Franc Cerne, dipl. inž. Železarna Ravne
DK: 669.14.018.25 : 621.785.6/789 : 539.37 ASM/SLA: Jlb TSh
Meroobstojnost nekaterih orodnih jekel
REZUME
Meroobstojna jekla imajo sorazmerno precej majhne spremembe mer tako pri toplotni obdelavi kakor tudi pri uporabi orodij iz teh jekel.
Vsekakor se mora pričakovati pri toplotni obdelavi orodja določene spremembe mer. Tu imajo velik vpliv toplotne napetosti, ki so povezane s toplotnimi raztezki in skrčki. Pri procesu kaljenja pa se žarjena perlitna struktura pretvori v avstenitno strukturo, ki ima precej manjši specifični volumen. Ta avstenit se s kaljenjem pretvori v martenzit, ki ima še večji specifični volumen kot žarjeni perlit. Tako se povečajo tudi mere. S popuščanjem se mere kaljenega orodja v glavnem zmanjšujejo, razen pri tisti temperaturi popuščanja, ko se zadržani avstenit pretvori v martenzit. Na te pojave močno vpliva prekaljivost jekla. S primernimi pogoji toplotne obdelave se uravnavajo pri tem dosežene spremembe mer oziroma stabilizirajo dosežene strukture in s tem mere.
Nobene vrednosti sprememb mer pri zgoraj navedenih pogojih pa nikakor ni mogoče posplošiti za vsako obliko in mere orodij in za vsako izbiro jekla za to orodje. Spremembo oziroma meroobstojnost se mora osvojiti za vsako orodje in jeklo posebej.
1. POJAV SPREMEMB MER
Pri orodnih, posebno pa pri meroobstojnih jeklih je ena od najvažnejših zahtev tudi obstojnost mer pri toplotni obdelavi in pri uporabi.
Orodja se pri toplotni obdelavi deformirajo v večji ali manjši meri.
Temu pojavu se posveča premalo pozornosti, posebno pri konstruiranju orodja, ker se smatra, da je to stvar kalilne tehnike. Poznano in dokazano pa je, da praktično ni kaljenja orodja brez določene spremembe mer.
Praviloma se pod imenom »spremembe mer« ali »dimenzijske spremembe« razume le one neizogibne spremembe mer, ki nastanejo na orodju zaradi toplotnih napetosti in zaradi volumenskih sprememb, ki nastanejo zaradi strukturnih premen v samem jeklu med procesom ogrevanja in ohlajanja. Pri skupni deformaciji orodja pa so vračunane tudi spremembe oblike, ki nastanejo zaradi nepravilnega dela z orodjem pri celotnem procesu
toplotne obdelave, npr. zaradi neenakomernega ogrevanja in ohlajanja, zaradi velike lastne teže orodja in podobno.
Pokazalo se je, da se mora upoštevati pojav sprememb mer in volumna orodnih kakor tudi drugih jekel v procesu toplotne obdelave kot posebni problem. Potrebno je intenzivno delo in mnogo raziskav, da bi se ta problem obvladal in omejil na najmanjšo možno mero in to v fazi konstruiranja kakor tudi v fazi toplotne obdelave in na koncu pri uporabi orodja.
Med ogrevanjem jekla se povečujejo njegove mere. Koeficient linearnega raztezka za jeklo je odvisen od njegove strukture1. Za feritno — kar-bidno strukturo je ta koeficient 11,0.10—6 do 14,5.10—6, a za avstenitno strukturo je 1,5-krat večji. Z ogrevanjem jekla do temperature Ac, se volumen orodja poveča za približno 4 %'.
Specifični volumen struktur, ki sestavljajo jeklo, je različen in raste v naslednjem redu: avstenit, feritno -— karbidne strukture (perlit, sor-bit, troostit), martenzit; izračuna se po naslednjih obrazcih1:
za ferit
(Va)t = 0,12708 + 5,528 .10-6 . t za avstenit
(V-r)t, c„ = 0,12282 + 8,56 .10-' + 2,15 .10-3. cp za martenzit
(VM)t, cp = 0,12708 + 4,45 .10-'. t + 2,79 .10->. Cp za karbid Fe3C
(VK)t = 0,13023 + 4,88 .10-'. t
kjer zavisi specifični volumen od temperature (t), a pri avstenitu in martenzitu tudi od vsebnosti ogljika v strukturi oziroma v jeklu (Cp). Grafični prikaz razmerij med posameznimi specifičnimi volumni se lahko vidi na sliki 1.
Pri temperaturi okolice ima martenzit približno 4 % večji specifični volumen kot avstenit. Tako se pri ogrevanju orodja do temperature Aq v začetku volumen veča zaradi toplotnega raztezanja, a ob prehodu v avstenitno območje se zmanjša. Obratno pa se pri ohlajanju iz avstenitnega območja orodje najprej krči do temperature, ko se tvori feritno — cementitna struktura ali martenzit, ko se volumen poveča zaradi strukturnih premen.
Ker se pri ogrevanju povečuje plastičnost jekla, zato tedaj spremembe mer orodja in pri tem nastale napetosti niso nevarne, če ne povzroče večjih deformacij in razpok. Pomembno nevarnost predstavljajo volumenske spremembe orodja pri ohlajanju, posebno pri kaljenju.
0,130
0,12 8
I 0,124
S 5
ru
€ 0,122 «J
<u
s
0,120
Računano	Kaljeno Kaljeno in Žarjeno
iz mrežne	popuiiano
konstante	200 °C 6 1/2 "
Slika 1
Specifični volumen jekla z 0,8 % C različnih struktur
Iz zgoraj razloženega je možno razlikovati spremembe oblike in mer, nastalih zaradi toplotnih napetosti, od sprememb zaradi strukturnih premen (tvorbe martenzita)2-3.
