Uprawniony z patentu: Bau-Stahlgewebe GmbH, Diisseldorf-Oberkassel (Republika Federalna Nieiniec) Sposób ciaglej obróbki cieplnej pretów z niskoweglowej stali konstrukcyjnej Przedmiotemwynalazku jest sposób ciaglej obróbki cieplnej niskoweglowych stali konstrukcyjnych, w postaci pretów, zawierajacych maksimum 0,2%C, reszta zelazo oraz elementy towarzyszace zwykle stalom konstrukcyj¬ nym ogólnego przeznaczenia, majace na celu polepszenie wlasnosci mechanicznych, jak wytrzymalosc na rozciaganie, wydluzenie lub ich wzajemny stosunek, za pomoca szybkiego nagrzewania i nastepujacego po nim hartowania.Do szybkiego nagrzewania powszechnie znane jest stosowanie nagrzewania indukcyjnego. Stale wysokowe- glowe hartowalne lub nadajace sie do ulepszania cieplnego, nagrzewa sie przez krótki okres czasu i nastepnie hartuje. Jak to wynika z literatury mozliwe jest równiez równomierne nagrzewanie indukcyjne wyrobów na wskros, np. przy nagrzewaniu do kucia.Znany jest równiez sposób odpuszczania indukcyjnego stali hartowanej, oraz sposób ulepszania, w którym drut stalowy podlega podczas nagrzewania calkowitej austenizacji, nastepnie podiega hartowaniu oraz odpuszcze¬ niu.Wymienione zakresy stosowania obejmuja wysokoweglowe, niespawaine gatunki stali, zwlaszcza stali do ulepszania.Znane sa równiez gatunki stali nie hartujace sie, zawierajace 0,10-0,23% C, obrabiane za pomoca palników gazowo-tlenowych iub elektrycznych urzadzen nagrzewajacych i ustawionych za nimi natrysków wodnych metoda przesuwania. Sposób ten prowadzi do znacznego wzrostu wlasnosci wytrzymalosciowych. Róznice twardosci powierzchni i rdzenia wyrównuja sie przy kolejno nastepujacym odpuszczaniu odpowiednio do wymaganej wytrzymalosci, wskutek czego mozna slusznie mówic o ulepszaniu na wskros.W skali badan laboratoryjnych opracowano sposób obróbki cieplnej niskoweglowego drutu stalowego, przy czym drut stalowy byl nastepnie dalej odksztalcony na zimno. Zgodnie z tym sposobem druty stalowe o srednicy 8-2 mm nagrzewa sie indukcyjnie do wysokich temperatur i nastepnie szybko hartuje z obszaru austenitycznego, przy czym otrzymuje sie budowe martenzytyczna. Ze wzrostem temperatury nastepowal wzrost wytrzymalosci na rozciaganie przy gorszym wydluzeniu. Badania te nie zostaly jednak wprowadzone na skale przemyslowa. ;2 75 527 Przy obróbce cieplnej stali zbrojeniowej znane jest poza tym stosowanie szybkiego nagrzewania z kolejnym hartowaniem polegajace na tym, ze nagrzewa sie szybko walcowy pret zbrojeniowy o srednicy 32 mm (0,26% C, 0,55% Mn) powierzchniowo do temperatury 970-9&0°C. Przeprowadzone pomiary wykazaly, ze rdzen nagrzewal sie do temperatury 600-650°C Prety nie moga byc uzywane do hartowania powierzchniowego bez dodatkowego wyzarzania, gdyz maja za niskie wydluzenie.Znany jest równiez sposób wedlug którego walcowany stalowy pret zbrojeniowy poddaje sie wyzarzaniu indukcyjnemu lub powierzchniowemu nagrzewaniu do temperatury 600—1050°C z nastepnym hartowaniem i ksztaltowaniem na zimno za pomoca skrecania, wyciagania iub sposobem podobnym.