Tehnične novice Primerjava meroobstojnosti orodnih jekel Franc Cerne Pokazalo se je, da se mora v procesu toplotne obdelave upoštevati spremembe mer in volumna orodnih kakor tudi drugih jekel. Ta problem se mora obvladati že v fazi konstruiranja orodja, kakor tudi v fazi toplotne obdelave in na koncu pri uporabi orodja. Med ogrevanjem jekla se povečujejo njegove mere za vrednost koeficienta linearnega raztezka za jeklo. Ta je odvisen od strukture. Specifični volumen struktur, ki sestavljajo jeklo, je različen in raste v naslednjem redu: avstenit, feritno-kar-bidne strukture (perlit, sorbit, troostit), martenzit. Pri temperaturi okolice ima martenzit približno 4 % večji specifični volumen kot avstenit. Ker pri kaljenju jekla iz perlitne strukture dobimo martenzitno strukturo z določenim deležem zadržanega avstenita in s popuščanjem pretvorbo teh struktur v tro-ostitno in sorbitno strukturo, moramo pričakovati tudi tem strukturam odgovarjajoči specifični volumen in mere. Tako se mehko žarjenemu jeklu s kaljenjem mere povečajo v kolikor dobimo pretežno martenzit. Velik delež zadržanega avstenita pa lahko povzroči, da je orodje po kaljenju manjše kot v žarjenem stanju. To pomeni, da je sprememba dimenzij pri kaljenju odvisna od temperature kaljenja oz. od vsebnosti zadržanega avstenita. Spremembe, ki nastanejo pri kaljenju se pri popuščanju ponovno spremene. Te ponovne spremembe nastanejo s sprostitvijo notranjih napetosti, ki obsegajo toplotne in premenske napetosti, ter s spremembo volumna pri razpadu martenzita in pri premeni zadržanega avstenita. Pri -vseh orodnih jeklih se s popuščanjem pri nižjih temperaturah pojavi zmanjšanje volumna in mer. Tedaj se menja struktura martenzita —■ tetragonalni martenzit se pretvarja v kubični martenzit. Vse mere se zmanjšajo glede na kaljeno stanje. Pri nekoliko višji temperaturi popuščanja nastane .povečanje volumna zaradi premene zadržanega avstenita v martenzit. Pri tem se povečajo vse mere glede na kaljeno stanje. Nadaljnje povišanje temperature popuščanja pri teh jeklih povzroči prav tako zmanjšanje volumna in dimenzij, ker se martenzit pretvarja v troostitno — sorbitno strukturo. Ti pojavi so pri ledeburitnih jeklih pri višji temperaturi popuščanja kot pri srednjelegiranih jeklih. Spremembe mer pri popuščanju so torej odvisne od temperature popuščanja. Celokupne spremembe mer glede na žarjeno stanje so torej odvisne od temperature kaljenja in popuščanja. Popolno meroobstojnost pri toplotni obdelavi se torej doseže tako, da se pri kaljenju nastali raztezki kompenzirajo s skrčki pri primernem popuščanju. V Železarskem Zborniku št. 1 leta 1970 je na straneh 51 do 60 podrobneje opisan pojav sprememb mer jekla pri toplotni obdelavi. Objavljeni so tudi rezultati raziskav meroobstojnosti za nekatera orodna jekla. Pozneje so se raziskave nadaljevale. Tu objavljamo rezultate najvažnejših meritev v enotni obliki za 5 vrst jekel skupine Franc Cerne je diplomirani inženir metalurgije in vodja INDOK centra v službi za razvoj tehnologije, izdelkov in metalurške raziskave železarne Ravne. OCR 12 (OCR 12 — slika 1, CRV — slika 2, OCR 12 sp. — slika 3, OCR 