Spremembe oblike zaradi toplotnih napetosti so odvisne v glavnem od3:
—	toplotne trdnosti,
—	temperature ohlajanja,
—	hitrosti ohlajanja,
—	oblike in dimenzije izdelka,
—	toplotnega raztezka,
—	toplotne prevodnosti.
Volumenske spremembe pri kaljenju pa so odvisne od3:
—- kemijske sestave jekla,
—	stopnje prekaljivosti,
—	temperature kaljenja,
—	vsebnosti zadržanega avstenita,
—	hitrosti ohlajanja,
—	dimenzij in oblike izdelka.
Skupne spremembe dimenzij pa so odvisne še od1:
—	karakterja kalilnega sredstva,
—	enakomernosti pregretja,
—	teže in oblike izdelka,
—	načina ogrevanja,
—	izhodne strukture pred kaljenjem,
—	načina potapljanja izdelka v kalilno sredstvo,
—	načina in stopnje plastične predelave jekla.
2. SPREMEMBE OBLIKE ZARADI TOPLOTNIH NAPETOSTI
Razlikovati je treba med tistimi toplotnimi napetostmi, ki se odstranijo ob deformaciji med ohlajanjem v plastičnem območju, in takimi, ki ostanejo v izdelku kot zaostale napetosti. Za nastajanje dimenzijskih sprememb so važne one napetosti, ki povzročijo dimenzijske in oblikovne spremembe, preden nastopijo volumenske spremembe ob tvor-
bi martenzita. Ko se te napetosti odpravljajo, stremijo vsa neokrogla telesa, da svojo obliko približajo krogelni obliki. Prizmatična telesa zato pri ohlajanju nabrekajo, postanejo krajša in debelejša'.3.
Zaradi toplotnih napetosti se najbolj skrajša tisti del telesa, kjer se ohlajanje konča, to je diagonala v telesih, kot je kocka, prizma, valj in podobno; pri okviru pa se stranica skrajša, debelina pa poveča.
3. SPREMEMBA VOLUMNA IN DIMENZIJ PRI KALJENJU
Pri kaljenju se avstenit pretvori v martenzit, in to v tetragonalni martenzit. Že na sliki 1 se vidi, da ima tetragonalni martenzit največji specifični volumen. Zato se pri kaljenju orodja poveča volumen. Razlika v specifičnem volumnu kaljenega in žarjenega jekla zavisi od kemične sestave jekla, prekaljivosti jekla in hitrosti ohlajanja pri kaljenju. Povečanje volumna pri kaljenju je močno odvisno od vsebnosti ogljika v jeklu4: pri jeklu z 0,7 % C je povečanje 0,44 %, z 1 % C je 0,69 % in z 1,3 % C je 0,95 %, kar je odvisno od vsebnosti zadržanega avstenita, količine neraztopljenih karbidov in deleža nastalega martenzita. Pri jeklih z zelo malo ogljika se ta oblika deformacije ne pojavlja4, temveč se pojavljajo samo spremembe zaradi toplotnih napetosti.
Jekla, ki imajo krajše čase premen oz. velike kritične hitrosti ohlajanja, se mora pri kaljenju ohlajati hitreje, kar povečuje deformacije. Slabo prekaljiva jekla imajo večje deformacije.
Orodje oz. izdelek, ki zaradi prevelikih mer slabo prekali, ima manjše spremembe volumna. Za običajne dimenzije s popolno prekaljivostjo velja4: največje spremembe volumna 0,85 do 1,0 % ima ne-legirano jeklo z 0,9 % C, ki se kali v vodi, manjše spremembe 0,3 — 0,5 % imajo srednje legirana jekla, kaljiva v olju, visoko legirana jekla z 2 % C in 12 % Cr, kaljiva na zraku ali olju, imajo najmanjše spremembe 0,1—0,3 %.
Največje spremembe volumna se pojavijo pri kaljenju v olju, mnogo manjše v topli kopeli, še manjše pa na zraku.
že iz razlike specifičnega volumna na sliki 1 se vidi, da je povečanje volumna pri kaljenju tem manjše, čim večja je vsebnost zadržanega avstenita; ta pa je večja pri višji temperaturi kaljenja (slika 2).
Pravilno in enakomerno pregretje tudi močno vpliva na spremembe mer pri kaljenju. Z ogrevanjem v solni kopeli se doseže manjše deformacije kot z ogrevanjem v pečeh na zraku.
Karakter kalilnega sredstva se vidi v hitrosti odvajanja toplote od hlajene površine, enakomernosti močenja izdelka, sposobnosti tvorbe parnega plašča na površini izdelka. Potapljanje izdelkov v kalilno sredstvo mora biti brezpogojno vzdolž osi, a diskov postrani. Pri tem je potrebno enako-
o\
"0,2
<■0,1
-o 6
C. £
-0,7
-0,2
870 900 930 960 990 1020 1050 1080 Temperatura kaljenja v °C
o Ž
o -o
70 S c aj
60 2
Qj
"3 40 ti o o
30 n
(O 20?
Slika 2
Spremembe dimenzij, trdota in vsebnost zadržanega avste-nita v jeklu tipa 2 % C in 12 °/o Cr v odvisnosti od temperature kaljenja3
merno mešati, da se plinski mehurčki čim manj zadržujejo na površini izdelka. S tem se doseže enakomernejše ohlajanje.