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu obróbki cieplnej stali ujskoweglowyeh, który prowadzi do wzrostu wytrzymalosci przy jeszcze dobrych wartosciach wydluzenia. Korzystne wartosci minimalne, jaki winny byc osiagniete za pomoca sposobu obróbki cieplnej wedlug wynalazku beda podane nizej, gdyz stal z jeszcze bardzo dobrymi lub równiez jeszcze zadowalajacymi wartosciami wydluzenia moze wtedy znalezc zastosowanie yaletycgffc proy mm.stajacyeh wymaganiach, gdy zapewni jeszcze wystarczajaca niezawodnosc. Cel wynalazku loftdfoii^ghiety dzieki temu, ze stal nagrzewa sie tylko przez warstwe wierzchnia w ten sposób, aby rdzen W srodku zostal nagrzany przy szybkosci nagrzewania 100°C/sek, korzystnie 300°C/sek do temperatury ln^ufa&e*ie*m zairesie poczatku przemiany perlitycznej (Aci) i900°C, po czym przed osiagnieciem stanu iflZ^^lffil^t^itih^u do zawartosci wegla podlega zahartowaniu. Najbardziej pogladowy obraz dla dobranego zakresu temperatur hartowania otrzymuje sie przez przeanalizowanie wykresu przedstawionego na fig. 1.Korzystnie nagrzewa sie rdzen w srodku przy szybkosci nagrzewania 700°C/sek.Szczególnie korzystne jest hartowanie w tym momencie, w którym temperatura rdzenia i temperatura wierzchniej«warstwy sa równe (t = ta wedlug fig, 1).Korzystnie równiez calkowity czas zuzyty na przekroczenie punktu Ac! do poczatku hartowania winien wynosic maksimum 5 sekund.Szczególne korzysci uzyskuje sie, gdy czas pobytu do pierwszego przekroczenia linii wydzielania perlitu w rdzeniu do rozpoczecia hartowania na powierzchni wynosi maksimum 1,5 sekundy, a zwlaszcza lezy ponizej 1 sekundy. Dobre wyniki mozna równiez osiagnac przy czasie ponizej 0,5 sekundy. Pierwsze przekroczenie linii wydzielania perlitu odnosi sie do pierwszej przemiany czesci tekstury w rdzeniu, a wiec nie calej tekstury. Czas ten moze byc latwo ustalony za pomoca badan mikroskopowych.Hartowanie przeprowadza sie korzystnie za pomoca natryskiwania lub natryskiwania woda pod cisnieniem co najmniej 2 atmosfer.Ujawniaja sie korzysci, zwlaszcza ekonomiczne, gdy stal przed obróbka cieplna zostanie wstepnie nagrzana co najwyzej do temperatury ponizej ACi. Celowe jest ograniczenie tego podgrzewania wstepnego na górnym zakresie regeneracji krysztalów. Ten górny zakres regeneracji krysztalów winien, dla omawianych stali niskoweglowych, wynosic najwyzej 550°C. W tym obszarze nie powinny jeszcze wystapic zadne zmiany tekstury. Szczególnie korzystnie nagrzewa sie wstepnie stal indukcyjnie w sposób ciagly przy duzej wglebnosci.Pod duza wglebnoscia rozumie sie to, ze przy cienkich pretach, jak o srednicy 6 mm, nagrzewa sie wstepnie do okolo 90% przekroju preta, podczas gdy reszta jego przekroju nagrzewa sie w kierunku rdzenia przez przewodnictwo cieplne. Jako dalsza granice duzej wglebnosci przyjmuje sie wstepnie przy zwykle stosowanych wymiarach, np. srednice 12—16 mm, co najmniej 60% przekroju preta przed nagrzewaniem wstepnym.W praktyce celowe jest gdy w kierunku dlugosci preta, przed urzadzeniem wysokiej czestotliwosci do szybkiego nagrzewu, Umiesci sie indukcyjne urzadzenie grzewcze sredniej czestotliwosci.Szczególnie korzystne jest, gdy w sposobie wedlug wynalazku dla podniesienia wlasnosci wytrzymaloscio¬ wych Rm, Re przy jeszcze bardzo dobrych wartosciach wydluzenia doprowadzi sie temperature rdzenia od co najmniej Acj, przy temperaturze warstwy wierzchniej do 1000°C (patrz fig. 1), a nastepnie hartuje w tej temperaturze ze srednia szybkoscia chlodzenia co najmniej 800°C/seL Podana srednia wartosci szybkosci chlodzenia odnosi sie do odstepu czasu w którym wa^iwa wierzchnia zesranie zahartowana do temperatury ponizej 150°C Na poczatku hartowania wypadnie znacznie wieksza wartosc. Na poczatku hartowania otrzymuje sie szybkosci chlodzenia 1200-17Q0°C.Korzystnie wewnatrz obszaru temperatur w chwili t = i2 odstep czasu, w którym temperatura rdzenia i temperatura warstwy wierzchniej sa sobie równe, doprowadza sie do temperatury 750-850°C i nastepnie hartuje sie w tej temperaturze.Jako medium