42CrMo4 mechanikai tulajdonságai nemesített állapotban

Az előző cikk bemutatta, miért mélyebb a 42CrMo4 edzhetősége, mint a C45E-é – most azt vesszük sorra, hogy ez a mélyebb edzhetőség nemesített állapotban milyen konkrét mechanikai tulajdonságokat, szakítószilárdságot, folyáshatárt és szívósságot eredményez. Ez a sorozat 15. cikke a 42CrMo4-blokk harmadik része.

Szakítószilárdság és folyáshatár nemesített állapotban

A RIVA Acciaio katalógusa szerint a 42CrMo4 nemesített állapotban (16 mm-es referencia próbatesten mérve) a következő jellemző értékeket adja:

Jellemző	Érték
Szakítószilárdság (Rm)	1100-1300 N/mm²
Folyáshatár (Re), legalább	900 N/mm²
Nyúlás (A5), legalább	10%
Kontrakció (Z), legalább	40%
Útőmunka (KV 20°C), legalább	35 J
Edzés	840±20°C, olajban
Megeresztés	610±70°C

Összehasonlítás a C45E nemesített állapotával

A számok önmagukban is beszédesek, de igazán a C45E nemesített állapotával összevetve válik nyilvánvalóvá a különbség: a C45E szakítószilárdsága 700-850 N/mm², folyáshatára legalább 490 N/mm² – a 42CrMo4 ezt a szintet jelentősen meghaladja. Ez az ár-érték arány szempontjából is fontos: a 42CrMo4 nem „jobb” acél minden szempontból, hanem egy másik igénybevételi tartományhoz optimalizált – ahol a nagyobb szilárdság a cél, ott az ötvözött nemesacél ára is megtérül, míg egyszerűbb, kisebb igénybevételű alkatrészeknél a C45E marad a gazdaságosabb választás. A nyúlás terén a 42CrMo4 valamivel alacsonyabb értéket ad (10% a C45E 14%-ával szemben) – ez a magasabb szilárdság szokásos velejárója, hiszen a szilárdság és a képlékenység általában egymás rovására alakítható.

Miért olajban edzik, és nem vízben?

Az előző cikkben már érintettük: a 42CrMo4 mélyebb edzhetősége miatt a martenzitképződéshez nem szükséges a víz gyors hűtési sebessége – elegendő a lassabb olajedzés is. Ennek gyakorlati jelentősége túlmutat a hőkezelési paramétereken: az olajedzés kisebb hőmérséklet-gradienst hoz létre a munkadarab keresztmetszetében, ami kisebb belső feszültséget és így kisebb vetemedési és repedésveszélyt jelent. A C45E-nél, ahol a vizes edzés elkerülhetetlen a kellő keménység eléréséhez, ez a kockázat jelentősen nagyobb – különösen bonyolultabb geometriájú, éles átmenetekkel rendelkező alkatrészeknél. A 42CrMo4 esetében tehát az edzőközeg megválasztása nemcsak a metallurgiai szempontok, hanem a gyártási kockázat csökkentése miatt is olaj mellett szól.

Megeresztési hőmérséklet és a tulajdonságok hangolása

A megeresztés hőmérséklete – 610±70°C, vagyis nagyjából 540-680°C közötti tartomány – nem véletlenül ilyen széles: a nemesítő üzem ezen a tartományon belül tudja finomhangolni a végső tulajdonságokat. Alacsonyabb megeresztési hőmérséklet magasabb szilárdságot és keménységet, de alacsonyabb szívósságot ad; magasabb megeresztési hőmérséklet ezzel ellentétes irányba tolja el az egyensúlyt. Ez a tartomány jóval magasabb, mint a C45E 550-660°C-os megeresztési tartományának alsó határa – a nagyobb ötvözőtartalom miatt a karbidok kiválása és a feszültségek oldódása lassabb folyamat, ezért hosszabb idő vagy magasabb hőmérséklet szükséges a kívánt szívósság eléréséhez.

Mikor válasszuk a nemesített 42CrMo4-et?

A nemesített 42CrMo4 ott indokolt, ahol az alkatrész egyszerre igényel magas szakítószilárdságot és folyáshatárt, jó szívósságot, és – a mélyebb edzhetőség miatt – ezt a nagyobb keresztmetszet egészében egyenletesen kell biztosítani. Tipikusan ilyenek a nagy igénybevételű tengelyek, főtengelyek, erősen terhelt fogaskerekek és egyéb hajtómű-alkatrészek, ahol a C45E már nem nyújtana megbízható, egyenletes szilárdságot a teljes keresztmetszetben. A sorozat egy következő cikke részletesen is bemutatja ezeket a konkrét alkalmazási területeket.

Összefoglalás

A 42CrMo4 nemesített állapotban a C45E-nél jelentősen magasabb szakítószilárdságot (1100-1300 N/mm² a 700-850 N/mm²-rel szemben) és folyáshatárt kínál, miközben a mélyebb edzhetőség miatt elegendő a kíméletesebb olajedzés is. A megeresztési hőmérséklet finomhangolásával a szilárdság és a szívósság egyensúlya az adott alkalmazáshoz igazítható. A sorozat a 42CrMo4-blokkot egy alkalmazási példákat bemutató cikkel zárja majd, ezt követően pedig a gyárilag nemesített, +QT jelölésű szállítási állapot kerül bemutatásra.