Alenka Rodič, dipl. inž. Jože Rodič, dipl. inž. Železarna Ravne ASM/SLA: TSm; F 21b, F 22; N 8r DK: 669.14.018.252.3 : 621.78 : 621.73 : 669.111.31/.35 Brzorezna jekla II. del: Velikost karbidov v brzoreznih jeklih pred toplotno obdelavo Drugi del članka o brzoreznih jeklih obravnava pogoje nastanka grobih karbidov v brzoreznem jeklu med ogrevanjem ingotov in cagljev pred kovanjem ali valjanjem. Podrobno obravnava vpliv temperature in časa ogrevanja. Za popravljanje defektnih struktur z grobimi karbidi in grobim avstenitnim zrnom so dane le omejene možnosti s plastično deformacijo v vročem, članek obravnava še nekaj rezultatov vzporednih preiskav — odgo-rek, razogljičenje, velikost avstenitnega zrna, kar-bidne izceje, trdote karbidov. Opisana je metoda določanja velikosti karbidov, kakršno uporablja železarna Ravne v tekoči kontroli kvalitete brzoreznih jekel. Podarii so rezultati statistične analize velikosti karbidov za različne vrste brzoreznih jekel in dimenzijske skupine. UVOD Karbidi v brzoreznem jeklu v veliki meri odločajo o lastnostih in uporabnosti. V obširnem programu raziskav smo ločili raziskave problemov v zvezi z neenakomernostjo karbidnih izcej in z velikostjo ter obliko karbidov. Mnoge tehnološke in mehanske lastnosti orodij so neposredno odvisne od mikrostrukture brzoreznih jekel. Pri tem imata oblika in velikost karbidov poseben pomen. Preden obravnavamo posledice grobih karbidov v mikro-strukturi brzoreznega jekla, želimo spoznati pogoje, v katerih take defektne mikrostrukture nastajajo. Že v prvem delu (Železarski zbornik 1967, I., št. 3, str. 177—187) smo spoznali, da grobi in oglati karbidi lahko nastanejo zaradi pregretja pri kaljenju. To je poznana napaka. Mnogo manj smo vedeli o drugih pogojih nastanka grobih karbidov. V tem II. delu članka se bomo omejili na pojav grobih karbidov, ki je v zvezi s postopkom vroče predelave. Spremljali bomo nastanek grobih karbidov pri ogrevanju ingotov in cagljev ter podrobneje analizirali vplive temperatur in časov ogrevanja. V zvezi s temi raziskavami je bilo še spremljanje številnih vzporednih pojavov, o katerih bomo navedli le nekaj zanimivih odvisnosti. Posebne pozornosti so vredne ugotovitve o možnosti popravljanja defektnih — pregretih mi-krostruktur s plastično deformacijo v vročem. METODA DOLOČANJA VELIKOSTI KARBIDOV V TEKOČI KONTROLI ŽELEZARNE RAVNE Praktične izkušnje iz tekoče kontrole brzoreznih jekel v železarni Ravne so pokazale, da je poleg rednega metalografskega ocenjevanja oblike in enakomernosti razporeditve karbidnih izcej ter velikosti avstenitnega zrna v brzoreznih jeklih nujno potrebno ocenjevati tudi velikost karbidov. Iz literature nam ni znana nikakršna metoda ocenjevanja velikosti karbidov, ki bi bila sprejemljiva za redno tekočo kontrolo v metalografskem laboratoriju. Poznane so metode neposrednega merjenja posameznih karbidnih zrn, njihove debeline, njihove sploščenosti, opisovanje oblike, plani-metriranje površin itd. Pri posameznih meritvah se tudi mi poslužujemo takih metod, za tekoče ocenjevanje velikosti karbidov v redni kontroli pa smo že leta 1961 uvedli posebno metodo, ki se je pri praktični uporabi dobro izkazala. Dovoljuje hitro ocenjevanje indeksa velikosti karbidov, ta pa dovoljuje tudi neposredno pretvorbo na naravno velikost karbida, izraženo v mikronih. Metoda je prilagojena sistemu redne