chlodzace stosuje sie korzystnie wode, która doprowadza sie na powierzchnie preta pod cisnieniem do i 2 atmosfer. Zaleca sie szczególnie stosowanie ilosci wody w granicach 6—30 litrów na 1 kg stali.Okreslenie kg stali odpowiada ciezarowa stalowego preta wprowadzanego do strefy hartowania. Szczególnie korzystne jest cisnienie wody w granicach 3-7 atmosfer. Jako górna granice czasu, w którym mo*.na najpózniej /75 527 3 przeprowadzac hartowanie nalezy uznac chwile, w której temperatura wierzchniej warstwy opada ponizej 650°C (t =t3 wedlug fig. 1).Korzystne jest dla okreslonych zastosowan przeprowadzac po zahartowaniu niewielkie odksztalcenie na zimno, np. prostowanie, Winnym ceiu, szczególnie dla podniesienia granicy sprezystosci jak i granicy pelzania korzystnie jest przeprowadzac po zahartowaniu obróbke cieplna w temperaturze w granicach i00-380°C, zwlaszcza okolo 340°C, szczególnie w zakresie takich czasów przetrzymywania, w których granica sprezystosci silnie wzrasta, np. czasu przetrzymywania rzedu 20—30 minut.Sposób wedlug wynalazku stosuje sie korzystnie dla preta o teksturze, która sklada sie z wiecej niz 50% ferrytu podeutektoidalnego, zwlaszcza dla materialu pretowego po walcowaniu na goraco i ochlodzonego na powietrzu.Co sie tyczy zawartosci skladników stopowych, to sposób wedlug wynalazku jest przeznaczony szczególnie do stali niestopowych ©zawartosci wegla w granicach 0,06—0,26%, zwlaszcza 0,12—0,22% przy normalnych ilosciach manganu i krzemu. Korzystne jest gdy zawartosc krzemu wynosi maksimum 0,5%, a zawartosc manganu maksimum 0,8%. Otrzymuje sie równiez dobre wyniki na stalach, w których zawartosc manganu jest podwyzszona do 1,8%- Calkowita zawartosc pierwiastków stopowych nie powinna przekroczyc 3%, reszta zelazo, wegiel oraz pierwiastki towarzyszace (zanieczyszczenia) w ilosciach znanych wynikajacych z metody produkcji.Korzystnie stosuje sie sposób wedlug wynalazku na pretach o srednicach 4—36 mm, zwlaszcza 6-16 mm.Szczególnie dobre wyniki osiaga sie stosujac sposób na materiale pretowym odksztalconym na zimno na 20-70% zwlaszcza 30-50%.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie szczególnie do wyrobów pretowych ze stali zbrojeniowej, zwlaszcza do zbrojen wstepnie sprezanych lub zwisajacych i spawanych siatek zbrojeniowych.Trzeba zwrócic uwage na to, ze podane punkty zatrzymania A ulegaja przesunieciu szczególnie na skutek zawartych w stali skladników stopowych. Dla punktu Acj na kazdy % manganu nastepuje obnizenie okraglo ol5°C.Szczególna zaleta sposobu wedlug wynalazku wynika z tego, ze przy wyraznym podniesieniu wlasnosci wytrzymalosciowych utrzymuje sie jeszcze bardzo dobie wartosci wyd 1 uzenia.Ponizej zostana blizej zdefiniowane okreslenia uzyte w opisie i zastrzezeniach: Pod pojeciem postac preta okreslono postac, w której przekroje prostopadle do osi podluznej maja równa powierzchnie, zwlaszcza postac, która ma poza tym taki sam kontur zewnetrzny.Powierzchnia wierzchnia preta w odróznieniu (Td rdzenia preta, okresla warstwe lezaca zewnatrz w stosun¬ ku do rdzeni.Jak to wynika z nastepnego rozdzialu, grubosc warstwy wierzchniej, to znaczy zwlaszcza jej objetosc bedzie okreslona — stosunku do objetosci rdzenia z zadanej temperatury rdzenia. Technicznie biorac przy metodzie indukcyjnej," grubosc zadanej warstwy wierzchniej bedzie wyznaczana przez nadana czestotliwosc.Grubosc warstwy wierzchniej jest tym wieksza, im mniejsza dobierze sie czestotliwosc. Przenoszona ilosc ciepla jest regulowana wymiarem wzbudnika i gestoscia mocy. Im wyzsza