Gép, 1988 (40. évfolyam, 1-12. szám)
1988-01-01 / 1. szám
A bór eloszlása betétben edzhető acélokban D11. LE H 0 FER KORNÉL* Az összehasonlító mikroszkópos és neutronabszorpciós autórádiógráfiai vizsgálatok szerint a bárral mikroötvözött acélok dinamikus mechanikai tulajdonságait elsődlegesen a bór-cementitben kötött és ezért a hőkezelési folyamatban aktívan részt vevő bórtartalomhányad befolyásolja. A betétben edzhető acélok bórötvözésének kettős célja van. Egyrészt növelni a dinamikus törőerőt és a szívósságot betétedzett állapotban, másrészt növelni az acél edzhetőségét. A mechanikai tulajdonságok javulását elsősorban a stabil, már az olvadék hőmérsékletén képződő bór-nitrid szemcsefinomító hatásának tulajdonítják [1]. Az edzhetőség növekedését pedig az intersztíciósan oldott, az edzés hőmérsékletén főleg az ausztenit szemcse- és ikerhatárain dúsuló és energetikai okokból a ferritképződést gátló bór okozza. Mivel a bór oxidképző is, ezért kis mennyiségben ötvözve kedvező hatása csak akkor érvényesülhet, ha ötvözése előtt az acélt Mn-nal, Si-mal és Al-mal is dezoxidálták. Vagyis az acélra előírt mechanikai-technológiai tulajdonságok biztosításában az oldott és kötött bór mennyisége, a bórvegyületek minősége és diszperzitása mellett a bór mikroeloszlásának is szerepe van. Ez utóbbi vizsgálata képezte feladatunkat. Az acélok jellemzői A bór mikroeloszlását az 1—1% Mn-Cr-ötvözésű, betétben edzhető, lényegében a 16 MnCr 5 és a 20 MnCr 5 DIN-jelű acélok 0,001—0,003% borral mikroötvözött változatain vizsgálták, mégpedig lágy, véglapedzett (Joming-próba) és betétben edzett állapotokban. A véglapedzést 870±5°C-ról végezték. A betétedzés menete: szenítés szilárd közegben 930— 950 °C-on 8 órán át, visszahűtés 860—870 °C-ra, hőntartás 1 óra, közvetlen edzés 50 °C-os olajban, megeresztés 170 °C-on 2 órát. Betétedzett kéregvastagság: 1,0—1,2 mm, a kéreg C-tartalma: 0,8—0,9%, felületi keménység: 59—62 HRC. Autoradiográfiai vizsgálati módszer A természetes bór két stabil izotóp keveréke. A 10B izotóp 19,8%-ban, a 10B pedig 80,2%-ban fordul elő. А kimutatható neutron abszorpciós analízissel, mivel a 10B izotóp a termikus neutronokat meglehetősen nagy, 3000 barn hatáskeresztmetszettel abszorbeálja, és a 10B (n, a)7Li magreakció során keletkező, 3,6 MeV energiájú α-részecskék jól detektálhatók pl. az ún. szilárdtest nyomdetektorok segítségével. Az időegység alatt keletkező а-részecskék száma függ a minta B-tartalmától és a termikus neutronluxustól. Szilárdtest nyomdetektorként 0,1 mm vastag Makrofol-N polikarbonát fóliát használtunk, amelyet alkoholos zsírtalanítás után az acélcsiszolatokon jó érintkezést biztosítva rögzítettünk. A reaktor besugárzási helyén a termikus neutronfluxus 4,2-107 n/s /cm2, a besugárzási dózis 3-1011 n/cm2 volt. A besugárzott fóliadetektorokat 6,25 N KOH-oldatban 62 °C-on 3 órán át marattuk egy termosztát laborkészülékben, így olyan autoradiogramot kapunk, amelyen a szelektív maródás eredményeként az ε-résizecskék becsapódási helyei kerek, néhány /m átmérőjű nyomok formájában optikai mikroszkóppal jól láthatók. A vizsgálatot visszavert polarizált fényben végeztük. Megjegyezzük, hogy a nyomdetektor csak a csiszolat polírozott felületére jellemző α-eloszlást rögzíti, mivel az α-részecskék hatótávolsága az acélban 1—2 /m. Ezt a speciális autoradiográfiai módszert jó eredménnyel használták már B-ötvözésű ausztenites és ferrites szerkezeti acélok és szerszám acélok vizsgálatára (pl.: [2—4]). A nyomsűrűség kvantitatív értékelésével 10,4% nagyságrendű B-tartalom biztonságosan meghatározható [5]. A detektálási módszer kifejlesztésében az ATOMKI szakemberei is jelentős eredményeket értek el [6]. Az előzőek szerinti autoradiográfiai vizsgálaton kívül elvégeztük az acélcsiszolatok mikroszkópos szövetkezetszerkezet-vizsgálatát is, és a szövetszerkezetet összehasonlítottuk az-eloszlásra jellemző autoradiogramokkal. A bóreloszlás jellemzői A betétben edzhető acélokban a bóreloszlás általános jellemzőit néhány példa is jól szemlélteti. Lágyított állapotban az acél szövetszerkezete közepes szemnagyságú ferrit és finomlemezes perlit (lb. ábra). А В mikroeloszlása egyenlőtlen, és a nyomcsoportosulások eloszlása a perlittel hozható kapcsolatba (lb. ábra). Betétedzett állapotban az 1,1 mm vastag kéreg szövetszerkezete finom tűs martenzit és kevés, hálószerűen elhelyezkedő finomszemcsés cementit (2a. ábra), amely fokozatosan megy át a mag durvább bainites szerkezetébe (2c. ábra). A kéreg B-eloszlása egyenletes, jellemző a diszperz nyomcsoportosulás (2b. ábra). A magban a B-eloszlás egyenlőtlen (2d. ábra), a csoportos nyomelőfordulások a felső barnites — a nitálban sötétebbre maródó — zónákkal hozható kapcsolatba. A bemutatott példákból is nyilvánvaló a bór mikroeloszlásának jelentős függése a hőkezelési * MTA Izotópkutató Intézete GÉP XL. évfolyam, 1988. 1. szám. Január