznaczyc, ze wszystkie te sta¬ le posiadaja wieksza zawartosc siarki (0,075 — 0,30%) niz stale, które nie pod¬ padaja pod pojecie stali nadajacych sie do automatów. Mozna powiedziec, ze to zwiekszenie zawartosci siarki stanowi ogólnie przyjety sposób polepszania obra- bialnosci stali i zaliczenia ich do stali na¬ dajacych sie do obróbki na automatach.Stosowanie jednak tak stosunkowo du¬ zej zawartosci siarki w celu polepszenia obrabialnosci stali ma pewne strony u- jemne. Powoduje ono bowiem nieraz trud¬ nosci przy obróbce stali na goraco, np. przy walcowaniu wlewka. Mimo to pod¬ daje sie zazwyczaj wlasnie te stale do au¬ tomatów, zawierajace stosunkowo duzo siarki, obróbce na goraco i to w tempe¬ raturach wyzszych, niz stale o mniejszej zawartosci siarki. Z tego wzgledu zazwy¬ czaj stosuje sie w hutnictwie przy zwiek¬ szonej zawartosci siarki stosunkowo duza zawartosc procentowa manganu, aby uni¬ knac lub zmniejszyc lamliwosc stali na goraco, to znaczy uniknac kruchosci wzglednie braku wytrzymalosci stali w stanie czerwonego zaru. Poza tym zbyt duza zawartosc siarki w stali, nawet w granicach przedstawionych w tabeli I, mo¬ ze nadac stali niepozadane wlasciwosci fi¬ zyczne, jak np. mala ciagliwosc.Wiadorno równiez, ze zwiekszona za¬ wartosc fosforu polepsza w pewnych wa¬ runkach obrabialnosc stali. Dotyczy to zwlaszcza stali o malej zawartosci wegla, które sa stosunkowo miekkie i maja sklonnosc do ,,ciagniecia sie" w czasie obróbki. .Wiadomo, ze zwiekszenie zawar¬ tosci fosforu moze zapobiec temu ujemne¬ mu zjawisku. Istnieja jednak granice po¬ lepszania obrabialnosci stali przez zwiek¬ szenie zawartosci fosforu. Za duzo fosforu moze nadac nieodpowiednia twardosc i zmniejszyc pozadana ciagliwosc. W nie¬ których klasach stali pewien stopien cia- gliwosci jest konieczny, nie mozna wiec stosowac zwiekszonych ilosci fosforu przy wyrobie stali do obróbki na automatach, z powodu jego sklonnosci do zmniejszania ciagliwosci.Ze stali bessemerowskich otrzymuje sie lepsze stale do automatów, niz ze stali martenowskich. Jednakze stale besseme- rowskie sa obecnie nieco drozsze w pro¬ dukcji i trudniejsze do sprawdzania pod wzgledem skladu, anizeli stale martenow- skie, poza tym niektóre stalownie nie po¬ siadaja gruszek bessemerowskich. Zarów¬ no z tych, jak i innych wzgledów, popyt na stale martenowskie wzrastal w ciagu ostatnich lat kosztem popytu na stale bes- semerowskie. Produkcja zatem stali mar¬ tenowskich, posiadajacych tak dobra o- brabialnosc, jak stale bessemerowskie, by¬ laby bardzo pozadana. Dotychczas nie mozna bylo uzyskac tego przez zwieksza¬ nie zawartosci siarki bez szkodliwej utra¬ ty waznych wlasciwosci fizycznych.Chociaz osiagnieto znaczny postep w polepszaniu obrabialnosci stali, glównie przez zwiekszanie zawartosci siarki, prze¬ mysl rozporzadza obecnie co najmniej, 9 gatunkami stali, objetymi normami S.A.E., wskutek czego mozna wybrac z pomiedzy nich gatunek o odpowiadajacej zadanej obrabialnosci i pozadanych wlasciwos¬ ciach fizycznych wytworzonego przedmio- * tu, wciaz jeszcze odczuwa sie potrzebe — 2 —polepszenia obrabialnosci stali do automa¬ tów. Dotyczy to zwlaszcza tych przypad¬ ków, gdy polepszenie to mozna uzyskac bez utraty innych pozadanych cech, jak dodatnich wlasciwosci przy obróbce na goraco, odpowiedniej ciagliwosci i innych wlasciwosci fizycznych. Jest rzecza zna¬ na, ze badacze przeprowadzili rozlegle prace naid polepszeniem stali do obróbki na automatach, przy czym zmieniano sklad chemiczny, badano nowe sposoby dodawania takich pierwiastków, jak siar¬ ka, fosfor, mangan i wegiel, a takze zmie¬ niano ilosc zatrzymywanego w stali tlenu.Mimo to nie osiagnieto jakiegokolwiek znaczniejszego polepszenia wlasciwosci stali wedlug dotychczasowych sposobów.Wynalazek niniejszy polega przede wszy¬ stkim na stwierdzeniu, ze, obrabialnosc stali mozna polepsizyc przez wprowadze¬ nie do stali olowiu, o ile olów wprowadzi! sie w takich warunkach i w taki sposób,' ze po skrzepnieciu stali pozostaje on w stali w odpowiedniej ilosci w stanie roz¬ proszenia. Mozna zatem otrzymac stal do obróbki na automatach przez wprowadze¬ nie olowiu do stali, badz to zamiast cze¬ sci lub calkowitej ilosci siarki, stosowa¬ nej zazwyczaj w tak zwanych stalach do obróbki na automatach, badz tez jako do¬ datek do tej siarki, z tym jednak zastrze¬ zeniem, ze olów zostanie dodany w takich ilosciach i w takich warunkach, które za¬ pewnia stosunkowo jednostajne rozpro¬ szenie go w stali. Przekonano- sie równiez, ze olów wprowadzony w ten sposób do stali polepsza jej obrabialnosc, nawet gdy nie chodzi o produkcje stali do automa¬ tów. Przekonano sie dalej, ze olów wcie¬ lony w ten sposób nie pogarsza, praktycz¬ nie biorac, pozadanych wlasciwosci me¬ chanicznych stali. Nowosc wynalazku ni¬ niejszego podkresla ponadto fakt, ze wie¬ lu^badaczy pracowalo nad stopami zelaza lub stali z olowiem, podajac w literaturze technicznej, ze olów nie rozpuszcza sie w ielajzie.Dr. M. Hansen w swej ksiazce o stopach podwójnych (JuLus Springer, Berlin, 1936 r.) podaje na str. 716 przeglad wiadomosci o stopach zelazo-olów. Jego wykresy nie wykazuja zadnej rozpuszczalnosci, olowiu w zelazie ponizej temperatury topnienia zelaza, powyzej zas tej temperatury wy¬ stepuja dwie ciekle warstwy jedynie o bardzo slabej rozpuszczalnosci wzajemnej.Przytacza on zdanie Isaaca i Tammapna (Z. Anorg. Allg. Chem, tom, 55/1907, str. 58), którzy doszli do wniosku, ze metale te sa, .praktycznie biorac, nierozpuszczalne nawzajem w sobie w stanie cieklym. Han¬ sen przytacza równiez zdanie Stevenha- gena i Schucarda (Z. Anorg. Allg. Chem, tom 186/1930, str 277), ze skrzepniety produkt tworzy wyraznie zarysowane warstwy, a metale sa, praktycznie biorac, nawzajem w "sobie nierozpuszczalne. Po¬ daje on dale^z Taimmamna i Cel&ena (Ber, ltsch. Chem. Ges. Tom 35/1902, sir. 910), ze rozpuszczalnosc zelaza .w olowiu wy¬ nosi 3 X 10 — 4%, a olów nie wywiera zadnego dzialania na temperatury prze¬ miany zelaza. Niewatpliwie opublikowane w literaturze wyniki badan, jak np. poda¬ ne powyzej, odstreczyly innych badaczy od zastosowania olowiu jako dodatku do stali w celu polepszenia jej obrabialnosci, a zwlaszcza w celu otrzymania stali do obróbki na automatach.Wiadomo, ze niektórzy autorzy w daw¬ niejszych patentach proponowali stosowa¬ nie olowiu w stopach zelaznych, ale pro¬ pozycje te dotyczyly albo uzycia olowiu w zeliwie lub specjalnej stali stopowej, albo byly oparte w wiekszym lub mniej¬ szym stopniu na ogólnej mysli przewod¬ niej, ze zadaniem olowiu jest spowodowa¬ nie oczyszczenia lub takiej zmiany wla¬ sciwosci stali, aby zmniejszyc wady od¬ lewnicze. W niektórych przypadkach pro¬ ponowane ilosci olowiu byly tak duze, ze wykazywaly zupelny brak zrozumienia praktycznych wymagan produkcji i rynku zbytu stali. W kazdym razie zaden ze zna- -. a'~nych patentów nie podaje technicznego rozwiazania tego zagadnienia, ani nawet nie wspomina, ze dodatek olowiu do zwy¬ klych stali mozna wyzyskac do polepsze¬ nia ich obrabialnosci; równiez zaden daw¬ niejszy badacz czy autor patenu; nie wspomnial nigdy, ze olów, dodany do sta¬ li w odpowiednim stosunku procentowym, moze sluzyc do nadania jej pozadanych cech stali do automatów, i to albo sam, albo w polaczeniu z siarka lub innym pierwiastkiem.Idac po tej linii, dodawano olowiu do stali róznymi sposobami, które zostana bardziej szczególowo omówione w dal¬ szym ciagu opisu. W tym miejscu ograni¬ czyc sie mozna do zaznaczenia, ze wyda¬ je sie rzecza wazna, aby olów byl doda¬ wany do stali w stanie rozdrobionym i w takich warunkach, aby stal ulegala dosc silnemu wstrzasaniu. Uzyskjfeo np. dobre rozproszenie olowiu w calej masie stali wprowadzajac go do roztopionej stali w piecu elektrycznym o wielkiej czestotli¬ wosci, co oczywiscie powoduje wstrzasa¬ nie stali. Uzyskano równiez dobre rozpro¬ szenie olowiu, wprowadzajac go do kókili podczas wlewania do nich stali, a zwlasz¬ cza rozpoczynajac wprowadzanie olowiu do kókili na poczatku zabiegu wlewania do niej stali. Wazna jest rzecza równiez, aby olów byl wprowadzany w ilosciach dosta¬ tecznych do uzyskania zadanej jego za¬ wartosci w stali. Doswiadczenia np, wy¬ kazaly, ze wprowadzajac olów w ilosci okolo 1% w stosunku do wagi stali uzy skano zawartosc olowiu w stali w korzy¬ stnych warunkach okolo 0,50 do 0,70%.Stale wedlug wynalazku niniejszego, za¬ wierajace olów, posiadaja pewna swoista mikrostrukture, która mozna stwierdzic droga metalograficzna.Na rysunku przedstawiono fotografie metalograficzne, w 500-krotnym powiek¬ szeniu liniowym, a porównanie wykazanej przez nie mikrostruktury wyjasnia powyz¬ sze twierdzenie.Fig. 1 przedstawia zdjecie mikroskopo¬ we stali, oznaczonej litera A w tabeli II, która podaje skladniki tej stali i z której widac, ze nie zawiera* ona olowiu.Fig. 2 przedstawia mikrostrukture stali B, objety równiez tabela II, z której wi¬ dac, ze stal B posiada, praktycznie bio¬ rac, ten sam sklad chemiczny co stal A, z ta tylko róznica, ze zawiera ponadto 0,12% olowiu.Fig. 3 przedstawia mikrostrukture stali, oznaczonej litera C w tabeli II, która poda¬ je skladniki tej stali i z której widac, ze posiada ona, praktycznie biorac, równiez ten sam sklad chemiczny co stal A, z ta tylko róznica, ze zawiera ponadto 0,478% olowiu.Wspomniana tabela II przedstawia sie nastepujaco: Tabela II.Sklad chemiczny stali A, B i C.Stal Procentowy sklad chemiczny ~c Si ivh s p Pb" A 0,11 0,012 0,63 0,193 0,017 nic B 0,10 0,012 0,55 0,204 0,019 0,12 C 0,11 0,008 0,62 0,235 0,017 0,478 Jak widac, olów znajduje sie w stanie rozproszenia w calej masie stali, czesciowo w postaci submikroskopowej. Duza liczba malych czarnych punktów, które sa cza¬ steczkami uwydatnionymi przez trawienie i które przewazaja w stalach zawieraja¬ cych olów (fig. 2 i 3), w przeciwienstwie do prawie zupelnego ich braku w stali nie zawierajacej olowiu (fig. 1), wykazuje jas¬ no, ze olów jest calkowicie rozproszony w stali. Przeprowadzone badania prze¬ wodnictwa elektrycznego wykazaly, ze olów nie spowodowal wzrostu opornosci wlasciwej, co przemawia za tym, ze olów nie wystepuje w postaci stalego roztworu w stali, lecz znajduje sie w stanie rozpro¬ szenia.Do roztopionych stali o tym samym za¬ sadniczo skladzie chemicznym co stal A dodawano olowiu w róznych ilosciach wpostaci blyszczu olowiu (PbS o zawartosci okolo 86,6% Pb i 13,4% S), w celu uzyska¬ nia stali B i C, Zbadano równiez wiele in¬ nych odmian stali, zawierajacych olów, po¬ slugujac sie próbkami wagi 6,8 do 136 kg, oraz wlewkami handlowymi wazacymi o- kolo 5 000 kg.Do stali B i C dodawano olowiu w po¬ staci blyszczu; okazalo sie jednak, ze mo¬ zna go dodawac takze i w innej postaci i wynalazek nie ogranicza sie do jakiego¬ kolwiek specjalnego sposobu dodawania olowiu. Doswiadczenia wykazaly, ze olo¬ wiu mozna dodawac do roztopionej stali w postaci olowiu metalicznego, blyszczu, stopu o równej zawartosci olowiu, cyny i antymonu, lutu zawierajacego 60% olo¬ wiu i 40% cyny, stopu lozyskowego o za¬ wartosci 66% miedzi, 32% olowiu i 2% cyny, minii i ortoiosforanu olowiu. Oka¬ zalo sie, ze olów mozna wprowadzac do stali zarówno w postaci wymienionych do¬ datków, jak i innych substancji zawiera¬ jacych olów, przyczym stal zawierala 15 do 64% wprowadzonego olowiu. Zawar¬ tosc olowiu zalezy od szeregu czynników.Przedluzenie okresu miedzy dodaniem o- lowiu a odlaniem stali wplywa — zdaje sie — na zwiekszenie w pewnych warunkach ilosci olowiu rozproszonego w stali. Ilosc ta byla korzystniejsza przy wprowadzaniu olowiu w stosunkowo malych dawkach, np. 0,40%. niz przy dawkach wiekszych, jak np. 1,5%). Sklad chemiczny stali równiez wywierac