Oblika izdelka močno vpliva na hitrost in ena-komernost ohlajanja, na velikost napetosti in deformacije. čim večje je razmerje površine proti volumnu izdelka, tem hitrejše je ohlajanje. Vsi vplivi, ki povečujejo temperaturno razliko po prerezu (povečanje prereza, povišanje temperature ogrevanja, znižanje temperature hladilnega sredstva), v splošnem povečajo deformacije.
Popolnoma jasna slika o spremembi posameznih mer telesa pa je možna samo za določene geometrijske osnovne oblike in mere ob upoštevanju vseh vplivnih faktorjev. Kot je že rečeno, je sprememba dimenzij rezultat vpliva toplotnih napetosti in volumenskih sprememb pri tvorbi marten-zita.
V toku ohlajanja od kalilne temperature se najprej sproščajo toplotne napetosti v plastičnem območju, pri čemer nastopijo spremembe oblike in s tem dimenzij — skrčenje ploskev. Ob tvorbi mar-tenzita se zaradi povečanja volumna dimenzije povečajo.
Tako se pri kaljenju dovolj debele kocke raztegnejo robovi in ploskve v večji meri kot jedro; povečajo se telesne diagonale. Ploskve in robovi so se prekalili — nastal je martenzit, v jedru pa je nastalo manj ali nič martenzita, temveč troostit in sorbit, ki povzročita manjše povečanje volumna. Možno pa je, da to širjenje ni dovolj veliko in ne kompenzira krčenja zaradi toplotnih napetosti.
Ob primerjanju meroobstojnosti posameznih jekel med seboj se mora vedno misliti na določene pogoje pri kaljenju. Zato je težko enostavno proglasiti določeno jeklo za najbolj meroobstojno. Navadno se je treba omejiti na določen primer.
Pri tem je potrebno omeniti še kaljenje v topli kopeli. Pri takem kaljenju bi se moralo vsekakor doseči največjo meroobstojnost. V praksi pa ni vedno tako. Tudi s kaljenjem v olju in vodi je možno doseči veliko meroobstojnost. Pri kaljenju debelejših izdelkov se doseže večjo meroobstojnost v topli kopeli, a tanjših izdelkov v olju. Glavni vzrok temu pojavu je dejstvo, da tanjši izdelki lažje prekalijo.
Spremembe mer pri kaljenju so odvisne tudi od načina in stopnje plastične predelave5. Lede-buritnim kromovim jeklom se močno pozna usmerjenost vlaken, ki je odvisna od načina in stopnje plastične predelave. Pri dovolj veliki stopnji deformacije so spremembe mer pri kaljenju v prečni smeri nekaj manjše od onih v vzdolžni smeri5; to razliko se vidi tudi na sliki 2. S posebnim postopkom plastične predelave pa je možno to razliko zmanjšati na minimum.
4. SPREMEMBA DIMENZIJ PRI POPUŠČANJU
Spremembe, ki nastanejo pri kaljenju, doživijo pri popuščanju ponovne spremembe. Te ponovne spremembe nastanejo s sprostitvijo notranjih napetosti, ki obsegajo toplotne in premenske napetosti, ter s spremembo volumna pri razpadu martenzita in premeni zadržanega avstenita.
Pri nizko in srednje legiranih jeklih, kaljivih v olju, učinkuje popuščanje takole (slika 3)3:
Srednje legirana meroobstojno jekla kaljiva v olju
■I
13 " i 1 5

A
MJ
kaljeno stanje
0 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura popuščanja v "C
Visoko legirana jekla s 13 % Cr
E -S
o>
1 Qj
e
£

tP®nnn[
t®
kaljeno stanje
100 200 300 400 500 600 700 Temperatura popuščanja v °C
Slika 3
Spremembe mer pri popuščanju
Pri popuščanju pri temperaturah pod 200° C se pojavi delno zmanjšanje volumna in mer; tedaj se menja struktura martenzita — tetragonalni mar-tenzit se pretvarja v kubični martenzit. Vse mere se zmanjšajo glede na kaljeno stanje. V območju 200 do 320° C nastane povečanje volumna zaradi premene zadržanega avstenita v martenzit; pri tem se povečajo vse mere glede na kaljeno stanje. Nadaljnje višanje temperature popuščanja pri teh jeklih povzroči prav tako zmanjšanje volumna in dimenzij. To obnašanje sprememb mer predstavlja shematska slika 3.
Visoko legirana jekla se pri popuščanju obnašajo podobno, samo da so vse zgoraj omenjene faze popuščanja pomaknjene k višjim temperaturam. Zadržani avstenit je obstojen do temperature okoli 500° C in se pretvori v martenzit šele v temperaturnem območju popuščanja 500 do 600° C (glej sliko 3)3.
Iz do sedaj opisanega je jasno, da so spremembe mer pri kaljenju med drugim odvisne od temperature kaljenja, in to predvsem zaradi večanja vsebnosti zadržanega avstenita pri višji kalilni temperaturi (glej sliko 2). Pri popuščanju se pojavijo nove spremembe, ki so prav tako odvisne od po-puščne temperature (glej sliko 3). 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. Pri takem postopanju pa je možno, da ne soglašajo edino zahteve po primerni trdoti.
Kljub jasnosti posameznih zakonitosti je težko predvideti spremembe pri toplotni obdelavi orodja neenakomernih oblik, kakršne srečamo v obratu. Če hočemo izkoristiti spremembe mer pri popuščanju za izravnavo sprememb pri kaljenju, moramo poznati mere po kaljenju. V splošnem pa je otež-kočeno merjenje sprememb po kaljenju, ker se mora praviloma takoj popuščati zaradi nevarnosti razpok.