dobierze sie gestosc mocy, tym szybciej i wyzej bed/ie nagrzana warstwa wierzchnia. W ten sposób za pomoca doboru czestotliwosci i ustalenia szybkosci przesuwu preta w stosunku do wymiaru wzbudnika i gestosci mocy, to znaczy czasu przebywania preta w obszarze indukcyjnego nagrzewania, ustala sie zadana temperature w warstwie wierzchniej. Ustalenie koniecz¬ nej gestosci mocy dla stosunku objetosci warstwy wierzchniej do objetosci,rdzenia, nastepuje po wyznaczeniu temperatury w zakresie temperatur, w którym trzeba przeprowadzic hartowanie.Na fig, 1 przedstawiono schematycznie przebieg krzywej w ukladzie czas-ternperatura dla nagrzewania indukcyjnego bez nastepujacego po nim hartowania w wodzie (chlodzenie na powietrzu przez odpromieniowa- nie). Wykres schematyczny odpowiada mniej wiecej przebiegowi temperatury w drucie o srednicy 8 mm, który /ostal nagrzany przy okreslonej czestotliwosci wstepnie na grubosc warstwy wierzchniej okolo 0,8 mm. Jak to widac z fig. i wciagu okresu czasu przebywania w wzbudniku indukcyjnym przeplyw ciepla do rdzenia wystepuje w niewielkim zakresie. W przedstawionym przykladzie najwieksza czesc strumienia ciepla przeplywa z goracej warstwy wierzchniej do wzglednie zimnego rdzenia po opuszczeniu wzbudnika (TqS na fig. 1). To wyrównanie przebiegajace w czasie poprzez przekrój preta jest objete pojeciem zakresu wyrównania temperatury At. Dla osiagniecia efektów wedlug wynalazku przewidziane nastepnie hartowanie w wodzie musi nastapic wewnatrz tego odstepu czasu (zakres wyrównywania temperatur).Wykres z fig. 1 pokazuje ustalony za pomoca maszyny liczacej symulowany przebieg temperatury bez nastepujacego dalej hartowania w wodzie, przy czym nanosi sie tylko dolny i górny punkt zakresu czasowego, w którym winno nastapic hartowanie.4 75 527 Dla utrzymania dolnej granicy czasu (odcieta Ti) konieczne jest aby temperatura rdzcida znajdowala sie powyzej Ti- Dla utrzymania górnej granicy czasu (odcieta t3) temperatura wierzchniej warstwy nie moze opusc ponizej T3. Przytoczone w zastrzezeniach i przykladach wartosci temperatur okreslaja wymagania brzegowe (temperatura warstwy wierzchniej i rdzenia).Oczywiste jest. ze przy wyjatkowo szybkim nagrzewaniu i chlodzeniu, rózniace sie miedzy soba temperatury, to znaczy temperatury mierzone, traktowane przestrzennie miedzy warstwa wierzchnia i rdzeniem, moga sie od tego odchylac, to znaczy w chwili gdy t = t2 moga byc wyzsze.Sposób wedlug wynalazku daje jednak, przez podanie warunków brzegowych, jasny sprawdzian. Harfowa¬ nie nalezy przeprowadzic w dalej podanym odstepie czasu i przy dolnej granicy czasu t = t,, temperatura rdzenia 0iK) musi znajdowac sie w obszarze na poczatku przemiany perlitu (Ac*), przy czym czas ten nalezy ustalac w odniesieniu do pierwszych sprawdzalnych czesci tekstury, która ulegla przemianie (a-y-a) w rdzeniu. Dla górnej granicy t ~ t3, podano, ze nalezy hartowac wewnatrz podanego zakresu temperatur (Acs do 900°C) przed osiagnieciem ustalenia sie równowagi w odniesieniu do zawartosci wegla. Jak to jeszcze nizej bedzie podane, trzeba tak ustawic warunki, aby w przypadku austenizacji nie moglo wystapic calkowite wyrównanie dyfuzyjne zawartosci wegla w nagrzanym materiale.Przy przeprowadzaniu sposobu wedlug wynalazku nalezy wziac pod uwage jeszcze nastepujace elementy.Miedzy przebiegami krzywych symulowanych za pomoca maszyny liczacej odnoszacych sie do temperatur warstwy wierzchniej i rdzenia a przebiegami faktycznymi moga osiagane praktycznie przebiegi temperatur wykazywac odchylki na skutek