metalografske kontrole velikosti avstenitnega zrna v kaljenem stanju, tako da se velikost zrna in velikost karbidov določata druga za drugo pri isti povečavi in na istem mestu metalografskega obrusa. Ocenjevanje velikosti karbidov po tej metodi vsekakor po točnosti zaostaja za neposrednim merjenjem posameznih karbidnih zrn, kljub temu pa omogoča orientacijsko primerjavo rezultatov z absolutnimi vrednostmi po katerikoli drugi metodi neposrednega merjenja. Za zagotovitev reproduktivnosti rezultata se ocenitev izvede na desetih zornih poljih mikroskopa. Iz teh meritev se določa srednja vrednost. Posebej moramo poudariti, da se pri tej metodi ocenjuje velikost največjega karbidnega zrna v zornem polju mikroskopa in torej rezultat, izražen v obliki indeksa velikosti karbidov Ik, predstavlja srednjo vrednost velikosti največjih karbidov za 10 meritev. Seveda se princip metode lahko prilagodi tudi drugačnim potrebam. V tekoči kontroli nam je šlo predvsem za signalizacijo in pravočasno omejitev pojava grobih karbidov, ne pa za ugotavljanje povprečne velikosti v splošni obliki. Preprosta izvedba ocenjevanja velikosti karbidov omogQČa te meritve pri velikem številu vzorcev, s tem pa je dana možnost statističnih d=24(U F=625 50mm Vse dimenzije X = 6,60 x = 6,70 x = 5,95 5,75 x = 6,95 x = 6,58 n = 82 s' = 0,85 n = 40 s' = 0,52 n = 107 s' = 0,79 n = 9 s' = 0,62 n = 188 s' = 0,81 n = 426 s' = 0,78 , x = 6,70 x = 6,67 x = 6,60 x = 5,95 x = 7,20 x = 6,62 ' n = 62 s' = 0,50 n = 151 s' = 0,82 n = 242 s' = 0,73 n = 32 s' = 0,80 n = 25 s' = 0,57 n = 512 s' = 0,75 x = 6,80 X = 6,75 x = 6,50 x = 6,30 x = 7,25 x = 6,72 n = 434 s' = 0,72 n = 373 s' = 0,77 n = 1185 s' = 0,76 n = 178 s' = 0,66 n = 553 s' = 0,825 n = 2723 s' = 0,76 Srednje vrednosti (x), število prob (n) in standardna de-viacija (s') indexov velikosti karbidov (It) za skupine dimenzij in vrste brzoreznih jekel iz tekoče proizvodnje Podane so srednje vrednosti x standardne de-viacije s' in število prob n. Že po grafičnem prikazu analize porazdelitve v verjetnostni mreži vidimo, da je nagib premic zelo podoben. To pomeni, da ni velikih razlik med standardnimi de-viacijami posameznih vrst jekel, medtem ko pa se srednje vrednosti precej razlikujejo. To ugotovitev potrjujejo tudi rezultati statistične analize variance, ki smo jo izvršili na elektronskem računalniku ZUSE Z 23. Statistično pomembne razlike med variancami (primerjaj sliko 2) smo ugotovili le pri medsebojnih primerjavah: BRM-2 : BRW BRM-2 : BRC 80 70 60 50 40 30+ 20 — r — BRC 3 — BRC — BRW2 — BRW — BRM 2 ProDir 7 BRM-2 : BRC-3 BRC : BRC-3 i-1 i 5 6 7 8 Slika 2 Indeks velikosti karbidov I), To so tudi tako različne vrste brzoreznih jekel, da so razlike varianc razumljive. Statistične primerjave pomembnosti razlik za srednje vrednosti indeksa velikosti karbidov posameznih vrst jekel kažejo, da so: — na nivoju verjetnosti 99,9 % pomembne razlike BRW : BRC; BRW : BRC-3; BRW : BRM-2; BRW-2 : BRC; BRW-2 : BRC-3; BRW-2 : BRM-2; BRC : BRM-2; BRC-3 : BRM-2, — na nivoju verjetnosti 99% pomembna razlika BRC : BRC-3, — na nivoju verjetnosti 90% pomembna razlika BRW : BRW-2. Pri zadnjih dveh primerih manj pomembnih razlik gre za isti tip jekla, le z različno količino dodanih elementov, medtem ko gre v prvem primeru za primerjave različnih tipov. Tako je rezultat tehnično razumljiv in upravičen. Tudi