TERÄSOPAS3.3.4 Isotermiset lämpökäsittelyt Isotermisellä lämpökäsittelyllä tarkoitetaan.teräksen kuumentamista austeniitin muodostumislämpötilan yläpuolelle ja jäähdyttämistä, austeniitin muodostumiseen ja homogenisoitumiseen tarvittavan pitoajan jälkeen mahdollisimman nopeasti hajautumislämpötilaan, jossa austeniitin annetaan hajautua vakiolämpötilassa. Lämpökäsittelyn tuloksena saatava mikrorakenne riippuu ratkaisevasti isotermisestä hajautumislämpötilasta. 3.3.4.1. Perliittihehkutus, patentointi Perliittihehkutuksella pyritään mahdollisimman homogeeniseen perliittiseen tai perliittis-ferriittiseen rakenteeseen. Isotermistä perliittihehkutusta käytetään yleensä teräksen koneistettavuuden parantamiseen. Tällöin käytetään usein niin korkeata austenitointilämpötilaa, että tuloksena on karkea austeniitin raekoko (yhdistetty karkearae- ja perliittihehkutus). Karkealla raekoolla on todettu olevan edullinen vaikutus koneistettavuuteen etenkin niukkahiilisillä teräksillä, joissa ferriitin osuus mikrorakenteessa on suuri. Perliittihehkutus tehdään tavallisesti "perliittinenän" kohdalla eli siinä lämpötilassa, jossa perliittireaktio isotermisen S-käyrän mukaan on nopein (n. 600--650°C). Tässä lämpötilassa saatavan perliitin lamellipaksuus ja kovuus ovat myös koneistettavuuden kannalta sopivat. Runsasseosteisilla teräksillä (esim. 4 % Ni-teräksillä) on perliitin hajautumisnopeus perliittinenänkin kohdalla niin hidas, että isoterminen pitoaika venyy kymmeniin tunteihin. Lisäksi on hajautumisaika hyvin herkästi riippuvainen hajautumislämpötilasta, jolloin isotermisen hajautumislämpötilan on oltava tarkoin säädetty. Patentoinnista puhutaan perliittihehkutuksen yhteydessä silloin, kun kysymyksessä on.runsashiilinen teräs (C> 0,5 %), jolle pyritään isotermisellä lämpökäsittelyllä saamaan homogeeninen, ferriititön, hienolamellista perliittiä oleva mikrorakenne. Hyvin hienon perliittisen mikrorakenteen on todettu soveltuvan parhaiten kylmävetoon; niinpä patentointia käytetään juuri teräslankojen kylmävedettävyyden parantamiseen. Patentoinnissa käytetyt isotermiset hajautumislämpötilat ovat huomattavasti perliittinenän alapuolella (n. 450--550°C). Lämpötilan valinnalla on pyrittävä eliminoimaan rakenteesta sekä ferriitin että bainiitin esiintyminen, sillä niillä molemmilla on kylmämuokattavuutta heikentävä vaikutus. Ferriitin muodotumisen estämiseksi on austenitoitu teräs jäähdytettävä isotermiseen hajautumislämpötilaan ferriitin erkautumisen suhteen kriitillistä jäähtymisnopeutta suuremmalla nopeudella. Alieutektoidisilla, seostamattomilla hiiliteräksillä on tämä mahdollista vain käyttämällä suola- tai metallikylpyjä. Usein pyritään ferriitin muodostumista estämään suorittamalla austenitointi korkeassa lämpötilassa (~ 1000°C). Tällöin kasvaa austeniitin raekoko suureksi (2--4 ASTM). Tällöin teräksen S-käyrät siirtyvät oikealle (karkenevuus lisääntyy) ja ferriitin muodostumistaipumus pienenee.Ilmapatentoinnin mahdollistamiseksi lisätään teräkseen usein karkenevuutta lisäävää seosainetta, yleensä kromia, 0,5--1,0 %. 3.3.4.2 Bainitointi Bainitoinnissa pyritään yleensä mahdollisimman homogeeniseen, ferriitittömään, alabainiittiseen mikrorakenteeseen. Menetelmä on saanut jonkun verran käyttöä karkaisun ja päästön korvaajana lähinnä työkalujen ja pienten koneenosien valmistuksessa. Bainiittikarkaisulla pyritään tällöin saavuttamaan paremmat sitkeysominaisuudet, pienemmät mittamuutokset sekä pienempi repeilyvaara kuin karkaisemalla ja päästämällä kappale samaan kovuuteen. Nämä kaikki edut voidaan saavuttaa yleensä vain kun kovuusvaatimus on >50 HRC. Bainitoidun teräksen sitkeys paranee merkittävästi 550-600oC:ssa suoritetussa päästössä lujuuden silti pienenemättä sanottavasti, kuten taulukosta 3 käy ilmi. Bainitointikokeet on tehty teräksellä Imatra MoC 310 (DIN 17200:34CrMo4), D= 20 mm. Austenitointilämpötila on 850°C ja isoterminen hajautumislämpötila on 350°C. Taulukko 3. Päästölt. Re Rm A5 Z KCU kp/ kp/ % % kpm/ mm2 mm2 mm2 - 85 107 15 64 7,0 500 86 107 17 64 7,7 600 76 90 19 67 5,4 Seuraava luku |