Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 38. 16 oktober 1956 - Andras erfarenheter - Varför bor ökar ståls härdbarhet, av SHl - Tätningslabyrint för turbiner och pumpar, av F Ö
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
882
TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 1.
TTT-diagram för
stål, a utan,
b med bor.
för att ingen eller mycket litet ferrit (eller cementit) skall
hinna bildas innan dess temperatur sjunkit till den punkt
vid vilken austeniten övergår till martensit.
Legeringsämnenas effekt på stålets härdbarhet beror därför på
deras förmåga att fördröja järnets omvandling från y- till
a-form. Bors verkan består i avtrubbning av S-kurvans
nos i stålets TTT-diagram (fig. 1), dvs. bor ökar
inkuba-tionstiden för y-a-omvandlingen men ändrar inte
nämnvärt den tid som behövs för fullständig omvandling. De
vanliga legeringsmetallerna förskjuter däremot vanligen
hela S-kurvan åt höger.
Av gjorda iakttagelser kan man sluta att bor antingen
minskar den hastighet, varmed kristallisationskärnor
uppstår, eller minskar dessas totala antal. Den hastighet,
varmed ferriten växer från en kärna, tycks däremot inte
påverkas. Vidare inverkar bor inte på martensit- och
bainit-bildningen eller på andra omvandlingar.
Potentiell energi är upplagrad i varje korngräns därför
att kristallgittren inte passar ihop vid dem varigenom vissa
4 atomer i gränsytorna påverkas av krafter som vill flytta
dem från deras normala lägen. Energin bör givetvis vara
större i en korngräns än inuti en kristall. Vid omvandling
ay austenit till ferrit behövs energi för att en a-y-gränsyta
skall bildas.
Denna energi kan belt eller delvis vara den potentiella
energin i den ursprungliga y-y-gränsytan. ät den förra Eccy
och den senare Eyy per ytenhet, blir den energimängd som
måste tillföras utifrån 2 E<xy—EYY, eftersom två a-y-ytor
först måste bildas av en y-y-yta. Ingen energitillförsel
behövs tydligen om E<xy är hälften så stor som Eyy vid en
gränsyta mellan två kristallkorn. För en gräns mellan tre
och fyra korn blir motsvarande minimivärden på Ea.y
0,577 Eyy resp. 0,612 Eyy.
Experimentellt har man vid 1 000°C funnit Eccy = 630
erg/cm2 och Eyy = 850 erg/cm®, dvs. E<xy — 0,74 Eyy.
Fastän dessa värden är osäkra synes det mest sannolikt att
ferrit skall uppstå vid gränsen mellan fyra austenitkorn.
Viktigast är emellertid att en liten ändring av Eyy eller
Eccy måste starkt påverka antingen den hastighet varmed
kristallisationskärnor bildas eller dessas totala antal.
Enligt en teori beror bors inverkan på ståls härdbarhet på
dess ändring av Eocy och Eyy.
Denna förklaring förutsätter att bor anrikas i
korngränserna, vilket också visats experimentellt, åtminstone
kvalitativt. Vidare har man iakttagit att bors verkan avtar med
stigande austenitiseringstemperatur vilket kan förklaras
med att bor vandrar bort från korngränserna. Det behöver
emellertid inte betyda att boratomerna undviker dessa vid
hög temperatur utan att de har benägenhet att anrikas i
dem vid låg austenitiseringsemperatur.
Man kan se på mekanismen vid kristallisationskärnornas
bildning även från något andra utgångspunkter. Enligt en
uppskattning är förhållandet mellan bor- och järnatomers
radier 0,75. Därför måste boratomer passa dåligt i
järnkristallers gitter och relativt stor potentiell energi bör
uppstå där boratomer befinner sig. Dessa bör därför tendera
att vandra till platser, där andra gitterstörningar finns, så
att systemets totala energi blir så liten som möjligt. Detta
är då orsaken till att boratomer anrikas i korngränserna
och till att energin i dessa härvid minskas.
När boratomer finns vid alla gitterstörningar i
korngränserna tvingas eventuellt överskjutande boratomer att inta
mindre önskvärda platser. Härigenom ökas den potentiella
energin i såväl kristallerna som i korngränserna. För att
ge ett stål största härdbarhet skall man därför legera det
med just den bormängd som behövs för att energin i
korngränserna skall bli så liten som möjligt. I praktiken har
det också visat sig att ett ståls härdbarhet avtar, om dess
borhalt höjs över en viss gräns.
På grund av den stora töjningsenergi, som uppstår vid
boratomer i fast lösning, kan man vänta att bor skall
fördröja bildning av ferrit ur austenit, om denna process
är förbunden, t.ex. med skjuvning. Förhållandet mellan de
töjningsenergier, som uppstår vid kväve-, kol- och
boratomer, är inverterade värdet av deras lösligheter, under
förutsättning att de är mellanrumsatomer ("interstitial
atoms") i a- och y-gittret.
Enligt en uppgift är inverterade värdena för
löslighetsförhållandena 1 : 1,2 : 290 för kväve, kol och bor. Antas att
a-järnet är mättat med dessa ämnen, kan deras förmåga
att hindra fortsatt kristallomvandling mätas med deras
löslighet i a-fasen multiplicerad med energifaktorn.
Förhållandena mellan kols, kväves och bors effektivitet vid
fördröjning av ferritbildningen blir då 1 : 4 : 43.
Det lösta ämnets (bors) fördelning mellan y- och a-fasen
bestämmer dess förmåga att fördröja ferritbildningen. Om
dess löslighet i y-järn är större än i a-järn vid
omvandlingstemperaturen, blir dess verkan så stor som möjligt när
a-fasen är mättad med det. Detta har man iakttagit
experimentellt för bor. Allteftersom stålets kolhalt stiger avtar
den mängd ferrit som kan bildas innan austeniten nått
eutektisk sammansättning. Då bor inverkar bara på
ferritbildningen, avtar dess effekt med stigande kolhalt hos
stålet och blir ingen alls vid eutektisk sammansättning
(0,83 o/o C) vid vilken cementit bildas direkt.
Ytterligare vetskap om bors funktion i stål skulle öka
dess användbarhet för reglering av ståls härdbarhet. Flera
frågor måste därför besvaras, t.ex. Hur stor är bors
löslighet i a- och y-stål? Intar boratomer gitterplatser i
järnkristaller eller är de mellanrumsatomer? Hur stor är bors
diffusion i fast lösning? Under vilka betingelser anrikas bor
i korngränserna? Svaren på alla dessa frågor är ännu
ofullständiga eller osäkra (G M Leak i Metal Treatment &
Drop Forging jan. 1956 s. 21—28). SHl
Tätningslabyrint för turbiner och pumpar. En ny
labyrinttätning har gjorts i ett utförande, som påminner om
den kända skruvtätningen, där en cylindrisk gänga roterar
i en slät bussning och där man har en rak läckväg efter
bussningens insida, varvid läckningen motverkas av
skruvens pumpverkan.
I den nya tätningslabyrinten är även bussningen gängad,
Fig. 1.
Konisk skruv-tätning; a
roterande
skruv, b
bussning.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