tego, ze w programie dla maszyny liczacej nie uwzgledniono strat na promieniowanie powierzchni do atmosfery po opuszczeniu wzbudnika, Z drugiej strony praktycznie fachowcowi najlatwiej jest ustalic temperature powierzchni za pomoca pirometru optycznego monochromatycznego. Z tego wzgledu wartosci temperatur wymienione w zastrzezeniach i w opisie sa odniesione do temperatur mierzonych pirometrem (warstwa wierzchnia). Zwraca sie uwage odnosnie górnej granicy zakresu wyrównywania temperatu¬ ry (odciete t3), ze temperatura ta przy praktycznym prowadzeniu procesu jest wyrózniana,natomiast wartosc ta sluzy raczej do ograniczenia sposobu wedlug wynalazku dla górnego punktu czasu hartowania w wodzie.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku dobiera sie wewnatrz podanego zakresu wyrównywania tempera¬ tur korzystnie ten punkt czasu, w którym przecinaja sie opadajaca temperatura powierzchni i rosnaca temperatu¬ ra rdzenia (t = t* wedlug fig. 1).Zakres czasowy tego punktu przeciecia daje sie wyznaczyc calkowicie w praktyce za pomoca pomiaru pirometrem, gdyz po wyrównaniu ciepla w kierunku do rdzenia mierzalny na warstwie wierzchniej spadek temperatury wyjawia sie wolniej niz nastepuje, poniewaz odplyw ciepla nastepuje jeszcze tylko przez promieniowanie do atmosfery.W dalszym ciagu zostaje wyjasnione szczególowo w oparciu o przyklady, jakie kroki musi przedsiewziac fachowiec, aby spelnic warunki graniczne podane w zastrzezeniach.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku nagrzewa sie warstwe wierzchnia do temperatury w granicach ACi i 1300°C w ten sposób, ze rdzen zostaje nagrzany w srodku z szybkoscia 100°C/sek, korzystnie przynajmniej 300°C/sek. do temperatury w granicach Ac! do 900°C, po czym przed osiagnieciem równowagi w stosunku do zawartosci wegla nastepuje hartowanie.Jak to wynika z nastepujacych przykladów, wyróznia sie temperatury rdzenia 750°C (lub 850°C).Z wyróznionych szybkosci nagrzewania srednio 300°C/sek i temperatury rdzenia 750°C wynika, ze czas jaki uplywa od wejscia do wzbudnika az do hartowania w wodzie, wynosi 2,5 sek (2;8). Wychodzac z podanych warunków brzegowych i srednicy preta 8 mm wynika, ze przy czasie przebywania w wzbudniku wynoszacym 1,3 sek konieczne sa czestotliwosci 485 kHz i gestosc mocy w zakresie 800-1200 W/cm2, Gdy zostanie wykorzystana mozliwosc wyrózniona, polegajaca na obróbce cieplnej wedlug wynalazku, nagrzanego wstepnie preta, to czasy nagrzewania ulegna skróceniu odpowiednio do temperatury wyjsciowej, do której zostanie nagrzany pret. Jezeli wiec pret zostanie wstepnie nagrzany np. do 550°C i zostanie odcieta temperatura rdzenia 750°C, to minie od wejscia do wzbudnika wysokiej czestotliwosci do poczatku hartowania przy szybkosci nagrzewania okolo 300°C/sek. tylko 0,66 sek, W utrzymania tej szybkosci nagrzewania konieczne jest nagrzanie warstwy wierzchniej w wzbudniku wysokiej czestotliwosci odpowiednio wysoko bez koniecznosci osiagania po tym krótkim czasie wlasnie w zakresie wyrównywania temperatur punktu czasowego t = t2.W praktycznej realizacji mozna ten punkt czasowy (temperature) osiagnac dla okreslonej srednicy preta przez oznaczenie szybkosci przesuwu, czestotliwosci i gestosci mocy wewnatrz granic róznymi sposobami.Mozna na przyklad nagrzac w wzbudniku bardzo cienka warstwe wierzchnia (w stosunku do objetosci rdzenia) do bardzo wysokiej temperatury (daleko powyzej Ac3) lub tez ewentualnie bardzo gruba warstwe wierzchnia do temperatury, która nie rózni sie duzo (50--200°C) od temperatury, która usiala