primerjave srednjih vrednosti za indekse karbidov po dimenzijskih skupinah so vse statistično pomembne, vendar nekoliko manj prepričljivo. Najdrobnejši so karbidi pri srednjih dimenzijah. Srednja vrednost indeksa velikosti karbidov za vsa standardna brzorezna jekla skupaj znaša Ik = 6,72, kar pomeni povprečno ploščino največjega karbida v zornem polju mikroskopa okrog 50 |i2. S 95 % statistično gotovostjo pričakujemo indeks Ik v mejah od 5,20 do 8,25. Iz tabele 1 in slike 2 vidimo, da so karbidi najfinejši pri molibdenovem brzoreznem jeklu tipa 6—5—2 (BRM-2), najbolj grobi pa pri kobaltovem brzoreznem jeklu tipa 18—1—2—10 (BRC-3). Srednja vrednost prvega je Ik = 7,25, drugega pa Ik = 6,30. Iz navedenih podatkov za vsako vrsto jekla in vsako dimenzijsko skupino lahko določimo srednje vrednosti in naravne meje trošenja — tako imenovane naravne tolerance. Poleg teh standardnih vrst brzoreznih jekel smo določali velikost karbidov tudi za druge vrste posebnih brzoreznih jekel, za katere je bilo na razpolago manj podatkov. Prav zato te vrste jekel niso upoštevane v statistični analizi in so tudi rezultati manj zanesljivi. Po teh podatkih lahko skupino vanadijevih brzoreznih jekel primerjamo s skupino kobaltovih. Karbidi v jeklih z visokim odstotkom vanadija in kobalta so najbolj grobi med vsemi vrstami brzoreznih jekel. Orientacijski podatki o velikosti karbidov v teh posebnih brzoreznih jeklih so sledeči: Tip Oznaka 2R X 12—1—4 BRW-1 6,35 12—1—2—3 BRC-1 6,50 12—1—2—5 BRC-2 6,20 6—5—2—5 BRCMo 6,50 12—1—4—5 BRC V 5,12 S približno statistično gotovostjo 95 % lahko pričakujemo v normalni proizvodnji indekse velikosti karbidov: — pri kobaltovih jeklih Ik min = 5 — pri volframovih jeklih Ik min = 5,2 — pri molibdenovih jeklih Ik min — 5,6 Vrednosti indeksov pod 4,5 oziroma 5 so popolnoma nenormalne in so posledica vpliva nedovoljenih vplivnih faktorjev v tehnološkem postopku. NASTANEK. GROBIH KARBIDOV PRI OGREVANJU INGOTOV Grobi karbidi, ki so se pojavljali od časa do časa kot nenormalne mikrostrukture pri redni metalografski kontroli brzoreznih jekel, so vzbudili dokaj upravičeno domnevo, da nastajajo zaradi nepravilnega načina ogrevanja pred vročo predelavo in med njo. Hoteli smo se o tem prepričati in smo zato izvršili nekaj poizkusov s 30 kg in 250 kg težkimi ingoti. Te poizkuse smo povezali z ugotavljanjem najboljšega načina ogrevanja ingotov super brzo-reznega jekla tipa 10—4—3—-10 (oznaka železarne Ravne BRU — C. 9783). Še preden navedemo nekaj podatkov o teh poizkusih, moramo poudariti, da je prav ta vrsta brzoreznega jekla posebno občutljiva za visoke temperature. Za ogrevanje poizkusnih ingotov 30 kg s srednjim presekom kv. 100 mm smo izbrali tri različne načine ogrevanja (slika 3): [v] 1200-1100 1000 900-800-700-600-500-1.00- 300 M Slika 3 Načini ogrevanja poizkusnih ingotov A — dolg čas ogrevanja in temperatura začetka kovanja nad 1100° C s časom držanja na tej temperaturi 1—2 uri; B — krajši čas ogrevanja z izenačevanjem temperature pod 1000° C, nižja temperatura začetka kovanja in čas držanja na tej temperaturi največ 1 uro; C — kratek čas ogrevanja, nižja temperatura začetka kovanja in zelo kratek čas držanja ingotov na tej temperaturi 10—20 minut. Od dveh ingotov, ogrevanih po načinu A, je eden razpadel že po prvih rahlih udarcih kladiva, drugi pa je dobil močne prečne razpoke, tako da