5. OBSTOJNOST MER PO TOPLOTNI OBDELAVI
Pri hitrem ohlajanju (kaljenje v olju) se avstenit v jeklu spremeni v martenzit, temperatura mar-tenzitne točke Ms pa je glede na visoko vsebnost ogljika v orodnih jeklih precej nizka. Tako ostane premena v martenzit še nezaključena, torej, kot je opisano že v prejšnjih poglavjih, ostane določen delež zadržanega avstenita. Da bi dosegli popolno premeno avstenita v martenzit, bi morali jeklo ohladiti do še nižjih temperatur. Bistveno za na-nadaljnjo premeno avstenita v martenzit pri temperaturah, nižjih od navadne temperature, pa je, ali se je vršilo to dodatno ohlajanje takoj po ohladitvi v kalilnem sredstvu ali pa je jeklo nekaj časa ležalo pri navadni temperaturi in se je izvršilo dodatno ohladitev na nižje temperature šele kasneje.
V prvem primeru poteče premena avstenita v martenzit zvezno, v drugem primeru pa se je pri drža-nju pri navadni temperaturi izvršila najprej majhna izotermna premena avstenita v martenzit s posledico, da se je preostali avstenit zato delno stabiliziral. Temu sledi podhlajevanje, pri čemer je možno, da se ves avstenit ne bo premenil v martenzit21.
Množina zadržanega avstenita zavisi od pogojev avstenitizacije in splošno od pogojev toplotne obdelave21.
Popolno premeno zadržanega avstenita se doseže na dva načina: s popuščanjem ali s takojšnjim ohlajanjem na nizke temperature21. Ugotovljeno pa je, da se s popuščanjem šele pri višji temperaturi odpravi zadržani avstenit, ko je že v nevarnosti predpisana trdota; s primernim popuščanjem pa se precej stabilizira21-9.
Tudi če bi se ves avstenit spremenil v martenzit, je treba računati z nekaterimi pojavi popuščanja samega martenzita, ki imajo lahko za meroobstojnost prav tako neugodne posledice kot razpad zadržanega avstenita21.
S tem v zvezi se postavlja vprašanje, ali je potrebno po kaljenju ves zadržani avstenit v jeklu v celoti spremeniti v martenzit oz. v popuščne strukture, saj se lahko s primerno toplotno obdelavo tako stabilizira, da ni računati, da bi kasneje razpadal21.
Pri jeklih za meroobstojna orodja je treba stremeti po dosegi stabilnih struktur in s tem mer. Pripomniti pa je potrebno, da se z različnimi metodami stabiliziranja (umetnega staranja) doseže različne spremembe mer glede na kaljeno stanje. S ponavljanjem ciklusa stabilizacije se dosežene mere samo še stabilizirajo in se ne spreminjajo več9.
6. METODE RAZISKAVE
MEROOBSTOJNOSTI JEKEL
Za vsako jeklo obstaja določena maksimalna debelina, pri kateri jeklo prekali. Zato se izbere manjšo debelino orodja, da se doseže boljšo obstojnost mer in manjšo deformacijo.
Velikost in smer sprememb mer pri toplotni obdelavi in staranju zavisi od načina mehanske izdelave epruvete in orodja. Pri tem se mora poznati, kako ležijo vlakna v kovani ali valjani palici. Na sliki 2 se vidi, da se spremembe mer v vzdolžni in prečni smeri ne ujemajo in da so spremembe mer v vzdolžni smeri večje od onih v prečni smeri.
V primeru, da se izdeluje orodje iz velikih kovanih ali valjanih palic, je važno mesto v palici, kjer se orodje oz. epruveto izreže. Pri kovanju in valjanju se težko doseže popolnoma enakomerno predelavo jekla po celem preseku, čeprav je dosežena dovolj velika stopnja predelave oz. plastične deformacije. V jedru palice se mora pričakovati vsekakor nekoliko manjšo stopnjo predelave kot na robu.
Univerzalne metode za določevanje sprememb mer ni. Največ se uporabljajo valjaste, ploščate (prizmatične) in srpaste (v obliki črke »C«) epruvete. Veliko pa se uporabljajo še razni okviri, obroči ipd. Valjasta epruveta ima premer in dolžino v razmerju najmanj 1 : 3. Srpaste epruvete se v svetu uporabljajo v raznih dimenzijah: debelina 12 do 25 mm, veliki premer 57 do 127 mm in mali premer 30 do 75 mm. Ta epruveta je zelo občutljiva, pri njej se največ meri spremembo rege, veliko pa tudi spremembo obeh premerov (glej sliko 4).
Tip	A	B	C	D	£	F	G	H	K
Alsthom	127	13	74	25	21,5	-	-	-	-
Frenč	57	6	31	12	10	-	-	-	-
Durferrit	60	2	40	20	7	-	-	-	-
Ruska	100	110)	64	5	11	-	-	6	3
US - Navy	100	10	60	25,4	15	-	-	(6,3)	(3,2)
US -Navy- modif.	63,5	6,3	36,8	12,7	10	6,3	3,2	-	-
Slika 4
Dimenzije nekaterih srpastih »C« epruvet
Torej pri teh epruvetah se določajo spremembe mer. Koristno pa je spremljati vzporedno tudi trdoto in strukture. Zadnje je možno z metalograf-skimi, rentgenskimi in dilatometerskimi metodami.