sie w punkcie t3 (zgodnie z fig. 1).75 527 5 W dalszym ciagu zostana opisane przyklady postepowania szczególowo przedstawione w tablicach 1, 2 i 3.Tablice pokazuja kazdorazowo dla okreslonego przekroju preta i podanej analizy zmiany wlasnosci mechanicznych otrzymywanych skutkiem obróbki cieplnej wedlug wynalazku.Hartowanie przeprowadzono przy wszystkich wartosciach w zaleconym odstepie czasu t = t2 zgodnie z fig. U Oznaczona przez A wartosc wyznacza wlasnosci mechanicznych materialu wyjsciowego (walcowanie na goraco, temperatura otoczenia).Przez 1 oznaczono zakres slabszego chlodzenia (3 -5 atmosfer), a przez II — zakres silniejszego chlodzenia (7—12 atmosfer) — medium chlodzace - woda.Dla tablicy i obowiazuja nastepujace dane techniczne Stan wyjsciowyA walcowany na goraco, tem¬ peratura otoczenia Analiza: reszta zelazo i zwykle sklad- 0/16% C, 0,9% Si, 0,52%Mn niki towarzyszace Srednica 6 mm Czas przebywania w wzbudniku 1 set Czestotliwosc 485 kHz Calkowity czas do rozpoczecia harto¬ wania " -¦ 2 sek.Intensywnosc hartowania (woda)I 4 at, ilosc 8 l/kg stali (woda)II 8 at, ilosc 26 l/kg stali Czas przebywania na linii chlodzenia 0,5 sek, Przy intensywnosci hartowania I pret krótko po opuszczeniu linii chlodzenia ma na powierzchni jeszcze temperature okolo 60°C.Jak to pokazano w tablicy i przy temperaturach wyrównywania (t = t2) 750°C, 800°C i 850°C, wystepuje silny wzrost wlasnosci mechanicznych przy jeszcze bardzo dobrym wydluzeniu; otrzymuje sie np, przy temperaturze wyrównywania 800°C po obróbce cieplnej wedlug wynalazku stal o wytrzymalosci na rozciaganie 75,5 kG/mm3 i wydluzeniu Ai0 rzedu 12,1%. Znacznie lepsze wartosci dla wytrzymalosci na rozciaganie wystepuja przy nieznacznie wyzszej zawartosci wegla i manganu jak to pokazano np. w tablicy 3, dla drutu walcowanego o srednicy 12 mm. Osiaga sie tam przy temperaturach, wyrównywania 800°C i intensywnosc chlodzenia I wytrzymalosc na rozciaganie 93,0 kG/mm2 przy wydluzeniu A10 = 10%. Stal ta miala na brzegu twardosc Vickersa 359 kG/mm2, a na rdzeniu 300 kG/mm*. (Te wartosci twardosci w skali Vickersa sa wartosciami srednimi o znaczeniu warunkowym, poniewaz zwlaszcza przy bardzo krótkich czasach austenityzo- wania i niskich temperaturach austenityzowania powstaje bardzo niejednorodna tekstura zarówno w calym przekroju jak i w poszczególnych krysztalach).Jak to pokazano w tablicy 1, przy duzym wzroscie wytrzymalosci na rozciaganie, wystepuje równiez wzrost twardosci w skali Vickera na brzegu preta stalowego i w jego rdzeniu. Podane wartoscia twardosci sa wartosciami srednimi z 8 pomiarów jednostkowych.Wartosci jednostkowe dla wartosci sredniej moga wahac sie tak bardzo, ze wartosc maksymalna moze-byc wyzsza dwa razy od wartosci najnizszej.Za pomoca sposobu wedlug wynalazku mozna osiagnac korzystnie nastepujace minimalne wlasnosci materialu: Wytrzymalosc na rozciaganie - Rm - 70 kG/mm2 i wyzej, przy wydluzeniu Ai0 = 11% i wyzej i wydluzeniu równomiernym Ac = 5% i wyzej.W celu wezszego ograniczenia sposobu wedlug wynalalzku przedstawiono nastepujace wyniki, które mozna osiagnac przy stosowaniu zalecanych warunków procesu.Zgodnie z wynalazkiem w punkcie czasu t - i7 wedlug fig. 1, ustala sie temperature 750-850°C Szczególowo biorac szczególnie wazne sa nastepujace wartosci: Drut 1 2 Stan wyjsciowy: Srednica % C 6 mm 0,10 8 mm 0,21 %Mn 0,61 0,70 %Si 0r16 0,17\ 6 75 527 / " Wlasnosci materialu: Stan wyjsciowy Temperaturaprzy t = t (ksztaltowany na zimno) Drut 1 Rm kG/mm* Re kG/mma A10(%) Ar(%) Drut 2 Rm kG/mm* Re kG/mm2 A10(%) Ar (%) 36% 64,0 56,0 10,2 3,0 72,0 65,0 6,9 2,9 750°C 80,0 45,0 9,5 6,7 78,0 56,0 8,3 7,3 800°<: 85,0 56,0 10,0 5,2 116,0 88,0 8,5 5,2 80°C 113,0 93,0 8,2 4,1 132,0 110,0 8,0 5,0 Szybkosc nagrzewania wynosila powyzej 300°C/sek,, a czas hartowania w natrysku wodnym wynosil okolo 1 sekundy.W zakresie wymienionych wyzej wartosci wegla przy stosowaniu zaleconych warunków sposobu, trzeba szczególnie podkreslic nastepujace wartosci minimalne: wytrzymalosc na rozciaganie Rm — 90 kG/mm2 i wyzej, przy granicy plastycznosci Re -- 70 kG/mm2 i wyzej, przy wydluzeniu At 0 — 8% ,wyzej, i wydluzeniu równo¬ miernym Ar — 4% i wyzej.Przedstawione wyzej techniczne zaleznosci prowadza do ogólnego przeswiadczenia, ze chodzi o przebiegi, w których niejednorodnosci budowy krysztalów graja znaczna role. Przy obrabianych stalach pocJeutektoidal- nych wystepuje przy chlodzeniu prowadzonym w obszarze dwufazowym gama/alfa nasycenie - na wykresie równowagi Fe-Fe3 C wzdluz linii GOS. Wystepuje przy tym podeutcktoidalne wydzielenie ferrytu wedlug linii GP. Pozostalosci austenitu wzbogacaja sie przy tym w wegiel az do punktu perlitu S i przemieniaja sie przy osiagnieciu linii perlitu na perlit.Przy szybkim nagrzewaniu wedlug wynalazku i przy stosowanych przy tym krótkich czasach w zakresie temperatur austenityzowania otrzymuje sie stan tekstury, w którym nie wystapilo jeszcze calkowite wyrównanie wegla wewnatrz struktury.Mozna przy tym tak uksztaltowac waru/iki, zeby na austenit zamienil sie tylko perlit. Moze byc równiez dodatkowo dopuszczona przemiana ferrytu na austenit zakladajac, ze austenit bedzie bardziej ubogi w wegiel niz austenit po calkowitym wyrównaniu dyfuzyjnym odpowiadajacy stanowi równowagi.Przewidziane wedlug wynalazku hartowanie przemienia bardziej bogata w wegiel czesc tekstury w sklad¬ nik o wyzszej wytrzymalosci, przy czym oczywiscie martenzyt zwykl wystepowac tylko w niewielkich ilosciach. Wskutek tego ustala sie tekstura zróznicowana, która moglaby byc wspólodpowiedzialna za korzystniejsze wlasnosci mechaniczne, zwlaszcza za pierwszorzedny stosunek wytrzymalosci i wydluzenia.Z tych ogólnych przemyslen wynika wiec zgodny z wynalazkiem sposób postepowania.Niskoweglowa stal konstrukcyjna typu wyzej opisanego majaca strukture wyjsciowa zlozona z niejedno- rodnych krysztalów (alfa i perlit), np. pochodzaca z walcowania na goraco, podlega nagrzewaniu /duza szybkoscia w temperaturach znajdujacych sie powyzej linii perlitu. Szybkosc nagrzewania i temperatura koncowa sa tak dobrane, ze w istocie perlit i ewentualnie równiez i ferryt podeutcktoidalny przemieniaja sie w austenit, przy czym jednak dla unikniecia ustalenia sie równowagi w stosunku do zawartosci wegla, podlega pizedwczesnie hartowaniu.Szlify metalograficzne pretów obrobionych sposobem wedlug wynalazku pokazuja w typowej postaci uksztaltowania, zbiorowiska ferrytu wzglednie ubogie w wegiel otoczone szeroka siatka iroostytu, a przy wiekszych szybkosciach chlodzenia równiez fazy posrednie struktury.Przy dluzszych czasach wytrzymywania, np. 10 sek, i wystarczajaco wysokich temperatutach austenityzo¬ wania, te wyrazne granice miedzy zbiorowiskiem ferrytu i otaczajaca siatka coiaz bardziej sie zacieraja.Pret powinien byc prawie wolny od rnartenzyfu w calym swoim przekroju. Rozpuszczalne sa jednak niewielkie ilosci martenzytu na brzegu preta. Pod niewielka iloscia marlenzytu rozumie sie ilosci ponizej 5%.Gdy w procesie obróbki cieplnej wedlug wynalazku przeprowadzi sie obróbke cieplna wedlug zastrz. 