12 ex. — slika 4 in OCR 12 VM — slika 5) in 2 vrsti jekla skupine merilo (merilo ex. — slika 6 in merilo —• slika 7). Zajete so meritve na probi dimenzij 50 x 20 x 100 mm. Iz valjane oz. kovane palice so bile probe izrezane tako, da je lega probe vzdolžna oz. prečna z ozirom na smer valjanja oz. na smer vlaken. Č.4150 (OCR 12) proba 50x 20x 100mm Kem.sest C Si Mn s Cr Ni V W Cu Mo v % 2J02 a is 0,38 do 17 ",8 0,11 +0,1 +0,05 0 ' i Kaljeno ■--- 2K 1K F +0,10 Ql +0,05 £ -r Kaljeno v olju ---_ 1K N ] 1K Kaljeno .... na zraku +0,15 . +0,10 s® 1 +0,05 | 0 1 5 +0,15 | +0,10 I- Č.4650 (OCR 12 sp.) proba 50x20x100mm Kem.ses. v % C Si Mn S Cr Ni V W Cu Mo 2, IS q32 Q2S Q01S 11,9 0.12 0,16 0,77 0,10 £)0< __- 1K -1- Kaljeno K 1K 1 Kaljeno na zraku 990 1020 1050 Temperatura kaljenja v °C 930 950 970 990 1010 Temperatura kaljenja v °C jV/ / '"/// mm 1 p / 2P ""////////s Kaljeno 990-10S0°C na zraku 5 +0,10 I £ 200 400 450 500550 Temperatura popuščanja v °C Slika 2 Celotne spremembe dolžine (100 mm) pri kaljenju in popuščanju v odnosu na žarjeno stanje 1 . . . vzdolžno na smer valjanja 2 . . . prečno na smer valjanja K . . . kaljeno stanje v odnosu na žarjeno stanje P . . . popuščeno stanje v odnosu na žarjeno stanje +0,05 0 -0,05 - Kaljeno 93C iiimii )-m°c na zraku ip itttttti f , ^ ■— v///. 20 100 200 300 400 500 Temperatura popuščanja v "C Slika 3 Celotne spremembe dolžine (100 mm) pri kaljenja in popuščanju v odnosu na žarjeno stanje 1 . . . vzdolžno na smer valjanja 2 . . . prečno na smer valjanja K . . . kaljeno stanje v odnosu na žarjeno stanje P . . . popuščeno stanje v odnosu na žarjeno stanje V diagramih je zajet naslednji potek dela: — merjenje dimenzij mehko žarjenih prob, — kaljenje iz nekoliko kalilnih temperatur, — merjenje dimenzij v kaljenem stanju, — popuščanje pri nekoliko temperaturah, — merjenje dimenzij v popuščanem stanju. Pri izdelavi diagramov so vse spremembe mer preračunane v odnosu na mere v žarjenem stanju v odstotkih. Pri vseh preizkušenih jeklih je kaljeno iz nekoliko temperatur in je zato več krivulj sprememb pri popuščanju, t. j. za vsako kalilno temperaturo ena krivulja. Celoten pas teh krivulj je v diagramih prikazan šrafirano. Rezultati so doseženi s tremi paralelnimi probami. Spremembe mer v % pri toplotni obdelavi so podobne pri naslednjih skupinah jekel: (primerjajmo samo dolžine — 100 mm vzdolžno ležečih prob, kaljenih v olju; navedeno je območje) Jeklo Kaljeno 200» Popuščano pri 300° 400° 500° C C. 4150 (OCR 12) — si. 1 ) od + 0,04 + 0,02 — 0,03 — 0,07 + 0,01 C. 4754 (CRV) — si. 2 J do + 0,07 + 0,04 + 0,06 — 0,01 + 0,06 C. 4650 (OCR 12 sp.) — si. 3 | od + 0,04 + 0,04 + 0,03 + 0,03 C. 4750 (OCR 12 ex.) — si. 4 | do + 0,12 + 0,10 + 0,07 + 0,12 C. 4850 (OCR 12 VM) — si. 5 od —0,11 do + 0,02 — 0,04 — 0,07 — 0,13 — 0,05 — 0,04 + 0,06 C. 6440 (merilo ex.) — si. 6 od + 0,01 do + 0,06 — 0,01 + 0,01 + 0,03 + 0,06 C. 3840 (merilo) — si. 7 od + 0,02 do + 0,06 0,00 + 0,03 + 0,06 + 0,13 Č.4750 (OCR 12ex.) proba 50x20x100mm Kemsest. v % C Si Mn S Cr Ni V W Cu Mo 1,65 0.15 0,33 0,018 12,2 0,25 0,(3 Q70 5? +0,70 +Q05 8 5 0 .g -o a> -Q I | +0,10 6 +005 +0/0 +005 0 £ .E •o E