nadaljnje kovanje ni bilo mogoče. Ingot, ogrevan po postopku B, se je sorazmerno dobro koval in pri kovanju smo dosegli zadovoljiv izplen. Po postopku C smo kovali dva ingota. Oba sta se kovala zelo dobro in dala zelo dober izplen. Že iz teh poizkusov vidimo, da je vpliv pogojev ogrevanja na sposobnost za kovanje zelo izrazit in da previsoka temperatura pred začetkom kovanja (morda še prav posebno pri tej vrsti jekla) povzroča velike težave in nepopravljive posledice. Zanimiva je metalografska primerjava mikro-struktur, ki potrjuje prej izraženo domnevo o nastanku grobih karbidov. Sliki 4a in b kažeta pri različnih povečavah mikrostrukturo ingota, ki je zaradi postopka ogrevanja A razpadel že po px'vih udarcih kladiva. Kljub temu, da pri kovanju praktično ni prišlo do nikakršne deformacije, ledebu- njem na vozliščih ledeburitnih mrež. Vmes je š ostala neizpremenjena oblika ledeburitnega evtei-tika. pjjpBS* t^ijjjf -'V* khhbi1! Slika 5 0,2 mm Slika 5 kaže mikrostrukturo ingota, ogrevanega z načinom B po začetni deformaciji s kovanjem. Ledeburitna mreža je zelo izrazita, vendar jasno vidimo, da ni prišlo do skepljanja karbidov. Po zadostni stopnji plastične deformacije, ki je za razbijanje take mreže nujno potrebna, dobimo ugoden razpored karbidov, kakršnega kaže slika 6 za palico kv. 25 mm, izdelano iz poizkusnega ingota s 16-kratnim zmanjšanjem preseka. Slika 4 a Slika 4 b 0,04 mm ritna mreža ni tako izrazita kakor sicer. V mikro-strukturi vidimo enakomerno razporejene delce grobih karbidov, ki so nastali z delnim skeplja- Poizkuse smo nadaljevali z normalnimi, 250 težkimi ingoti. Ker so pri teh ingotih glede na presek časi daljši, je vpliv časa in temperature na skepljanje karbidov še bolj jasno viden. Slika 7 kaže mikrostrukturo, iz katere se vidi skoraj vse faze nastanka grobih karbidov zaradi predolgega ogrevanja na visoki temperaturi pred kovanjem. Naslednje slike 8a, b in c kažejo le posamezna mesta pri večji povečavi Na teh slikah jasno vidimo plastovitost mikro-strukture v surovem stanju. Notranjost zrn je posejana z zelo finimi sekundarnimi karbidi. Ob mejah ledeburitnih zrn je spremenjena plast osnovne strukture in v njej mreža ledeburitnega evtektika. Značilna rebrasta struktura se spreminja, tako da se več sosednjih reber spoji ali preprosto »zlije« v debelejšo vejo. Na križiščih in stičiščih nastajajo cele ploskve. Iz teh slik jasno vidimo, da zaradi neprimernega časa in temperature prav lahko nastanejo zelo groba karbidna zrna najrazličnejših oblik, okrogla, podolgovata, oglata itd. Iz teh slik tudi lahko vidimo, kako iz ledeburitne mreže nastanejo med seboj popolnoma ločena karbidna zrna. Že s tem se mreža razbije in z malenkostno deformacijo se ti karbidi med seboj premeščajo, tako da dobimo dokaj enakomerno porazdelitev. Vendar ne smemo pozabiti, da so ta karbidna zrna groba in da imajo taki grobi karbidi zelo slab vpliv na lastnosti orodij (ta vpliv bo obravnavan v nadaljevanjih). Tudi ingotov, ki smo jih ogrevali pod takimi pogoji, sploh ni bilo mogoče kovati in so razpadali ter pokali že pod zelo rahlimi udarci kladiva. NASTANEK GROBIH KARBIDOV PRI OGREVANJU PREDKOVANIH CAGLJEV BRZOREZNEGA JEKLA TIPA 6—5—2 (BRM-2) Podobno kakor pri ogrevanju ingotov smo opazili pojav grobih karbidov tudi pri tekoči kontroli prob iz predkovanih cagljev. Značilen pojav koagulacije karbidov