moze pewien wplyw na ilosc o- lowiu rozproszonego w stali, nie udalo sie jednak ustalic ,tej zaleznosci w sposób o- stateczny. Jak Dodano w dalszym ciacu opisu, olowiu dodawano do szeregu od¬ mian stali o róznym stanie chemicznym.Rozpuszczalnosc olowiu w roztopionej lub skrzepnietej stali nie jest jeszcze osta¬ tecznie znana, otrzymano jednak stal za¬ wierajaca 0,53% olowiu, co wskazywalo¬ by na to, ze wiekszosc, o< ile nie cala ilosc olowiu, znajdowala sie w stanie rozprosze¬ nia, a nie w roztworze. Stwierdzono, ze do tej zawartosci olowiu w stali polepsza on jej obrabialnosc.Próby wykazaly równiez, ze przy wal¬ cowaniu na zimno stali ria sruby, zawiera¬ jacej olów, obciazenie niezbedne do uzy¬ skania danego zmniejszenia przekroju wal¬ cowanego preta zmniejszylo sie o 7,5 do 14,3% odnosnie do zmniejszenia przekroju o 1 i 21% w razie dodania 0,14% olowiu, i (...) to obciazenie moglo byc zmniejszo¬ ne o 10,2 do 19,6% przy podobnym zmniej¬ szeniu przekroju (w razie dodania 0,25% olowiu). Te walcowane na zimno stale za¬ wieraly obok olowiu 0,18% C, 0,81% Mn, 0,022% P, 0,134% S, 0,013% Si lub tez 0,18% C, 0,75% Mn, 0,021% P, 0,127% S, i 0,014% Si. Dalej doswiadczenie fabrycz¬ ne przy próbie stali, wytworzonych wedlug wynalazku niniejszego, wykazalo, ze stale zawierajace olów znacznie slabiej ogrze¬ waja sie podczas obróbki niz tak zwane stale do obróbki na automatach, co jest prawdopodobnie wynikiem mniejszego tar¬ cia miedzy wiórami a narzedziem.W razie dodania do stali olowiu w ilosci 0,80 — 1,5% stwierdzono, ze pewna ilosc olowiu ma sklonnosc do osiadania na dnie wlewnicy z powodu swego duzego ciezaru wlasciwego. Mimo to jest rzecza bardzo prawdopodobna, ze przez dluzsze utrzy¬ mywanie i poruszanie stali w temperaturze krzepniecia jej zawartosc olowiu w stali mozna znacznie zwiekszyc ponad wartosc 0,53%, która stanowi najwieksza wartosc uzyskana w wytopach próbnych.Przeprowadzano równiez badania nad dodawaniem olowiu do stali zawierajacych stosunkowo duzo siarki (okolo 0,20% S) i malo siarki (okolo 0,03% S.). Okazalo sie przy tym, ze nie ma zasadniczej róznicy w ilosci olowiu zatrzymanego w stali, ani we wzglednej ilosci olowiu odnalezionego.Przekonano sie natomiast, ze dodanie o- lowiu do stali zawierajacej zarówno mala, jak i duza ilosc siarki, zwieksza w spo¬ sób widoczny ich obrabialnosc. W razie dodawania do stali olowiu w postaci bly- t 5 —szczu, wzrasta zawartosc w stali siarki z powodu obecnosci siarki w blyszczu.Dodajac olowiu do stali o zawartosci 0,80 i 1,35% Mn,, uzyskiwano zasadniczo taki sam procent olowiu rozproszonego w stali i takie samo polepszenie obrabialnosci.Podobnie dodawano olowiu do stali, zawierajacej 0,05 i 0,25% krzemu bez wi¬ docznych róznic w ilosci olowiu odnajdy¬ wanego i w jego wplywie na obrabialnosc.Doswiadczenia wykazaly dalej, ze olo¬ wiu mozna dodawac w róznych okresach procesu wytwarzania stali, Olowiu w rozmaitych postaciach, jak o- lowiu metalu, siarczku olowiu i innych zwiazków, dodawano do roztopionego wsadu w piecu. Dodawano go równiez do kadzi odlewniczej przy spuszczaniu stali z pieca lub przelewaniu z wiekszej kadzi.Chociaz moznaby dodac olowiu np. odrazu do wsadu w piecach martenowskich, nie nalezy jednak czynic tego, gdyz zachodzi obawa, ze olów stopi sie wczesniej i za¬ atakuje ogniotrwale wylozenie pieca.Po roztopieniu wsadu mozna dodac olo¬ wiu z mniejsza obawa o zaatakowanie ogniotrwalego wylozenia pieca. Najko¬ rzystniejsze sposoby dodawania olowiu sa nastepujace.Dodawanie do roztopionej stali w ko- kilach w postaci rozdrobnionej, po uprze¬ dnim wlaniu do kokili malej ilosci stali, przy czym nalezy wprowadzac strumien rozdrobnionego olowiu w kierunku stru¬ mienia stali wlewanej z kadzi z góry na dól, i przez dluzszy okres czasu.Dodawanie olowiu do roztopionego wsa¬ du w piecu tuz przed spustem. Dodawanie do kadzi w chwili spuszczania