7. RAZISKAVA MEROOBSTOJNOSTI DOMAČIH JEKEL
Za raziskavo domačih jekel sta uporabljeni dve različni epruveti enostavnih oblik: valjasta 0 30 X X 100 mm in ploščata 50 X 20 X 100 mm, a pri začetnih raziskavah tudi srpasta epruveta debeline 12 mm, z zunanjim premerom 57 mm, z notranjim premerom 31 mm in rego širine 6 mm.
Epruvete so rezane iz okroglih oz. ploščatih kovanih palic; večina epruvet je rezanih tako, da so imele vzdolžna vlakna, nekaj pa je imelo prečna vlakna.
V	preiskavi so bila domača jekla, katerih sestava je v tabeli 1.
V	tabeli 2 so podatki o vrsti oz. merah epruvet, o legi epruvet glede na vlakna (glavna os kovanja), o uporabljenih ohlajevalnih sredstvih pri kaljenju preiskovanih epruvet in določevanih veličinah za posamezno jeklo.
Na ploščatih 50 X 20 X 100 mm in valjastih epruvetah 0 30 X 100 mm se je določalo: trdota v HRC, mere v mm in volumen z Mohrovo tehtnico v mm3 v treh paralelkah; zadržani avstenit pa rentgensko na enojnih vzorcih 30 X 25 X 5 mm.
Meritve so se izvajale po naslednjem vrstnem redu:
—	1. žarjeno stanje — mere, volumen in trdota,
—	2. kaljeno stanje — mere, volumen, trdota in zadržani avstenit,
—	3. popuščeno stanje — mere, volumen, trdota in zadržani avstenit.
V	optimalnem območju kalilnih temperatur, ko se doseže največje spremembe mer, se je dolžina ploščatih in valjastih epruvet povečala pri jeklu
—	CRV (kaljeno v olju) za 0,05 — 0,07 %,
—	merilo za 0,04 — 0,10 %,
—	OCR 12 (kaljeno v olju) za 0,06 — 0,12 %,
—	OCR 12 extra za 0,07 — 0,12 % in
—	merilo special za 0,10 — 0,19 %
Pri istih pogojih se je povečal volumen pri jeklih:
—	OCR 12 extra za 0,06 — 0,08 %,
—	merilo za 0,15 — 0,20 %,
—	OCR 12 (kaljeno v olju) za 0,15 — 0,23 % in
—	merilo special za 0,35 — 0,50 %.
Iz teh podatkov se vidi, da sta pri kaljenju najbolj meroobstojni jekli CRV in merilo, nekoliko slabši sta jekli OCR 12 in OCR 12 extra, jeklo merilo special pa je precej manj meroobstojno. Gornji rezultati so doseženi s tremi paralelnimi epruvetami in, kot je razvidno v tabeli 2, so raziskave izvedene na 2 ali celo 3 talinah za vsako jeklo, razen pri jeklu OCR 12 extra in CRV.
Zadržani avstenit pa je določan rentgensko na enojnem vzorcu pri eni talini za vsako jeklo. V zgoraj omenjenem optimalnem območju kalilnih temperatur je vsebnost zadržanega avstenita pri jeklu CRV — 4 do 5 %, OCR 12 — 6 do 7,5 % in merilo — 11 do 14,5 %. Pri jeklu tipa OCR 12 so tuji avtorji določili veliko več zadržanega avstenita, po sliki 2 celo nad 35 %. Razlika je zaradi netočnega upoštevanja množine karbidov v preiskovanem vzorcu pri naših raziskavah. Ko bo
Tabela 1
	Jeklo		Štev. £ taline	Si Mn	Cr	V	W Mo
C.3840	Merilo		120 0,92	0,34 2,00	0,17	0,15	— —
Č.3840	Merilo		9912 0,86	0,23 2,05	0,16	0,15	— —
Č.4840	Merilo	sp.	4179 1,34	0,10 0,36	1,43	0,11	— —
C.4840	Merilo	sp.	8052 1,36	0,36 0,55	1,57	0,21	— —
Č.4840	Merilo	sp.	5968 1,42	0,25 0,63	1,53	0,20	— —
Č.4150	OCR 12		55702 2,11	0,31 0,25	12,3	0,25	— —
Č.4150	OCR 12		12600 2,02	0,18 0,38	11,8	0,11	— .—
Č.4750	OCR 12 ex.		12505 1,65	0,15 0,33	12,20	0,25	0,43 0,70
Č.4754	CRV		11425 0,95	0,30 0,25	9,96	0,30	— 0,95
Tabela 2							
Jeklo		Štev. taline	Mere epruvet v mm	Lega	Kalilno sredstvo		Določevano
Merilo		120	0 30 X 100 in 50 X 20 X 100	vzdolžna	olje		mere, trdota in volumen
Merilo		9912	50 X 20 X 100	prečna	olje		mere, trdota in avstenit
Merilo sp.		4179	0 30 X 100 in 50 X 20 x 100 in srpasta 0 57	vzdolžna	olje		mere, trdota in volumen
Merilo sp.		8052	0 30 X 100 in 50 X 20 X 100	vzdolžna	olje		mere, trdota in volumen
Merilo sp.		5968	49 X 19 X 99		olje		mere, trdota in volumen
OCR 12		55702	50 X 20 X 100	vzdolžna	olje		mere, trdota in volumen
OCR 12		12600	50 x 20 x 100	vzdolžna in prečna	olje zrak	in	mere, trdota in avstenit
OCR 12 ex.		12505	50 X 20 x 100	vzdolžna	olje		mere, trdota in volumen
CRV		11425	50 x 20 x 100	vzdolžna in prečna	olje zrak	in	mere, trdota in avstenit
omogočeno kvantitativno metalografsko določanje struktur, se bodo rezultati preverili in primerno popravili.