v cagljih prikazuje slika 9. Primerjava slik 9a in b kaže, da so tik pod površino karbidi finejši kakor v sredini. Ta razlika je posledica deformacij med kova- Slika 8 a 0,04 mm '---1 Slika 8 b , 0,04 / Slika 9 a 0,2 mm Pri taki raziskavi so zelo ugodne priložnosti za spremljanje cele vrste vzporednih pojavov, ki so za tehnologijo tako zanimivi, da jih nismo smeli zanemariti in se omejiti le na glavni cilj raziskave. Pregled uporabljenega jekla Za preizkuse smo uporabili caglje kv. 80 mm brzoreznega jekla tipa 6—5—2 (BRM-2) iz tekoče proizvodnje v mejah normalne kemijske sestave. Pregledali smo 9 makro jedkanih plošč in pri tem ugotovili, da jeklo nima nedopustnih napak. Površina cagljev je bila razogljičena, zato smo površinsko razogljičeno plast temeljito odstranili z brušenjem. Na vzdolžnih metalografskih obrusih smo po primerjalni tabeli železarne Ravne za ocenjevanje neenakomernosti karbidnih izcej ugotovili povprečno stopnjo 8, kar je za to dimenzijo in stopnjo deformacije normalno. v sredini Pojav skepljanja karbidov v caglju 60 mm kvadrat njem, ki so v bližini površine zelo močne, v sredini pa premalo učinkovite, da bi se groba karbidna zrna enakomerno razdrobila. Slika c pri večji povečavi jasno kaže nastanek grobih karbidov z združevanjem posameznih sosednjih karbidnih zrn v težnji za zmanjšanjem površine. S posebnim programom raziskav smo skušali natančneje ugotoviti pod kakšnimi tehnološkimi pogoji nastajajo grobi karbidi pri ogrevanju cagljev pred kovanjem ali valjanjem in kakšni pojavi so še s tem v zvezi. Cilj teh raziskav je bila ugotovitev temperaturnih območij in časov ogrevanja, pri katerih se pojavljajo grobi karbidi. Zato je bilo treba pred začetkom praktičnih poizkusov natančno pregledati uporabljeno jeklo. Izbrati in definirati je bilo treba pogoje preizkušanja, ki naj bi se čimbolj približevali pogojem ogrevanja v kovačnici. Le na tak način smo lahko pričakovali praktične zaključke, kakršne smo potrebovali za redno, enakomerno in kvalitetno proizvodnjo. Slika 9 b 0,2mm Pojav skepljanja karbidov v caglju 60 mm kvadrat Slika 9 c 0,04 mm | Pojav skepljanja karbidov v caglju 60 mm kvadrat Velikost karbidov po opisani metodi smo ocenili z indeksom Ik v mejah 6,5 do 8, kar je za to vrsto jekla popolnoma normalno. Po normalnem kaljenju smo na prečnih meta-lografskih obrusih določili velikost avstenitnega zrna po metodi Snyder-Graff. Te ocene so bile v mejah 10—14 SG. Povprečno mikrostrukturo uporabljenega jekla v kaljenem stanju prikazuje slika 10. Pogoji preizkušanja Poizkuse ogrevanja smo izvajali v kotalni peči kovačnice med redno proizvodnjo. Shemo in temperaturni režim v peči prikazuje slika 11. Za ogrevanje vzorcev smo izbrali v peči položaje I., II. in III., v katerih smo izmerili temperature s sledečimi območji: Slika 11 Temperaturni režim v ogrevni peči 1....... 800— 900° C, II....... 1000—1050° C, III....... 1100—1150° C, V posameznih temperaturnih območjih smo probe ogrevali: 24, 48, 72, 96, 120 in 135 ur. Daljši časi v tej seriji so seveda pretirano dolgi in v praktičnem delu ne pridejo v poštev. Pri raziskavi smo jih namenoma izbrali, da bi lažje in bolj nedvomno ugotovili vplive in težnje. Pri normalnem delu ingoti potujejo skozi peč in se pri tem postopoma ogrevajo, kakor prikazuje krivulja ogrevanja. Poleg izotermnega ogrevanja z različnimi časi v posameznih