KRALJEVINA SRBA, HRVATA I SLOVENACA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
KLASA 18 (2)
INDUSTRISKE SVOJINE
IZDAN 1. JULA 1929.
PATENTNI SPIS BR. 6103.
Prof. VValther Mathesius i Dr. Ing. Hans Mathesius Charlottenburg, Nemačka.
Čelici siromašni na ugljicima, velike čvrstoće i postupak za njihovo proizvadjanje. Prijava od 4. februara 1928.________________Važi od 1. septembra 1928.
U nemačkom patentu 408 668 naveden je postupak za proizvodjanje Čelika, koji je slobodan od ugljika, odnosno, koji je vrlo siromašan na ugljiku, a kod kojega je kao elemenat, koji obrazuje čelik upo trebljen titan.
Sada se je našlo da svi čelici imaju zajednička klasna svojstva, kod kojih je čvrstoća željeza povišena prislivanjem takvih slitinskih sastojaka, koji obrazuju sa željezom čvrste rastvore, lako da nastaje slitina jednoličnog sastava, kao kod kaljenih čelika, koji sadrže ugljik. Posledica toga je ta, da ovi čelici imaju vrlo visoku granicu elasticiteta, koje je po prilici jednaka 80 posto od čvrstoće kidanja.
Svima ovim čelicima je dalje zajedničko to, da kod njih sadržina ugljika ne srne nikada prekoračiti onu granicu, kod koje se, pri laganom ohladjivanju čelika počinju da izlučuju obrazovani karbidi iz čvrstog rastvora.
Dalji iztraživački radovi na ovome polju pokazali su, da proizvodnja ovih novih vrsta čelika nije ograničena samo na upotrebu titana, kao elementa ko;,i obrazuje čelik, već da ista ili slična dejstva imaju i elementi periodičnog sistema, koji stoje blizu titanu, kao bor, sili-cium, zirkon, cer i thorium i to bilo da se u čeliku nalazi kako pojedinačno svaki za sebe, ili istovremeno sa titanom, tako se i više njih — i ako u neznatnim pro-centima — prislivaju čeliku. Pri tome se je šta više pokazalo, da nastupa u znatno
većoj meri porast čvrstoće, a da ne raste odgovarajući tome, istovremeno i porozi-tet slitine, ako se uvek pridodaje željezu veći broj ovih gore navedenih elemenata u neznatnom procentu, nego kada se je pridodavao jedan elemenat od ovih i to u količini koja odgovara količini gore navedenih sastojaka slitine.
Gornja granica za količinu pridodava-jućih materija odredjena je u svim slučajevima time, da pridodavanje prestaje kada prestaje sposobnost obradjivanja napadnutih čelika.
I kod ovih čelika ne nastaje nikakav bitni porast na čvrstoći, ako se slitini u relativno neznatnim procentima pridodaju metali, koji na poznati način dejstvuju oplemenjujući, kao mangan, chrom, va-nadium, molibdan, volfran, uran, nikel, kobald i bakar.
Obe navedene grupe elemenata razlikuju se u bitnosti, svojim ponašanjem prema željezu. Elementi grupe 1 (B, Si, Zr, Ce, Th, Ti) imaju naime sposobnost, da obrazuju sa željezom i u željeznim slitinama se nalazećim metalima, koji nisu željezo, odredjena hemijska jedinjenja u poznatom stochiometričnom odnosu. Ova se ponašaju prema željezu analogno kao željezni karbidi t. j. ona se rastvaraju u pretičku željeza i dejstvuju znatno na porast čvrstoće cele slitine. Oni ostaju uvek, suprotno željeznim karbidima, i pri polaganom ohladjivanju, u znatno visokim procentima, jednakomerno razdeljeni u
Din 10.—
željezu ,tako da kod njih primerice nije moguće, kao kod karbida, provesti nakon izrade mikroskopskog glačanja opite za dokaz njihovog prisustva u željezu, pomoću najedanja.
Sposobnost, da jedinjenja ovih elemenata ostaju u rastvoru sa željezom, proteže se šta više u nekoliko i na karbide željeza i druge metale, koji se nalaze u slitini, tako da se je primerice u prisustvu stanovitih množina titana pojavila veća sposobnost karbida da zaostanu u čvrstom rastvoru željeza. Time je u tehničkom pogledu data mogućnost, da se pomoću ovih slitinskih sastojaka proizvodu prirodno tvrdi čelici, odličnih sposobnosti s obzirom na čvrstoću.
Elementi grupe 2 (Mn, Cr, Va, Mo, Wo, Ur. Ni, Co, Cu) ne poseduju sposobnost da obrazuju sa željezom odredjena jedinjenja, prema stochiometričnom odnosu. Ako se oni dovedu u željeznu slitinu zaostaju oni u čvrstom rastvoru jednakomer-no raspodeljeni i kod polaganog ohladji-vanja, pošto sa željezom obrazuju kristale smeše. Njihovo se prisustvo radi toga ne može dokazati najedanjem. Samo u istovremenom prisustvu sa ugljikom u željeznoj slitini, pojavljuju se oni elementi druge grupe kod mikroskopčinog izlraži-vanja sastava, koji imaju veći afinitet prema ugljiku, već prema željezu i radi čega se nalaze u slitini potpuno ili deli-mično u jednoj formi karbida, koja se slično ponaša, kao karbidi željeza.