Pri popuščanju vsebnost zadržanega avstenita pada z rastočo temperaturo. Zadržani avstenit je bil pri popuščanju znižan skoraj na ničlo pri jeklu merilo pri temperaturi 290° C, pri jeklu CRV pri 550 C; jeklo OCR 12 pa ni bilo popuščano do dovolj visokih temperatur.
Spremembe mer in volumna se ujemajo s podatki tujih avtorjev po sliki 3; prvi minimum je dosežen pri jeklu
—	merilo pri 150 — 180° C,
—	merilo sp. pri 200° C in
—	CRV pri '450 — 500° C,
maksimum pa je dosežen pri jeklu merilo special pri 240 — 300° C, pri ostalih jeklih in drugi minimum pa se nahaja pri temperaturah nad preiskovanim območjem.
Vsi omenjeni rezultati so razvidni na slikah 5 do 14 za preiskovana jekla. Na teh slikah so jasno razvidne težnje vseh zasledovanih sprememb (mere, volumen, zadržani avstenit in trdota) v odvisnosti od pogojev toplotne obdelave.
62
60 -
58 -
0,2-
0,1
-14
-10
05
doliina
s
OJ
e
Oj i-O.
m -0,1
750 76 5 780 795	820
Temperatura kaljenja v °C
Slika 5
C. 3840 (Merilo), talina 120 vzdolžno, talina 9912 prečno,
epruvete 50 X 20 x 100 in 0 30 x 100 mm Spremembe mer, volumna, avstenita in trdote pri kaljenju v olju
0.2
60
je 5 g
* 56 a
i ^ 52
50
Kaljeno 150 180 200 2i0	290
Temperatura popuščanja v °C
volumen
doliina
trdota
avstenit
Kaljeno 150 200 250 300 350 400 Temperatura popuščanja v "C
Slika 7
C. 4840 (Merilo special), taline 4179, 5968 in 8052 vzdolžno, epruveti 50 X 20 X 100 in 0 30 X 100 mm Spremembe mer, trdote in volumna pri kaljenju v olju
volumen
doliina
trdota
Slika 8
C. 4840 (Merilo special), taline 4179, 5968 in 8052, epruveti
50 X 20 X 100 in 0 30 X 100 mm Celotne spremembe mer, trdote in volumna pri kaljenju v olju in popuščanju
^	Slika 6
C. 3840 (Merilo), talini 120 in 9912, epruveti 50 x 20 x 100 in 0 30 x 100 mm
Celotne spremembe mer, volumna, avstenita in trdote pri kaljenju v olju in popuščanju
£
e
-5 01
zrak
vzdolžno
930
950 Temperatura
970 kaljenja
990
v oC
E -8 01
- -6 . •4 - 2 0 :
Kaljeno
100	200	300
Temperatura popuščanja
too
Slika 10
C. 4150 (OCR 12), talina 12600 vzdolžno in prečno, epruveta
50 x 20 x 100 mm Celotne spremembe mer, avstenita in trdote pri kaljenju v olju in na zraku in popuščanju

0 ■-
930
Slika 9
C. 4150 (OCR 12), talina 12600 vzdolžno in prečno, epruveta
50 x 20 x 100 mm Spremembe mer, avstenita in trdote pri kaljenju v olju in na zraku
66-r
64 -
S 62-1
-S 58--
I nj n	s
'1
101;
950	970
Temperatura kaljenja v °C
Slika 11
C. 4750 (OCR 12 ekstra), talina 12505 vzdolžno, epruveta
50 x 20 X 100 mm Spremembe mer, trdote in volumna pri kaljenju v olju
64
62--
60--
!
58- -
P1
0,2 j
01--
.6 -S
Oi Ji 6
£
■0.1
56--
54--
trdota
dolžina
širina
Kaljeno
100	200	300
Temperatura pop. v °C
Slika 12
C. 4750 (OCR 12 ekstra), talina 12505, epruveta 50 x 20 x 100 mm Celotne spremembe mer, trdote in volumna pri kaljenju v olju in popuščanju
avstenit
vzdolžno
64
62-
60--
o cc t
* 58
56
54--
0.2
S?
£ 0,1 T3
--6
4 -fe
2 -S
--0
990	1020	1050
Temperatura kaljenja v "C Slika 13
C. 4754 (CRV), talina 11425 vzdolžno in prečno, epruveta
50 x 20 x 100 mm Spremembe mer, avstenita in trdote pri kaljenju v olju in
na zraku
0.2
-0.1
2 rak
O 58 g
* 56
54 - -
52
50--
Slika 14
C. 4754 (CRV), talina 11425, epruveta 50 x 20 x 100 mm Celotne spremembe mer, avstenita in trdote pri kaljenju v olju in na zraku in popuščanju
Literatura
1.	Gudcov N. T.: Metallovedenie i termičeskaja obrabotka stali i čuguna, spravočnik, razdel XI, glava 48. Moskva, Metallurgizdat 1957 str. 1057—1060.
2.	Frehser J. in O. Lovvitzer: Vorgang der Massanderung 10 bei der Warmebehandlung von Werkzeugstahlen. Stahl
und Eisen (Dusseldorf) 77 (1957) str. 1221—1233.
^	3. Bohler — Stahl, Winke fur den Harter.
8
o	4. Bocher D.: Formanderung bei der Warmebehandlung g von VVerkzeugstahlen. Das Industrieblatt, Bd. 63 (1963), « str. 150—154.
5.	Frehser J.: Anisotrope Massanderungen bei der Warme-behandlung ledeburitischer Chrom — Werkzeugstahle. Archiv fiir das Eisenhiittenwesen (Dusseldorf) 24. Jg. (1953) H. 11/12 str. 483—495.
6.	Btihler H in E. Herrmann: Zusammenhang zwischen Massanderungen und Eigenspannungen bei der Warme-behandlung von Werkzeugstahlen. Archiv fiir das Eisen-hiittenvvesen (Dusseldorf) 35. Jg. (1964) H. 11 str. 1089— 1095.
7.	Miilders O.: Massanderungen von Werkzeugstahlen. Stahl und Eisen (Dusseldorf) 83 (1963) Nr. 1 str. 52—54.
8.	Riedel J. Y.: Retained Austenite and Dimensional Sta-bility. Metal Progress 1965 sept., str. 78—82.
9.	Lement B. S., B. L. Averbach in M. Cohen: The Dimensional Stability of Steel, Part IV., Tool Steels. Trans-actions of the A. S. M., Vol. 41 (1949) str. 1061—1092.
10.	Ceburkov A. K.: Izmenenie razmerov detalej pri termi-českoj obrabotke. Metalovedenie i termičeskaja obrabotka metallov (Moskva) 1965 No. 7 str. 55—57.
11.	Valorinta V.: Stresses and deformations related to steel hardening. Metal treatment (London) Vol. 32 (1965) str. 332—329.
12.	Schoeller — Bleckmann: Phonix Triumphator VM, prospekt — poročilo.
13.	Kajušnikov P. J.: Bezdeformacionnaja zakalka. Metallovedenie i termičeskaja obrabotka metallov (Moskva) 1963 No. 3 str. 28—33.
14.	Kajušnikov P. J.: Deformacija stali pri zakalke i puti ee ustranenija. Sovremenie splavi i termičeskaja obrabotka, Moška, Mašgiz 1958 str. 194—215.
15.	Rapatz F.: Die Edelstahle. Berlin, Springer — Verlag 1951, str. 660—667.
16.	Schottky: Diskussionbeitrag. Archiv fiir das Eisenhiit-tenvvesen (Dusseldorf) 6. Jg. (1932) str. 376.
17.	Houdremont E.: Handbuch der Sonderstahlkunde, Berlin, Springer — Verlag 1956, str. 321—323.
18.	Geller J. A.: Instrumentalnie stali. Moskva, Metallurgizdat 1961, str. 120.
19.	Močalkin: Deformacija stali pri termičeskoj obrabotke. Moskva, Vnitomaš — Mašgiz 1949.
20.	Geller J. A.: Osnovnie puti umenšenija deformacij instrumentov pri zakalke. Moskva, Mašgiz 1954.
21.	Zvokelj J.: Uvajanje novih dilatometrskih metod v kontroli jekel. Ljubljana, Metalurški inštitut, št. 675, 1969.
22.	Gnamuš J.: Preizkušanje meroobstojnosti orodnih jekel, diplomsko delo, Ljubljana, 1961.

ON
Kaljeno
200	400 450 500 550
Temperatura popuščanja v °C
avstenit
ZUSAMMENFASSUNG
Die Massanderungen bei der VVarmbearbeitung der Werk-zeuge und der Gegenstande aus den Werkzeugstahlen sind von verschiedenen Bedingungen abhangig. Diese Bedin-gungen werden hier nur auf Grund der Literaturangaben bearbeitet. Die Massanderungen bei der Warmbearbeitung sind sowohl von den Warmespannungen, wie von den Ge-fiigespannungen abhangig. Es ist mit der VVarmausdehnung und Zusammenschrumpfung und der Volumenanderung beim Harten zu rechnen. Beim Harteprozes wird das ge-gliihte perlitische Gefiige in Austenit umgewandelt, welches ein viel kleineres spezifisches Volumen besitzt; beim Harten wird dieser Austenit in Martensit umgewandelt, vvelcher ein noch grosserer Volumen besitzt als der gegliihte Perlit. Die beim Harten vergrosserten Masse nehmen beim Nach-lassen wieder ab, mit Ausnahme dieser Nachlasstempera-tur, bei welcher der Restaustenit in Martensit umgevvandelt wird. Diese Erscheinungen vverden im grossen Ausmass von der Durchhartung und der chemischen Zusammen-setzung beeinflusst. Der Restaustenit kann durch dass Harten bei niedrigen Temperaturen oder durch das Nach-
lassen abgebaut vverden, oder es vvird beim Nachlassen zusammen mit anderen Gefiigebestandteilen stabilisiert, womit die Masshaltigkeit erreicht wird.
Die Massanderungsvverte bei der \Varmebehandlung konnen aber fiir eine jede Form und jede VVerkzeugabmes-sungen, so wie fiir einen jcden Stahl, fiir diese Werkzeuge, nicht verallgemeinigt werden. Die Massanderungen miissen fiir jedes Werkzeug aus jedem Stahl einzeln erobert vverden. Fiir die Bestimmung der Masshaltigkeit gibt es keine allgemein giiltige Methode. Es vverden hauptsachlich prismatische, flache zylindrische und sichelformige Eprou-vctten gebraucht.
Es vvurden die Massaderungen an einigen Schmelzen der einheimischen Stahltypen mit 0.9 % C + 2 % Mn + + 0.1 % V, 2 % C + 12 % Cr und 1% C + 10% Cr + 1% Mo + + 0.25 % V mit der flachen Eprouvette 50 x 20 x 100 mm und mit der zylindrischen Eprouvette 0 30 x 100 mm unter-sucht. Die Abmessungen, der Volumen, die Hiirte und der Restaustenit vvurden bestimmt.
SUMMARY
Dimensional variation of tools and pieces made of tool steels in heat treatment depends on different parameters. In the paper analysis of these parameters basing on literature data is presented. The dimensional variation in heat treatment is influenced by thermal and structural stresses. Thermal expansion and shrinking, and volume change in quenching must be taken in account. During the quenching process the annealed peralitic structure is transformed into austenite vvhich has rather smaller spe-cific volume; during quenching this austenite is transformed into martensite vvhich has even bigger specific volume than annealed pearlite. Dimensions increased in quenching are in generally reduced during tempering, exception is the tempering temperature at vvhich retained austenite is transformed into martensite. These phenomena are strong-ly influenced by the through quenchability and chemical composition of steels. The retained austenite can be elimi-
nated already during quenching dovvn to very low tempe-ratures, or by tempering, or it can be stabilized together vvith the other structures during tempering, and dimensional stability is thus obtained.
No values of dimensional variation in heat treatment can be generalized for every shape and tool dimension, and for every chosen steel for that tool. Dimensional variation must be checked for every tool and steel separaten. No universal method exists for determination of dimensional stability. Mainly prismatic flat, cylindrical, and sickle-like test tubes are used.
Dimensional variation analyses vvith home-made steels of type 0.9 % C + 2 % Mn + 0.1 % V; 2% C + 12 % Cr, and 1 % C + 10 °/o Cr + 1 % Mo + 0.25 % V vvere made using flat samples vvith dimensions 50 x 20 x 100 mm and a cylin-drical sample 0 30 x 100 mm. Dimensions, volume, hard-ness and retained austenite vvere determined.
3AKAIOTEHHE
H3MeHeHne pa3Mep npn TepMHHecKOH o6pa6oTKii HHCTpyMeiiTOB H npeAMeTOB H3 HHCTpyMeHTaAbHOH CTaAH 3aBHCHT OT MHOTHX yCAO-BHHX. B CTaTbe, Ha OCHOBaHHH AHTepaTypbI 3TH yCAOBHH paCCMOTpe-Hbi. Ha H3MeHeHHe pa3Mep npn TepMH^ecKOH oSpačoTKH bahhiot TenAOBbie a TaiOKe h CTpyKTypHbie HanpnaceHHH. HaAo yqecTb TenAO-Boe pacTHJKeHHe h ycaAOK a TaiOKe H3MeHeHHe oSbeMa npn 3aK.aAKH. npn nponecce 3aKaAKH 0T0?KeHHaH nepAHTHaa CTpyKTypa npeBpa-MaeTCH b aycTenHT KOTopbiii HMeeT ropa3Ao MeHbiiiiHH yAeAbiibiii oSbeM; bo BpeMH 3aKaAKH 3tot aycTeHHT nepexoAHT b MapTeH3HT yAeAbHbiH oSbeM KOTopora eme SoAbine neM oSbeM OToaceHHora nepAHTa. YBeAHMeHHe pa3Mep npn 3aicaAKH yMeHbmaeTCH bo BpeMa OTnycKa, c HCKAioneHneM toh TeMn-pbi OTnycKa npn KOTOpbiH 3aAep->KaHbiH aycTeHHT npeBpamaeTC« b MapTeH3HT. Ha stii hbachhh CHAb-HO BAHHeT npOKaAHBaeMOCTb H XHMHHeCKHH COCTaB CTaAH. 3aAep^ca-HbiH aycTeHHT mo>kho YAaAHTb y^e bo BpeMH 3aKaAKH npn oneHb hh3khx TeMn-ax, TaK^ce c OTnycKOM; ero mo>kho TaK>Ke cTa6HAH3Hpo-
BaTb c ApyniMH CTpyKTypaMH npn OTnycKe, npn mčm AoeTHraeTeH pa3MepHocTb. Hh oAHy H3 bcahmhh H3MeneHH5i pa3Mep npn TepMH-MeCKOH 06pa60TKH HeAb3H B3HTb 3a OČlUenpHHHTOCTb 3a Ka^CAyiO <J>opMy h pa3Mep HHCTpyMeHTa, TaK^e h 3a BbiSop CTaAH aah hh-CTpyMeHTa.
H3MeHHe pa3Mep HaAo ocBOHTb aah Ka>KAora HHCTpvMeHTa h Ka>KAbIH COPT CTaAH OTAeAbHO. AAH OnpCAeAeHHH pa3MepHOCTH He cymecTByeT HHKaKOH yHHBepcaAbHbiH MeTOA. B SoAbiueHCTBe CAyqanx ynoTpeČAHioTCH npH3MaTHnecKHe nAHTOHHbie, BaAHKOBbie h cepno-BHAHbie o6pa3U[bi.
HcnbiTaAH H3MeHeHHH pa3Mep Ha HeK0T0pbix nAaBKax AOMauiHHx CTaAeft copTa 0.9 % C + 2 % Mn +0.1 % V, 2 % C + 12 % + Cr h 1% C + 10 % Cr + 1 °/o Mo + 0.25 % V c nAHTOHHbiM o6pa3uoM 50 x X 20 x 100 mm h c BaAHKOBbiM oSpasnoM 0 30 x 100 mm. OnpeAeAeHbi pa3Mepbi, oSbeM, TBeApocTb h 3aAep^aHHbiii aycTeHHT.