temperaturnih območjih smo preizkusili še prehode prob skozi peč z enakomerno hitrostjo. Pri tem so bili celotni časi prehoda skozi peč: 24, 31 in 50 ur. Vpliv temperature in časa ogrevanja na velikost karbidov Te vplive bomo pojasnili z nekaj slikami iz obširne serije poizkusov. Na sliki 12 vidimo, da v temperaturnem območju 800—900° C sploh ni opaziti sprememb v velikosti karbidov. V temperaturnem območju 1000—1050° C smo pri dolgem času ogrevanja na nekaterih vzorcih opazili lokalno začetek skepljanja karbidov, ki pa v nobenem primeru še ni bilo kritično. Povišanje temperature za 50 do 100° C daje povsem drugačno sliko. Tako visoka temperatura pri vseh preizkušenih časih povzroča nastanek grobih karbidov, kar kaže slika 13. Pri ogrevanju na začetno temperaturo kovanja moramo biti zelo previdni. Pri daljših časih se posebno na mejah in stičiščih avstenitnih zrn s koagulacijo tvorijo zelo grobi karbidi, ki so s podaljševanjem časa vedno bolj oglatih oblik. Po obliki in razporedu so ti karbidi zelo podobni onim, ki jih poznamo pri pregretem kaljenem brzoreznem jeklu. Seveda je v tem primeru temperatura nižja, čas pa neprimerno daljši. Če upoštevamo izmenjalni učinek temperature in časa, nam je podobnost pojavov skoraj razumljiva. 800-900° C 13 5 ur Iz primerov na slikah 12 in 13 ter iz številnih pregledov smo prišli do trdnega zaključka, da temperature do 1000° C pri ogrevanju brzoreznega jekla 6—5—2 (BRM-2) še ne kažejo škodljivih vplivov in pomembnega poslabšanja mikrostruk-tur. Ta trditev je morda nekoliko negotova le pri najdaljših časih, ki pa v praksi sploh ne pridejo v poštev. Daljše zadrževanje jekla v temperaturnem območju nad 1000° C je lahko škodljivo. Pri temperaturah okrog 1100° C se jeklo lahko pri nepotrebno dolgem času tako pokvari, da ga s sledečo predelavo sploh ni mogoče več popraviti. Na lastnosti jekla ne vpliva samo velikost karbidov, ampak še bolj njihova oblika. Hargue m sodelavci3 so raziskovali pogoje nastanka oglatih karbidov pri kaljenju jekel 18—0—1 in 6—5—2 pri dveh temperaturah avstenitizacije. Ocenjevali so naraščanje deleža oglatih karbidov v mikro-strukturi pod vplivom časa držanja na temperaturi (slika 14). Omenjeni avtorji navajajo ocene deleža oglatih karbidov za čase 8 do 24 ur. V naših raziskavah so zajeti časi od 24—135 ur. Pri pri- 1000 -10 50° C 48 ur 1000 -1050° C 135 ur Slika 12 . bližnem ocenjevanju deleža oglatih karbidov smo ugotovili pri posameznih vzorcih zelo velike razlike. V glavnem so bile ocene v okviru šrafiranega območja na sliki 15. V tem območju bi ležali tudi rezultati, katere bi pričakovali na osnovi ugotovljene orientacijske zakonitosti omenjenih avtorjev. SPREMLJANJE VZPOREDNIH POJAVOV PRI POTEKU RAZISKAVE Vzporedno z raziskavo nastanka grobih karbidov pri ogrevanju cagljev pred kovanjem smo zasledovali vplive temperatur in časov ogrevanja na: — velikost in enakomernost avstenitnega zrna, — karbidne izceje, — odgorek in razogljičenje. Velikost in enakomernost avstenitnega zrna Po določenih časih ogrevanja v posameznih temperaturnih območjih smo probe počasi ohladili. Po mehkem žarjenju smo iz njih izrezali 0,04 mm 24 ur 9 6 ur m mm /35 ur Slika 13 Temperatura 1100—1150° C 40 60 Čas v urah Slika 15 Odstotek karbidov oglate oblike pri ogrevanju na 1100 do 1150° C 6-5-2 0230 *Cj A. Rodič 1100-1150"C Ha^gue, Hammond, Crouse 6-5-2 (JI 50 °C) Slika 14 Odstotek karbidov oglate oblike3 18-0-1 Cl320*C) probe za metalografsko določanje velikosti avste-nitnega zrna. Te probe smo vse na enak način normalno kalili, prelomili in na prelomni ploskvi izdelali prečne metalografske obruse. Velikost avstenitnega zrna smo določali po metodi Snyder-Graff in na ta način ugotavljali vpliv pogojev ogrevanja na velikost in enakomernost avstenitnega zrna. Vse probe smo kalili na enak način kot probe jekla pred začetkom preizkusov. Odvisnost velikosti zrna od pogojev ogrevanja dobro kažeta sliki 12 in 13. Pri tem moramo pripomniti, da so bile omenjene slike izbrane kot posamezni primeri za prikaz značilnih oblik karbidov in odvisnosti velikosti karbidov od pogojev ogrevanja. Glede velikosti avstenitnega zrna te slike dajejo le ilustracijo, ne prikazujejo pa povprečnih velikosti avstenitnega zrna pri posameznih pogojih. Pri višjih temperaturah in daljših časih so mikrostrukture sploh zelo neenakomerne. To še posebej velja za velikost avstenitnega zrna, ki je lokalno zelo različno in neenakomerno. Ker je bilo pregledano veliko število obrusov, so sred nje vrednosti velikosti avstenitnega zrna vseh prob za posamezne kombinacije pogojev zbrane v diagramu (slika 16). Cas ogrevanja v urah Slika 16 Velikost avstenitnega zrna po normalnem žarjenju in kaljenju Pred poizkusi je bila povprečna velikost avstenitnega zrna 12 SG. Rezultati teh poizkusov kažejo zelo kvaren vpliv dolgotrajnega ogrevanja več ali manj v vsakem temperaturnem območju. Posledice ogrevanja na velikost avstenitnega zrna so še po žarjenju in kaljenju zelo izrazite. Pri tem moramo poudariti, da probe po ogrevanju niso bile kovane in torej ogrevanju ni sledilo plastično preoblikovanje kakor v normalnem tehnološkem postopku. Zato ti poizkusi ne omogočajo neposrednih zaključkov, čeprav so zelo zanimivi. Karbidne izceje Iz vseh različno ogrevanih prob smo izdelali vzdolžne obruse za normalen metalografski pregled stopnje enakomernosti karbidnih izcej. Tudi na vzdolžnih obrusih smo jasno opaziii koagulacijo karbidov, ki je tem močnejša, čim daljši je čas. Spremembe izoblikovanja karbidnih izcej so že pri območju 1000—1050° C mnogo bolj izrazite kakor spremembe velikosti karbidov. Jasno izražene deformirane mreže karbidov pri višjih temperaturah in daljših časih vedno bolj izgubljajo izrazito obliko zaradi sferoidizacije. Ta pojav so v bistvu opisovali že razni avtorji1-2, čeprav pri nekoliko drugačnih pogojih — večinoma pri višjih temperaturah in krajših časih. Omejimo se le na prikaz karbidnih izcej štirih prob. (slika 17) Odgorek in razogljičenje Pri poizkusih ogrevanja na različnih temperaturah z različnimi časi se nam je ponudila priložnost za ugotavljanje odvisnosti odgorka in površinskega razogljičenja od temperature in časa ogrevanja. Pazljivo očiščene gredice smo razrezali na kocke 80 X 80 X 80 mm s približno težo 10 kg. Kocke smo stehtali in jih vložili po programu preizkušanja v peč. Po določenih časih smo jih jemali iz peči. Po mehanskem čiščenju škaje in luženju smo kocke ponovno tehtali in iz razlik teže določali odstotek odgorka. Poudariti moramo, da ugotavljanje odgorka ni bil osnovni namen teh raziskav. Rezultate teh stranskih poizkusov navajamo le zaradi splošne zanimivosti in relativnih vplivov časa in temperature. Kocke so bile vsestransko izpostavljene