roztopio¬ nej stali do kadzi.Przy badaniu obrabialnosci stali stoso¬ wano próby przecinania i nawiercania, porównujac czas potrzebny do przeciecia preta z walcowanej na zimno stali S.A.E. 1020 i pretów doswiadczalnych o tych sa¬ mych wymiarach. Z uzyskanych danych obliczano ,,wskaznik przecinalnosci" ja¬ ko iloraz czasu potrzebnego do przecie¬ cia preta doswiadczalnego przez czas po¬ trzebny do przeciecia normalnego preta ze stali S.A.E. 1020. Podobne porównania poczyniono -przy próbach nawiercania, przy czym stosunek okresów czasu po¬ trzebnych do nawiercenia do tej samej glebokosci, z zachowaniem tych samych warunków, stali doswiadczalnej i stali normalnej S.A.E. 1020, okreslono jako ,,wskaznik nawiercalnosci". Jest rzecza jasna, ze mniejsze wskazniki wskazuja na lepsza obrabialnosc. Chociaz badano wie¬ le stali, nastepujace liczby wykazuja juz dostatecznie zalety obecnosci olowiu w stalach. Sklad chemiczny stali i ich wskaz¬ niki podano w tabeli III.Tabela III.Wplyw olowiu na obrabialnosc.Stal Nr 2962 2966 2967 2968 2969 C 0,11 o.io 0,11 0,11 0,11 Procentowy s Si 0,012 0,012 0,010 0,010 0,008 Mn 0,63 0,55 0,59 0,58 , 0,62 ! klad chemiczny P 0,017 0,019 0,017 0,019 0,017 S 0,193 0,204 0,207 0,214 0,235 Pb slady 0,122 0,257 0,342 0,478 Wskazniki obrabialnosci ciecie 84 69 58 53 47 wiercenie 98 80 73 70 69 Z danych tabeli III widac, ze wskaznik zie dodana olowiu w granicach podanych, obrabialnosci jest znacznie lepszy w ra- to znaczy od ilosci nieco wiekszych niz — 6 —slady az do 0,478% olowiu, obrabialnosc polepsza sie wraz ze zwiekszeniem zawar¬ tosci olowiu. Nalezy podkreslic, ze stal Nr. 2962 ze sladami tylko olowiu zawie¬ ra stosunkowo duza procentowa zawar¬ tosc siarki, tak jak uzywane obecnie w przemysle stale do obróbki na automa¬ tach, a mimo to dodatek olowiu wplywa wybitnie korzystnie na jej obrabialnosc.Przeprowadzono równiez porównania obrabialnosci stali wedlug wynalazku ni¬ niejszego z obrabialnoscia handlowych stali do automatów, nabytych na wolnym rynku. Wyniki uzyskane przy badaniu ta¬ kiej handlowej stali sa przedstawione w tabeli III A.Tabela III A.Próby obrabialnosci handlowych stali do obróbki na automatach.Stal Nr 1. 2. 3. 4. 5.—1 5.-2 6. ' 7" Gatunek handlowa bessemerowska u ii / u u u u ,, martenowska ,, bessemerowska ki. X Wskaznik obrabialnosci ' ciecie wiercenie 70 77 69 , 70 88 71 84 72 96 92 92 . 95 95 94 94 86 Z porównania cyfr tabeli III A z cyfra¬ mi tabeli III widac odrazu, ze stale we¬ dlug wynalazku niniejszego, zawierajace 0,122% lub wiecej olowiu, wykazuja mniejsze wskazniki obrabialnosci, czyli lepsza obrabialnosc. Uwydatnia sie to zwlaszcza w stalach o wiekszej zawarto¬ sci olowiu.Wiadomo, ze istnieja granice polepsza¬ nia obrabialnosci stali przy wzroscie za¬ wartosci siarki wzglednie przez stosowa¬ nie innych sposobów, anizeli sposób opi¬ sany w wynalazku niniejszym, a jedna z tych granic jest utrata pozadanych cech gotowego wyrobu. Wlasciwosci stali we¬ dlug wynalazku niniejszego zbadano pod wieloma wzgledami i stwierdzono, ze do¬ datek olowiu w granicach okolo 0,10 do 0,478% nie ma zadnego^ szkodliwego wplywu na wlasciwosci mechaniczne. Ta¬ bela IV przedstawia wlasciwosci tych sa¬ mych stali, które byly podane w tabeli III.Tabela IV.Zaleznosc miedzy izawartoscia siarki a mechanicznymi wlasciwosciami stali.Stal nr 2962 2966 2967 2968 2969 Zawartosc olowiu /o slady 0,122 0,257 0,342 0,478 Wytrzymalosc kg/mm2 mimim. 52,7 52,9 50,2 51,1 51,5 51,3 50,2 49,8 51.7 51,3 maks. 53,1 53,3 51,5 51,8 52,2 51,7 51,1 50,8 52,4 51,5 Wydluzenie % 17,5 16,5 17,5 19,0 17,5 18,5 19,5 18,5 17,5 18,5 Przewezenie przekroju 0/ /o 55,2 56,0 56,5 56,2 52,8 57,0 56,2 56,2 52,2 52,5 l|Udarnosc wedlug Charpy'ego kgm 3,11 3,24 2,76 2,69 2,48 2,83 2,62 2,76 2,42 2,69 - 7 —Próby podane w tabeli IV przeprowa¬ dzono z pretami walcowanymi na zimno, sa one zatem miarodajne dla pr.aktyki, po¬ niewaz prety stali do automatów zazwy¬ czaj poddaje sie walcowaniu na zimno.Jest rzecza widoczna, ze dodatek olowiu az do 0,478% nie pogorszyl zasadniczo zadnej z tych! wlasciwosci mechanicz¬ nych, podczas gdy cyfry w tabeli III wy¬ kazaly, ze taki dodatek olowiu polepszyl wybitnie obrabialnosc stali.Badano równiez wplyw dodatków azo¬ tu i fosforu. Oba te pierwiastki, dodane do stali, dzialaja jako czynniki zwieksza¬ jace twardosc i wytrzymalosc. Z tego po¬ wodu ich wplyw na obrabialnosc jest róz¬ ny. Skoro stal jest tak miekka,,ze posia¬ da slaba obrabialnosc, wówczas dodatek azotu lub fosforu albo obydwóch tych pierwiastków razem polepsza obrabial¬ nosc. Z drugiej jednak strony, jezeli stal jest dostatecznie twarda pod wzgledem dobrej obrabialnosci, wówiczas dodatek azotu lub fosforu albo obydwóch- tych pierwiastków razem wplywa szkodliwie na obrabialnosc, poniewaz zwieksza twar- dosd do wartosci wiekszej od najkorzyst¬ niejszej pod wzgledem obrabialnosci.Wplyw zwiekszonych ilosci azotu i fo¬ sforu na twardosc i wytrzymalosc stali o tym samym zasadniczym skladzie che¬ micznym przedstawiono w tabeli V.Tabela V.Wplyw azotu i fosforu na twardosc i wytrzymalosc stali.Próbka Podstawo¬ wa*) . 2255 2241 Podstawo¬ wa*) 2246 2247 2248 | Procentowy sklad chemiczny C 0,04 0,07 0,03 0,04 0,03 0,04 0,07 Mn 0,90 1,06 0,75 0,20 0,87 0,97 0,99 Si 0,09 0,08 0,05 0,09 0,05 0,07 0,10 S 0,175 0,170 0,153 0,176 0,172 0,173 0,174 P 0,012 0,016 0,010 0,012 0,055 0,114 0,207 N 0,008 0,014 0,020 0,008 Twardosc wedlug Brinella 150 170 183 150 159 163 187 Wytrzyma¬ losc na roz¬ rywanie kg/mmi 49,9 55,5 57,3 49,9 53,3 57,0 63,3 *) Srednia z trzech próbek zasadniczych nr 2242, 2243 i 2245.Zaleznosc miedzy zwiekszeniem zawar¬ tosci w stali azotu i fosforu a jej obra- bialnoscia przedstawia tabela VA, przy czym do prób uzyto tych samych stali, które zostaly podane w tabeli V. Dla po¬ równania tabela VA podaje równiez wy¬ niki prób obrabialnosci jednego szeregu stali zawierajacych olów, lecz o tym sa¬ mym zasadniczym skladzie chemicznym, co stale z dodatkiem azotu i fosforu.Tabela VA. , Wplyw zawartosci azotu i fosforu na obrabialnosc.Stal nr Podstawa 2255 224 L Azot O' 0 0,008 . 0,014 0,020 Fosfor % 0,012 0,012 0,012 Olów % — Wskazniki obrabialnosci ciecie nawiercanie 1,11 0,81 1,07 0,84 1,11 0,85 — 8 —Stal nr Podstawa 2246 2247 2248 Podstawa 2256 2257 2258 Azot % 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 Fosfor 0' /O 0,012 0,055 0,114 0,207 0,012 0,012 0,012 0,012 Qlów O-'' /o — — — — 0,04 0,10 0,18 Wskazniki obrabialnosei ciecie 1,11 0,98 0,98 0,95 . 1,11 1,04 0,86 0,79 nawiercanie ¦ 0,81 0,83 0,83 0,95 0,81 0,79 0,75 0,77 Liczby) w tabelach V i VA przedstawia¬ ja wplyw azotu, fosforu i olowiu na obra¬ bialnosc. Zwiekszanie zawartosci olowiu z 0,04 do 0,18°/o nie zwieksza twardosci pretów, zarówno walcowanych na gora¬ co, jak i ciagnionych na zimno, ale nawet ja nieco obniza. Widac z tego, ze przy sto¬ sowaniu .wynalazku niniejszego w prakty¬ ce bedzie moze. pozadana w pewnych przypadkach zmiana skladu chemicznego stali podstawowej, aby uzyskac pozadana twardosc i wytrzymalosc przez dodanie wegla, fosforu, manganu, krzemu i azotu.Po uzyskaniu pozadanych wlasciwosci me¬ chanicznych, dodaje sie olowiu w celu polepszenia obrabialnosei, przy czym ten dodatek olowiu wywiera tylko stosunko¬ wo maly wplyw na wlasciwosci mechani¬ czne stali.Przy produkcji stali do obróbki na au¬ tomatach wedlug wynalazku niniejszego, korzystnie jest ppddac je walcowaniu na Tabela VI zimno w celu dalsze(go polepszenia jej obrabialnosei. W ten sposób nie tylko po¬ lepsza sie obrabialnosc, ale i ulatwia sie osiagniecie takich wymiarów, które odpo¬ wiadaja stosunkowo waskim granicom to¬ lerancji, wyznaczanym zazwyczaj przez przemysl.Dodatkowe doswiadczenia wykazaly, ze olów moze sluzyc do polepszania obra¬ bialnosei stali weglistych, zarówno o ma¬ lej, jak i duzej zawartosci wegla i sklad¬ ników stopowych. Stwierdzono równiez, ze olów polepsza obrabialnosc stali przy obróbce na goraco bez pogorszenia jej pozadanych wlasciwosci fizycznych. A wiec stale o skladzie chemicznym uwido¬ cznionym w tabeli VI odlano w postaci bloków, a nastepnie poddano kuciu i wal¬ cowaniu na prety 1-calowe, które z ko¬ lei poddano obróbce na goraco i próbie obrabialnosei przez ciecie.Sklad doswiadczalnych próbek stali weglistych i stopowych.Stal nr 3494 3493 3496 3497 3498 3499 3502 3503 3569 3570 C 0,15 0,17 0,47 0,46 0,88 0,88 0,48 . 0,49 0,14 \0,14 Proce Mn 0,54 0,85 0,74 0,80 0,74 0,82 0,74 0,77 0,62 0,59 I 1 Si 0,09 0,11 0,09 0,17 0,16 0,15 0,14 0,15 0,46 0,42 n t o w«y 1 P 0,024 0,025 0,027 0,024 0,022 0,023 0,022 0,024 0,010 0,010 stan S 0,025 0,025 0,025 0,025 0,024 0,025 0,017 0,015 0,012 0,013 c h e m Cr ' — — — — — . 0,72 0,75 17,2 17,7 i c z n y Ni t _ — — — — — 1,42 1,84 7,86 7,78 Mo — — — —¦ ¦ — 0,16 0,17 — ¦ i Pb _ 0,07 — 0,197 — 0,185 — 0,158 — 0,08 9 —Liczby podane w tabeli Vi sa wynikaimi analiz laboratoryjnych, próbek z pretów wyprodukowanych z róznych wytopów i z pretów uzytych do prób obrabialnosci.Nalezy zwrócic uwage, ze stal 3494 nie zawiera dodatku olowiu, podczas gdy stal 3495 zawiera olów w ilosci 0,07%. Olo¬ wiu dodawano do tych stopów w posta¬ ci tlenku, aby nie zwiekszac zawartosci siarki przez stosowanie blyszczu. Podob¬ nie w odniesieniu do innych stali obje¬ tych tabela VI jedna z kazdej pary nie za¬ wierala dodatku olowiu, podczas gdy dru¬ ga zawierala go w ilosci podanej.W tabeli VII uwidocznione sa wyniki mechanicznych prób pretów poddanych obróbce na goraco. Z tabeli tej widac, ze dodatek olowiu w granicach od 0,10 do 0,20% nie wplynal szkodliwie na wlasci¬ wosci mechaniczne stali.Tabela VII.Obróbka na goraco i wlasciwosci fizyczne próbek doswiadczalnych.Tl »1_1 Próbka nr 3494 3495 3496 3497 3498 3499 3502 3503 3502 3503 3569 3570 Pb /o 0,07 — 0,197 — 0,183 — 0,158 - 0,158 — 0,08 Obróbka na goraco 871° C, 1 godz. chlodzenie powie¬ trzem 871° C, 1 godz. chlodzenie powie¬ trzem 871° C,. 1 godz. chlodzenie powie¬ trzem 815° C, 1 godz. chlodzenie powie¬ trzem 788° C, 1 godz. chlodzenie powie¬ trzem 788° C, 1 godz. chlodzenie powie¬ trzem 815° C, 1 godz. chlodzenie w piecu 815° C, 1 godz. chlodzenie w piecu hartowanie w oleju 815° C odpuszczanie 538° C, 2 godz. hartowanie w oleju 815° C odpuszczanie 538° CJ 2 godz. hartowanie w wodzie w 1093° C hartowanie w wodzie w 1093° C Wytrzyma¬ losc kg/mm2 minim. 31,6. 31,5 43,3 45,5 — — — — — — maxim • 43,8 45,8 66,3 68,8 99,5 98,1 87,1 103,9 - " 68,4 68,9 Wydlu¬ zenie o/ 40,0 40,0 28,5 28,5 10,5 12,3 22,0 17,5 " 60,0 57,0 Przewe¬ zenie przekroju % 66,5 67,0 50,6 52,0 20,0 23,4 55,0 44,9 — "" 68,4 66,7 Udannosc w'g Char- py'ego Kgm 6,90 7,02 3,15 3,28 0,73 0,73 2,76 2,07 — 9,62 9,38 Twardosc wedlug Brinella 114 121 179 • 179 269 277 238 262 341 341 158 159 Próby obrabialnosci przeprowadzano czym mniej wiecej tej samej twardosci z tymi stalami po obróbce na goraco pró- wedlug Brinella. Wyniki prób sa ujele w bek, zawierajacych olów lub wolne od tabeli VIII. niego, w celu nadania próbkom porównaw- Tabela VIII.Wplyw olowiu na przecinalnosc.• Stal nr lii C % 0,15 0,17 0,47 Pb % 0,07 Twardosc wedlug Brinella 114 121 179 Wskaznik przecinal- nosci 0,93 0,73 0,68 Polepszenie obrabial¬ nosci | 21 Uwagi — 10 —Do opisu patentowego Nr 33335 k.^ p^-- . i •¦ ¦**.¦: H kr-r; ¦ » ~. '¦ ^ "**** iT* • ' ... & » * ** * *•<:..L S i?" [W , Pl.JL ** *.<- '' * «* • /.* * *. - i *¦- ;". ''•*• ¦ i ¦m'''¦:{'¦ — • 2k. s» * ,.„ „»r,.^™. - ** *ihp*¦¦¦¦¦; . i ii ii ii ¦ 1 ir,i JFlg.1 Fiy 2 ¦ ; ', T.'" ^* •^'- 1;—••• .^?^•¦t*. !*'.""'• ;"'V ;'r ¦.:-'*v^v^' V^iPN I * . .•^•^FS«'.-ja*:vl ••• r* • ,^?^ '^.«:'- "ffe*---. ' ' v^-. .:;¦¦¦. -'Ji :¦; *.-'¦¦ •ii;.- sS'&. ' '.. '^'.1 n'.i i ii 1 i^.^ PWZG Waj-sv.a\va. Tamka 3. 150. Zam. 3086. B-50514.Stal 3497 3498 3499 3502 3503 3502 3503 3569 3570 c 0/ .0 0,46 0,88 0,88 0,48 0,49 0,48 0,49 0,14 0,14 Pb o 0 1 0,197 — 0,183 — 0,158 0,158 0,08 Twardosc wedlug Brinella 179 269 277 210 •210 341 341 158 159 Wskaznik przecinal- nosci 0,51 0,72 0,56 0,64 0,55 0,73 0,58 1,55 1,38 Polepszenie obrabial- nosci 25 22 k 14 21 11 Uwagi o malej zawartosci dodatków stop. ,, i.,, Prima 18 .: 8 " Z danych w tabeli VIII widac, ze doda¬ tek olowiu w kazdym przypadku polep¬ szyl obrabialnosc stali, przy czym polep¬ szenie to wahalo sie w granicach od 11% w przypadku stali zawierajacej 18% Cr i 8% Ni oraz hartowanej w temperaturze 1093° C, do 23% w przypadku stali zwy¬ klej S.A.E. 1050. Stal o malej zawartosci skladników stopowych wykazala polep¬ szenie o 14% po zahartowaniu do twar¬ dosci, wynoszacej 210 wedlug Brinella; przy wiekszej twardosci (341 wedlug Bri¬ nella) obrabialnosc polepszyla sie o 21%.Przeprowadzono równiez próby ze sta¬ la o duzej zawartosci manganu znana w przemysle pod nazwa austenitowej stali magnanowej wzglednie stali manganowej Hadfielda. Stal ta zawiera okolo 1,25% wegla i 13 — 14% manganu bez dodatku olowiu w jednej próbce i z dodatkiem 0,50% olowiu, w drugiej. Wywalcowany pret o tym przyblizonym skladzie che¬ micznym ogrzewano przez godzine w tempe¬ raturze 1038°C, a nastepnie hartowano w wodzie. Zauwazono, ze próbki z dodat¬ kiem olowiu obrabialy sie latwiej, dajac powierzchnie, wykazujaca mniej tak zwa¬ nych „zgrzytowych" skaz na gotowej po¬ wierzchni obrobionej.Z cyfr podanych poprzednio w tym opi¬ sie mozna wywnioskowac, ze stalom przedstawionym w tabeli VI mozna bylo by nadac jeszcze lepsza obrabialnosc przez dodanie wiekszej ilosci olowiu.Wlewki 'ze stali zawierajacej olów wy¬ twarzano na skale przemyslowa poslugu¬ jac sie sposobami fabrycznymi równiez przy wyrobie pretów. Sklad chemiczny takiej stali odpowiadal stalom o malej za¬ wartosci wegla, a stale zawierajace olów lub wolne od tej zawartosci posiadaly za¬ sadniczo ten sam sklad chemiczny, z wy¬ jatkiem stali E i F, zawierajacych 0,10% olowiu. Próby mechaniczne wykazaly, ze stale te posiadaly zasadniczo te sama wy¬ trzymalosc najmniejsza i najwieksza, to samo wydluzenie, zwezenie przekroju, twardosc wedlug Brinella i odpornosc na uderzenia podlug metody Charpy'ego.Próby obrabialnosci daly wyniki naste¬ pujace: Stal nr E F G Olów o/ o 0,10 0,10 nic Wskaznik^obrabialnosci ciecie i nawiercanie i 66 68 86 75 74 98 zestawienie obu 70 71 91 Sposób przeprowadzania prób obrabial¬ nosci byl ten sam, co poprzednio opisany, widac zas, iz dodatek 0,10% olowiu zna¬ cznie polepszyl obrabialnosc, Nalezy zwrócic uwage, ze stal wedlug wynalazku niniejszego nadaje sie nie tyl¬ ko do obróbki na automatach i podob¬ nych celów, ale takze ogólnie biorac i do walcowania blachy, do wyrobów kutych i do naweglania, przy czym dotyczy to za¬ równo stali weglistych jak i stopowych.Liczne przeprowadzone doswiadczenia wykazaly, ze dodanie olowiu w odpowied- - 11nich ilosciach do stali o malej zawartosci wegla, które ,,ciagna sie" przy obróbce, polepsza równiez obrabialnosc tych ga-. tunków stali, które znane byly dotych¬ czas z tego, ze posiadaly slaba obrabial¬ nosc. A wiec stwierdzono, ze gatunki sta¬ li, które zawieraja do 0,10% wegla, do 0,20% manganu, do 0,20% fosforu, do 0,20% krzemu i do 0,20% siarki, i które zazwy¬ czaj posiadaja slaba obrabialnosc, uzy¬ skuja w razie dodania 0,03 do 1 % olowiu obrabialnosc o wiele lepsza, nawet lepsza w takim stopniu, ze dorównuje ona, prak¬ tycznie biorac, co najmniej obrabialnosci zwyklej stali do obróbki na automatach.Doswiadczenia wykazaly, ze obrabial¬ nosc stali zawierajacej takie skladniki stopowe, jak mangan, krzem, nikiel, miedz, chrom, molibden, wanad, wolfram, cyr¬ kon, tytan, niob i tantal, moze byc polep¬ szana przez wprowadzenie do niej róz¬ nych ilosci olowiu. PL