Za proizvodnju ovih čelika mogu se upotrebiti razni načini rada. Može se početi ili od prefrišovane željezne kupke, čija se dezoksidacija vrši uvodjenjem sili-cida, skoro potpuno slobodnih od ugljika, takovih ne željeznih metala, koji se imaju privesti u kupku i prislivanjem ostalih slitinskih sastojaka u stanju u kojem su slobodni od ugljika, eventualno u olliku feroslitine; ili se može početi od željezne kupke, koja sadrži ugljik, a koja već sadrži oplemenjujući dejstvujuće strane metala ili jedan deo njih pa se ovaj uložak može frišovat sa jednom kupkom od zgu re, koja sadrži okside ovih stranih metala, kao prenosioce kiseonika. Onda se ali preporučuje, da se dezoksidacija provede, da bi se dobila čelična kupka slobodna od oksida, sa jednim materijalom, čiji oksidi kao kiselina prelaze u jedinjenja sa metaloksidima, koje sadrže čelične kupka, kao u pr. sa aluminiumom, silici-umom, titanom, barom odn. sa njihovim feroslitinama; ili se može početi sa jednom željeznom kupkom, koja sadrži ugljik, a koja mora biti proizvedena iz materijala, koji ne sadrži fosfor, ili koja
mora biti prethodnim frišovanjem oslobo-djena fosfora, pa se onda može frišovati sa zgurom iz manganske rude, chromru-de, titan željeznog kamena, kreča, dok se do željeznog stupnja ne izluči ugljik iz kupke i dok se ne obrazuje ravnovesje izmedju zgure i kupke s obzirom na ras-pođelu elemnata mangana, chroma, sili-ciuma i titana. Već prema izboru množin-skog odnosa, u kojem se ovi elementi nalaze u zguri, može se u širokim granicama uplivisati na onu procentnu sadržinu ovih elemenata, koje prelaze u slittinu.
Ako se želi uvesti u ežljeznu kupku druge elemente iz grupe 1 i 2 to se ovi imaju privoditi u kupku ili kao silicidi slobodni ugljika, ili kao feroslitina slobodna ugljka, ili pomoću aluminothermič-ne reakcije.
Na ovaj način uspeva, da se proizvedi' na primer čelik, koji sadrži oko 3,5 posto mangana, oko 1.2 posto chroma, oko 1,2 posto siliciuma i samo 0,1 posto ugljika, a ima čvrstoću od 150 kg.
Patentni zahtevi.
1.	) Čelik siromašan na ugljiku, velike čvrstoće, naznačen time, da su u željeznu kupku uvedeni slitinski sastojci elemenata, koji obrazuju čelik, kao bor, silicium, zirkon, cer i thorium sa ili bez titana i to u takvoj procentnoj sadržini, dok materijal ne dobije karakter čelika, pošto sa porastom slitinskih sastojaka ne raste po-rozitet materijala.
2.	) Čelik prema zahtevu 1, naznačen time, da se od navedenih slitinskih sastojaka, koji obrazuju čelik, veći broj uvodi uvek u vrlo neznatnim procentima prema pridodatku.
3.	) Čelik po zahtevima 1 i 2, naznačen time, da je sadržina ugljika držana ispod granice, kod koje nastaje izlučivanje obrazovanih karbida iz čvrstog rastvora.
4.	) čelik prema zahtevima 1—3, naznačen time, da se u cilju daljeg porasta čvrstoće slitine pridodaju uvek u relativno neznatnim procentima jedan ili više poznatih, oplemenjujući na čelik dejstvu-jućih metala, kao mangan, chrgm, vana-dium, molibdan, wolfram, uran, nikel, kobalt i bakar.
5.	) Čelik prema zahtevima 1—4, naznačen time, da sadrži oko 3,5 posto mangana, oko 1,2 posto chroma, oko 1,2 posto siliciuma i oko 0,1 posto ugljika.
6.	) Postupak za izradjivanje čelika siromašnih na ugljiku, velike čvrstoće, naznačen time, da se prefrišovanoj željeznoj kupki pridodaju u cilju dezoksidacije i
željenog prislivanja stranih metala, jedan čiji oksidi, kao kiseline prolaze u reak-
deo onih ne željeznih metala, koje treba u kupku dovesti u obliku silicida, koji su skoro slobodni od ugljika, dok se prisli-vanje ostalih slitinskih sastojaka u stanju slobodnom od ugljika vrši eventualno u obliku feroslitine.	,
7.	) Postupak za proizvodjanje čelika siromašnih na ugljiku, velike čvrstoće, naznačen time, da se počinje od željezne kupke, koja sadrži ugljik, a koja već sadrži oplemenjujući dejstvujuće strane motale ili jedan deo njih i da se ovaj uložak frišuje sa kupkom od zgure, koja sadrži okside ovih stranih metala kao prenosioce kiseonika.
8.	) Postupak prema zahtevu 7, naznačen time ,da se dezoksidacija dovoljno frišovane kupke vrši pomoću supstanca,
čiji sa metaloksidima, koje sadrže čelična kupka.
9.) Postupak za proizvodjanje čelika siromašnih na ugljiku, velike čvrstoće, naznačen time, da se počinje od željezne kupke, koja sadrži ugljik, a koja je slobodna od fosfora i koja se frišuje sa zgu-rom, koja je obrazovana od manganske rude, chrom-željeznog kamena, titan-že-Ijeznog kamena, kreča, dok se ugljik iz kupke ne odstrani u željeznoj meri i dok ne predje u kupku odgovarajuća sadržina mangana, chroma, siliciuma, titana, što je i cilj ovog postupka, a da se osim toga prgdodaju još željeni slitinski sastojci u obliku feroslitina ili silicida slobodnih od ugljika.
v