oksi-dacijskemu vplivu v peči, zato se pogoji ogrevanja kock precej razlikujejo od pogojev ogrevanja blokov ali gredic v proizvodnji. Ugotovljeni od-gorki nikakor ne ustrezajo odgorkom v redni proizvodnji, pač pa nam dobro ponazarjajo vplive temperature in časa ogrevanja na relativno povečanje odgorka izpostavljenih površin. Uporabljene kocke imajo glede na svojo majhno težo (10 kg) izredno veliko izpostavljeno površino. Odvisnost odstotka odgorka od temperature in časa ogrevanja kaže slika 18 A. Odstotek odgorka smo ugotavljali tudi za različne čase kontinuiranega prehoda skozi peč. Pri že opisanem temperaturnem režimu v peči so bili rezultati sledeči: čas prehoda skozi peč povprečni odgorek v % 24 ur 10,5 31 ur 15,3 50 ur 15,8 800 - 900° C 72 ur 1100- 1150 °C 72 ur 800 - 900° C 135 ur 1100- 1150°C Slika 17 Vpliv ogrevanja na karbidne izceje 0,2 mm 135 ur A. Odgorek [%) v odvisnosti od časa ogrevanja 48 72 96 120 135 Cas ogrevanja v urah B. Globina razogljiienja po odstranitvi Škaje na povrSin. v odvisnosti od časa ogrevanja S!, 3 1100-1150 "C 800-900 °C 72 96 120 135 Čas v urah Slika 18 A in B Ogrevanje kock s stranico ~ 80 mm in težo ~ 10 kg 1rm Icm /C/77 ..nn _ iic nor i-1 900- 900 °C ^^ 1100 - 1150 °C Slika 19 čas ogrevanja 48 ur 48u r Icm 13 5 ar Jem Slika 20 Temperatura 1000—1050° C Po končanem tehtanju smo vse kocke ob primerni zaščiti na kratko odžarili in od vsake odrezali 10 mm debelo ploščo. Po globokem jedkanju smo približno določili enakomernost in povprečno globino razogljičenja stranic. Sliki 19 in 20 kažeta nekaj primerov jedkanih plošč. Pri tem nas razpoke ne smejo motiti, ker so nastale zaradi prehitre ohladitve. Po pregledu in grobi oceni jedkanih plošč smo izrezali obruse za metalografsko določanje po- vprečne globine razogljičenja. Rezultate teh meritev prikazuje slika 18B. V močno razogljičeni plasti zrno izredno naraste, kar prikazuje primerjava na sliki 21. Trdote grobih karbidov in osnovne strukture Pri raziskavi nastanka grobih karbidov so nas zanimale tudi nekatere značilne lastnosti teh grobih karbidov. Primerjali smo trdoto grobih , 0.04 mm 0,04 mm Slika 22 1-1 Mikrotrdota karbidov Slika 23 | Q 04 mmt Mikrotrdota karbidov in osnove tako jasno izražene kakor pri grobih karbidih, čeprav verjetno prav tako nastopajo. V literaturi se podatki raznih avtorjev o trdotah karbidov zelo razlikujejo. Verjetno je, da so tako različne ugotovitve prav posledica omenjenega pojava in meritev z različnimi obtežbami. S tega stališča bi priporočali za meritve trdot karbidov čim manjše obtežbe. Nasprotno pa meritve trdot z majhnimi obtežbami niso primerne za ugotavljanje trdote posameznih orodij iz brzo-reznih jekel, ker ne dajejo zadovoljive povprečne trdote. Merilec pritisne na različno trda mesta — na karbid ali na osnovno maso. Opazili smo celo, khoctl nonpaBKH AeeKTHofi CTpyKTypu c KpynnbiMH Kap6HAaiiH h 3epHaMH aycTedHTa npH tiomoiuh n^acniMecKOH Ae- 4>op\iaunH b TenAOM coctoahhh orpaHHMena. PaccMOTpeHbi TaioKC HCKGTopiiic pcavAbTaTi.i HCCAeAOBaHHH o6e3yrAepojKHBaHHa. yrapa, AiikBaunH h TBepAocTH Kap6HAOB. OmicaH MeTOA MeTaAAypnmecKora 3aB0Aa Železarna Ravne (tOrocAaBiia) onpeAeAeHHfl BCAnmnihl Kap-6haob tipu KOHTpoAe cepHHHora npoii3BOACTBa SbicTpopejKvmefl CTaAH. H3AO>KeHbi pesvAbTaTbi CTanicTuMCCKora aHaAH3a ucammuhi.i Kap6HAOB aaji pa3AHMHbix coptob ctaAH h rpvrin no pa3MepaM.