19 (granica sprezystosci) w temperaturze 340°C przez 30 minut, to osiaga sie podwyzszenie granicy sprezystosci do 50%, np. przy jakosci wedlug tablicy 3 (II 850°C) z 51 kG/infti2 do 76 kG/mm2. Granica plastycznosci zostaje niezmieniona podczas gdy wytrzymalosc na rozciaganie nieco opada. Przewezenie zachowuje sie analogicznie az do granicy sprezystosci.75527 7 Dla utrzymania optymalnych warunków w stosunku do przykladów wykonania, wymagana jest zmiana zawartosci wegia wewnatrz podanych granic, a w przypadku wiekszego zmniejszenia zawartosci wegla, wyzszej temperatury rdzenia wewnatrz obciazonego zakresu wyrównywania i odwrotnie. Temperatura w szybko nagrze¬ wanej warstwie wierzchniej winna byc dopasowana do zadanej wyzszej lub nizszej temperatury rdzenia.Na fig. 2 przedstawiono przykladowo urzadzenie nadajace sie do korzystnego przeprowadzenia sposobu wedlug wynalazku* Pret ! poddaje sie kolejno obróbce w urzadzeniu 2 o sredniej czestotliwosci przeznaczonym do wstepnego nagrzewania, w urzadzeniu wielkiej czestotliwosci 3 do nagrzewania oraz w natrysku wodnym 4 do hartowania umieszczonym w odleglosci a od urzadzenia 4. Zakres nagrzewania moze byc ograniczony przez podana minimalna szybkosc nagrzewania dla rdzenia.Szczególne zalety wytworzonych sposobem wedlug wynalazku pretów zbrojeniowych wynikaja z tego, ze przy pretach o wysokich wlasnosciach wydluzenia, na skutek duzego udzialu wydluzenia równomiernego, konstrukcje budowlane ze zbrojeniem zwisajacym osiagaja o wiele wieksze bezpieczenstwo, podczas gdy wysokowytrzymale prety nadaja sie szczególnie do zbrojenia wstepnie naprezonego.Istotne jest poza tym to, ze zwlaszcza przy niskoweglowych gatunkach wlasnosci materialu osiagane sposobem wedlug wynalazku nie ulegaja wplywowi np. zgrzewania oporowego.Badanie przeprowadzono na pospawanym krzyzu spawanej stalowej siatki zbrojeniowej. Sprawdzanie minimalnej sily scinajacej w próbie scinania (S = 0,3XRq ^powierzchnia przekroju preta wyjsciowego), ze wyniki odpowiadaja wymaganym wartosciom minimalnym.Porównywalne wlasnosci mechaniczne materialu z przedmiotem wynalazku moga byc osiagniete wedlug stanu techniki tylko przez stale do ulepszania na skutek odpowiedniej zawartosci skladników stopowych oraz kosztownej obróbki cieplnej,przy czym nalezy uwzglednic i to, ze stale stopowe ze wzgledu na wyzsza zawartosc wegla nie sa spawalne.Tabela 1 Stan wyjsciowy A; Walcowanie na goraco; temperatura otoczenia; srednica 6 mm Analiza: 0,16 C; 0,09% Si; 0,52% Mn; Reszta zelazo i zwykle zanieczyszczenia T[°C1 t = t2 [sec] - A 1700 1750 II 800 II 850 Re kG/mm2 27,5 44,5 45,2 51,5 56,5 Rm kG/mma 42,7 48,1 69,0 75,5 77,0 • A, 0 % 33,5 26,3 13,3 12,1 11,6 Ar % 21,7 15,0 8,8 6,2 6,0 Twardosc Vickersa brzeg 181 195 255 234 314 rdzen 172 170 262 256 320 I slaba intensywnosc chlodzenia II duza intensywnosc chlodzenia Tabela 2 Stan wyjsciowy: A: Walcowanie na goraco; temperatura oto¬ czenia; srednica 6 mm.Analiza: (0,16% C; 0,16% Si; 0,70% Mn) Reszta zelazo i zwykle zanieczyszczenia T[°C] t = ta [sec] A 1750 1800 1850 Re kG/nim* 34 42 53,5 69 Rin kG/mm2 48 70 77 87 A, 0 % 27,7 15,2 13 10 Ar % 15,0 10,0 7,0 5,48 75 527 V Tabela 3 Stan wyjsciowy A; Walcowanie na goraco; temperatura oto¬ czenia; srednica 6 mm. * AnaJiza: 0,17% C; 16% Si; 0,63% Mn; Reszta zelazo i zwykle zanieczyszczenia T|°C! t = tjlej A 1700 17:? 1800 II 800 II 850 Re kG/mma 25,2 40,5 39,2 49,5 51,5 78,0 km kG/mm2 44,0 57,5 58,2 71,5 93,0 ioa,o Al0 % 32,6 20,0 19,0 14,8 11,0 9,4 Ar % 22,0 13,8 15,0 9,5 5,0 4,5 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL