(C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II

HŐKEZELÉS Hőkezelés az anyagok ill. a belőlük készült fél- és készgyártmányok meghatározott program szerinti felhevítése → hőntartása → lehűtése a mikroszerkezet ill. a feszültségállapot megváltoztatása és ennek révén előírt tulajdonságok beállítása céljából. A hőkezelés tehát egy termikus ciklus, mely elsősorban a fémes anyagok feldolgozásához kapcsolódik. A fémekre jellemző hőkezelések már előzetesen megmunkált szilárd anyagon és mindvégig szilárd halmazállapotban végzendők el, tulajdonság-módosítás érdekében. Pl. a gumi vulkanizálása, a kerámiák kiégetése, a szinterelt termékek zsugorítása, a melegragasztók kikeményítése stb. is termikus ciklus, de ezeknél új anyag(szerkezet) létrehozásáról, azaz tulajdonság-kialakításról van szó.

(C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

1

A hőkezelési célt szolgáló anyagszerkezeti folyamatok általában a felhevített munkadarab hőntartási és lehűlési szakaszában mennek végbe. Ezek a folyamatok az anyag egyensúlyi állapotának elérésére irányulnak, vagy az attól való eltérést segítik elő. Az egyensúlytól eltérítő hőkezelés egy nagyobb hőmérsékleten egyensúlyi szövetszerkezet hőmérséklet-csökkenéskor végbemehető egyensúlyi átalakulásait gátolja vagy megakadályozza. Az ilyen hőkezelés rendszerint diffúzió nélkül, gyors hűtéssel ("Quenching") valósul meg. Az egyensúlyra irányuló hőkezelés egy kisebb hőmérsékleten nem egyensúlyi szövetszerkezet hőmérséklet-növekedéskor végbemehető egyensúlyi átalakulásait váltja ki vagy segíti elő. Az ilyen hőkezelés általában diffúzióval, lassú hevítéssel, izotermikus hőntartással ("Tempering") ill. lassú hűtéssel valósítható meg.


2

Hőkezelés, mint anyagszerkezet-változtató technológia


3

Vasötvözetek egyensúlyi állapotai A vasnak Fe C vaskarbiddal alkotott ötvözeteit

Az acélok a vasnak karbonnal (szénnel) alkotott ötvözetei, melyekben a karbon (C) egyensúlyi körülmények között Fe3C (vaskarbid) vegyület formájában van jelen. Ezen Fe-Fe3C ötvözetek C-tartalma szerszám-acélok esetén 2,14%-nál, szerkezeti acélok esetében 0,76%-nál kisebbek. Ha ezeket az anyagokat az állapotábra szerinti γ-mezőbe felhevítjük (ausztenitesítjük) és ott hőn tartjuk, akkor a bennük található αszilárd oldat allotróp módon (térben középpontos köbösből felületen középpontos köbössé) átalakul és a keletkező ausztenitben az összes karbidfázis oldódik. Ha ezután lassan (kvázi egyensúlyi körülmények között) visszahűtjük, akkor diffúzió révén a karbidfázis (cementit) kiválik és az α-fázis (ferrit) is újra létrejön, az állapotábrának megfelelően. Az eutektikumhoz hasonló formáció is kialakul, azonban ez nem folyékony olvadékból, hanem szilárd oldatból keletkezik, így eutektoidnak nevezik.

3

tartalmazó (metastabil) állapotábra jellegzetes pontjait az ábécé nagybetűi jelölik, hogy egyes állapotábra-vonalakra a hozzájuk tartozó pontokkal hivatkozhassunk (pl. DC-vonal, ES-vonal, PQvonal, GS-vonal, ECF-vonal, PSK-vonal).


4

Jellegzetes egyensúlyi szövetelemek vasötvözetekben Ausztenit (A): felületen középpontos köbös kristályrácsú, 1493 és 727 ºC között stabil, max. 2,14% C-t (1147 ºC-on) oldani képes, alakítható, szívós, nem mágnesezhető, γ -val jelölt szilárd oldat; Ferrit (F): térben középpontos köbös kristályrácsú, 912 ºC alatt előforduló, max. 0,022% C-t (727 ºC-on) oldani képes, mágnesezhető, α-val jelölt szilárd oldat; Cementit (C): romboéderes kristályrácsú, kb. 1252 ºC alatt előforduló, 6,69% C-t tartalmazó, kemény, rideg, Fe3C képletű intermetallikus vegyület, melynek a keletkezés körülményeitől függő változatai: - primer (I., elsődleges) cementit (I.C), mely 4,3%-nál nagyobb C-tartalmú ötvözetekben olvadékból, a korlátozott C-oldóképességet jelző DC-vonal alatt válik ki; - szekunder (II., másodlagos) cementit (II.C), mely 0,76 és 4,3% közötti C-tartalmú ötvözetekben ausztenitből, a korlátozott C-oldóképességet jelző ES-vonal alatt válik ki; - tercier (III., harmadlagos) cementit (III.C), mely 0,022 és 0,76% közötti C-tartalmú ötvözetekben ferritből, a korlátozott C-oldóképességet jelző PQ-vonal alatt válik ki;

ledeburit (L): olvadékból 1147 ºC-on képződő, 4,3% C-t tartalmazó, kemény, rideg, szobahőmérsékleten cementitből + perlitből álló eutektikum; perlit (P): ausztenitből 727 ºC-on képződő, 0,76% C-t tartalmazó, alakítható, szí-vós, ferrit + cementit lemezekből (rétegekből) álló eutektoid. (C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

5

Eutektoidos acél lemezperlites egyensúlyi szövetszerkezete

Eutektoidos acél martenzites szövetszerkezete edzés után Eutektoidos acél szferoidites (szemcsés perlites) szövetszerkezete edzést követő 700 °C-os megeresztés után (C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

6

Nem egyensúlyi átalakulások A hevítés során bekövetkező nem egyensúlyi átalakulásokat (kezdete, vége, eredménye) az ausztenitesítési diagramok szemléltetik. Az ausztenitesítés izotermikus viszonyok közötti vizsgálatához a felhevítésnek olyan gyorsnak (pl. 104 °C/s) kell lenni, hogy annak időszükséglete az ausztenitesedés szempontjából elhanyagolható legyen. Így konstans hőmérsékleten – izotermán – értékelhető az ausztenitesedés folyamata, kezdetéhez és befejeződéséhez szükséges időtartam Az ausztenitesítést követő hűtés (hőkezelés) menetét diffúziós és diffúziómentes átalakulásokra az ausztenit-átalakulási diagramok szemléltetik. Az izotermikus ausztenit-átalakulási diagramok konstans növelt hőmérsékleten (izotermán) diffúziós átalakulásokra mutatja az átalakulások kezdetéhez és befejeződéséhez szükséges időtartamokat, továbbá a kialakuló szövetszerkezet összetevőit, keménységét. Diffúziómentes átalakulásra a diagram nem értelmezhető, mert az elsősorban hőmérséklet-különbség függvénye. (C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

7

Ausztenitesítési diagramok

A folyamatos hevítésre felvett T-lgt diagramban egy felhevítési sebesség vonalat kiválasztva az ausztenitesedés kezdetét az Ac1, befejeződését az Ac3 görbével való metszéspont fejezi ki. Az Ac1 és az Ac3 függ-vénygörbék asszimptotái az A1 és A3 egyensúlyi átalakulási hőmérsékletek, melyek elvben a végtelen lassú hevítéshez tartoznak. A perlit ausztenitesedése nem egy adott hőmérsékleten, hanem hőmérsékletintervallumban (Ac1s – Ac1f) megy végbe. Az ausztenitté alakulás Ac3 hőmérsékleten ugyan befejeződik, de ekkor az ausztenit még inhomogén, vagyis az előzőleg perlites helyeken több, míg a korábban ferrites helyeken kevesebb karbont tartalmaz. Az ausztenit homogenitása így később, a diagramban szintén jelölt vonal felett tekinthető megfelelőnek, ahol viszont megindul a szemcsedurvulás is. Ezért az ausztenitesítés hőmérsékletét és időtartamát úgy kell megválasztani, hogy elfogadható homogenitású, de még finomszemcsés ausztenit jöjjön létre az ebből az állapotból induló hőkezelés(ek)hez.


8

Átalakulási C-görbék származtatása

Az egyensúlyi (állapotábra szerinti) átalakulási hőmérséklethez képest a homogén szilárd oldat jelentős mérvű ∆T túlhűtése a diffúzió (atomelmozdulás, illetve -átrendeződés) lehetőségét gátolja, esetleg meg is szünteti, tehát kellően gyors hűtéssel második fázis kiválása megakadályozható. Az átalakulási folyamatot két ellentétes hatás befolyásolja: a ∆T túlhűtéssel az átalakulási kényszer nő, viszont az így elért alacsony(abb) hőmérsékleten a diffúzió sebessége csökken. E két hatás együttesen eredményezi, hogy az acélok ausztenitje átalakulásainak T hőmérséklettől függő t időszükségletét – T-lgt koordinátarendszerben – C-alakú görbék jellemzik Az acélok nem egyensúlyi átalakulásának alapja tehát a folyamatok „késése”, vagyis a perlites átalakulás PSK-vonala = A1 = 727 ºC, az α↔γ átalakulás GOS-vonala = A3 = f(C%) és a cementitkiválás ES-vonala = Acm = f(C%) hevítési, illetve hűtési sebességtől függő mértékű „eltolódása”. Ezek szerint hevítéskor az egyensúlyihoz képest nagyobb (Ac1, Ac3, Accm), hűtéskor kisebb (Ar1, Ar3, Arcm) hőmérsékleteken megy végbe az átalakulás. A nem egyensúlyi átalakulások nemcsak az átalakulási hőmérsékleteket, hanem a hevítéskor és a hűtéskor keletkező szövetelemek mennyiségi és minőségi viszonyait is megváltoztatják. (C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

9

Izotermikus és folyamatos átalakulási diagramok


10

Ausztenit-átalakulási diagramok

A folyamatos hűtésre vonatkozó ausztenit-átalakulási diagramok, mint T-lgt koordináta-rendszerben felvett diagramok egy bizonyos hűtőközeg által meghatározott hűtési sebesség-vonal (lehűlési görbe) mentén mutatják az átalakulások kezdő és véghőmérsékletét, a hozzájuk tartozó időtartamokat, valamint a várható szövetelemeket ill. keménységértékeket is. Egy ausztenit-átalakulási diagram csak adott kémiai összetételre és kiinduló ausztenites állapotra (homogenitás, szemcseméret) vonatkozik, ezért elsősorban a hőkezelési gyakorlat szempontjából kvázioptimális A3+50 °C (hipoeutektoidos acélnál) ill. A1+50 °C (hipereutektoidos acélnál) hőmérsékleten végzett ausztenitesítést követő átalakulásokra készítik el a diagramokat. Nem egyensúlyi viszonyok között az α-ferrit és a „cementitlemezes” perlit mellett „ferrit-tűs” bénit ill. martenzit szövetelemek is képződhetnek az acélokban.


11

Acélok hőkezelhetősége A hőkezelhetőség az anyag tulajdonságainak megváltoztatását célzó anyagszerkezet-változtató folyamatok feltételeinek való megfelelőséget minősíti. A hőkezelési cél elérése egyensúlyi irányba ható, vagy attól eltérő irányultságú anyagszerkezet-változáson alapul, s e két változat más-más feltételek meglétét követeli meg. A legnagyobb mennyiségben felhasznált fémes anyagok a vasötvözetek, melyeknek hőkezelhetőségét az edzhetőségük és az átedzhetőségük jellemzi: • Az edzhetőséget az edzéssel (A3 hőmérséklet feletti izzítással → ausztenitesítéssel → majd a kritikusnál nagyobb sebességű hűtéssel) elérhető legnagyobb keménység minősíti, ami gyakorlatilag csak a karbontartalom függvénye. A képződő martenzit akkor eredményez jelentős keménységnövekedést (HRC ≥ 45), ha a C ≥ 0,25%, ami egyben az edzhetőség kritériumának is tekinthető az ausztenitesítés (T > A3) és a gyors hűtés (vhűlés ≥ vkrit) mellett. • Az átedzhetőség azt fejezi ki, hogy az edzéssel elérhető keménység (ill. azzal arányban a szövetszerkezet martenzittartalma adott karbontartalom mellett) milyen mértékben függ a lehűlési sebességtől, azaz a gyártmány hűtőközeggel érintkező felületétől a belseje (magja) felé mért távolságtól. (C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

12

Hőkezelhetőség vizsgálata

Az acélok hőkezelhetősége az ún. Jominy-féle véglapedző próbával minősíthető, amiből meghatározott Jominy-görbe a vízhűtésű véglaptól mért távolság függvényében adja meg a keménységet. Mivel a próbatest egyik vége vízben, másik vége levegőn hűl le, a keménység változása tulajdonképpen a lehűlési sebesség függvényében látható a Jominy-görbén. A Jominy-görbe kezdőpontja az edzhetőséget jellemzi, azaz az edzéssel elérhető keménységet adja, ami a karbontartalom függvénye. A görbe inflexiós pontjának véglaptól mért távolsága az átedzhetőség mértékét érzékelteti, mely az ötvözöttséggel növekszik. Egyetlen acél méréssel meghatározott Jominy-görbéjével minősíthető. Egy szabványos acélminőségre – melynek kémiai összetétele, azaz ötvöző- és szennyezőtartalma intervallummal (tűréssel, szórással) van megadva – csak Jominy-sáv értelmezhető. Egy konkrét gyártmány adott pontjában előírt edzés utáni keménység ill. szövetszerkezet akkor valósítható meg, ha ott legalább olyan hűlési sebesség alakul ki, mint amilyen a szóban forgó keménységhez tartozó Jominy-távolságra jellemző. Ez a hűlési sebesség azonosság teszi lehetővé a Jominy-vizsgálat eredményeinek felhasználását hőkezelési technológia tervezéséhez, pl. keménységtraverzszerkesztéshez. Ez a kérdéses anyagból készítendő hengeres munkadarab keresztmetszete mentén várható keménységeloszlást mutatja, adott hűtőközeggel megvalósuló edzést követően.


13

Acélok megeresztésállósága A megeresztésállóság a hőmérsékletváltozás (növekedés) következtében létrejövő – szövetszerkezeti átalakulás és/vagy összetétel-módosulás miatti – kopásállóság-változás mértékét (melegkopás-állóságot) jellemzi. Az ún. megeresztési görbében a keménység (rendszerint HV vagy HRC) változása fejezi ki a kopásállóság változását. Egyes nemesíthető (szerszám-) acélokban a megeresztés hatására kiváló szekunder karbidok egy jellegzetes keménység-maximumot eredményeznek az 500…600 °C-os hőmérséklet-tartományban, ami lehetővé teszi ilyen maximális hőmérsékleten való tartós alkalmazásukat.


14

Acélok hőkezelésének alapjai Egyensúlyi átalakuláskor (lassú hűtéskor) képződő cementit és ferrit lemezekből álló perlit eutektoid mennyisége a karbontartalomtól függ, az acél 0,76% C-nál tisztán perlites (eutektoidos), 0,76% C alatt hipoeutektoidos (ferrit-perlites) acélokról, felette hipereutektoidos (perlit-cementites) acélokról beszélünk.

átalakulási diagram

edzés + megeresztés = nemesítés

Nem egyensúlyi – folyamatos hűtésre vonatkozó ausztenit-átalakulási diagramban értelmezhető – martenzites átalakulás karbonnal túltelített α-szilárd oldatot (martenzitet) eredményez, melynek térközepes köbös rácsa tetragonálissá torzult. Az edzést követő megeresztés során a martenzitből a karbid gömbszerű formájában kiválik és ún. szferoidit (finomszemcsés perlit) jön létre, szerszámacélokban kemény szekunder karbidok válnak ki. (C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

15

A keménység (szilárdság) és a szívósság ellentétesen - egymás rovására változ(tathat)ó tulajdonságok, azaz a keménység-növelés szívósságcsökkenéshez, a szívósság-növelés keménység-csökkenéshez vezet. Ezért ha a felhasználás szempontjából ezen tulajdonságok valamilyen optimális vagy kvázioptimális arányának beállítása a cél, úgy a megfelelő anyagszerkezetváltozás legtöbbször egy lépésben nem biztosítható, tehát összetett hőkezelésre van szükség. Először egyensúlyitól jelentősen eltérő szerkezetet hoznak létre, majd alkalmas hőmérsékleten egyensúlyra irányuló folyamatokat engednek meg. Az összetett hőkezelések két szakaszból állnak: egy nagy hőmérsékletről történő gyors hűtésből (Quenching) és egy kisebb hőmérsékletű hőntartásból, azaz megeresztésből (Tempering). Egyes acélok martenzites edzése + szferoidizáló megeresztése a nemesítés, a nemesíthető Al-ötvözetek oldó hőkezelése + öregítő megeresztése a kiválásos keményítés vagy szegregációs nemesítés. A munkadarabok hevítésekor és hűtésekor a felületi kéreg és a belső mag közötti hőmérséklet-különbségek, továbbá az átalakulási folyamatokat kísérő fajtérfogatváltozások feszültségeket hoz(hat)nak létre. Ezek a termikus és átalakulási feszültségek vetemedéshez (deformációhoz), sőt repedéshez vezethetnek, ezért a hevítést és a hűtést két vagy több hőfoklépcsővel, hőmérséklet-kiegyenlítő szakaszok beiktatásával célszerű végrehajtani. (C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

16

Hőfeszültségek akadályozott hőtágulásnál PÉLDA: a 0,2% (ε = 0,002) maradó alakváltozáshoz rendelt egyezményes folyáshatár fölé szilárdságra (s egyben meghatározott pontosságra) méretezett anyag igénybevétele nem kerülhet. Az α = 12,5 ⋅ 10- 6/°C lineáris hőtágulási együtthatójú, E = 2,1⋅105 N/mm2 (példában hőmérséklettől független) rugalmassági modulusú acélban - kis távolságon belül - mekkora hőmérsékletkülönbség engedhető meg, hogy ne lépjük túl a 0,2 %-os alakváltozást (azaz ne okozzunk számottevő maradó deformációt)? A hőtágulási képletet átrendezve: α ⋅ ∆T =

∆d =ε d0

Hőfeszültségek keletkeznek nagyobb ε 0,002 keresztmetszetű anyagdarabok = 160 o C , ∆Tmax = max = −6 α 12,5 ⋅ 10 hevülésekor vagy hűlésekor, az eltérő sebességgel melegedő vagy hűlő felület és hőmérsékletkülönbség is – üzemi terhelés nélkül – folyáshatárt elérő hőfeszültséget okozhat, sőt az mag (belső részek) között (pl. hőkezelési anyagban előforduló repedés terjedőképessé vagy bizonyos hegesztési műveleteknél). válhat, ill. törést okozhat! Ezért fontos a hevítési és Ez az akadályozott hőtágulás okozta hűtési sebességek (ill. hevítő- és hűtő-közegek) hőfeszültség hozzáadódik az körültekintő megválasztása. A képletből (ε = σ/E igénybevételi feszültségekhez, ami formula felhasználásával) következik, hogy ∆Tmax túlterheléshez, gyors károsodáshoz (pl. = ReH/E⋅α, ill. ∆Tmax = Rp0,2/E⋅α lehet. (C) Dr. Bagyinszki Gyula: 17 repedéshez) vezet(het). ANYAGTECHNOLÓGIA II.

Hőkezelő kemencék Az elérhető hőmérséklet, a hevítőtér nagysága és atmoszférája tekintetében is különböznek, de főként konstrukciós kialakításuk szerint csoportosíthatók, azaz vannak: • szakaszos üzeműek: kamrás-, tokos-, sugárzócsöves-, aknás-, harang-, tégelykemencék; • folyamatos üzeműek: alagút-, szállítószalagos-, mozgófenekű-, gurító-, tolókemencék.


18

Anyagszerkezeti egyensúlytól eltérítő hőkezelés Az edzés a szükségesnek megfelelő karbontartalmú (C≥0,25 %) acélok meghatározott hőmérséklet feletti (TA>A3=f/acél összetétele/) ausztenitesítése és azt követő gyors hűtése (vhűtés>vkrit=f/acél összetétele/), kemény (HRC>45) szövetszerkezet (martenzites) kialakítása céljából. Az ausztenitesítés hőntartási időtartamát a munkadarab felülete és magja közötti hőmérséklet-különbség kiegyenlítődési ideje és a (kvázi)homogén ausztenit létrejöttéhez szükséges diffúziós folyamatok időszükséglete határozza meg. Az ausztenitesítési hőmérséklet növelése a diffúzió időszükségletét csökkenti, az ausztenit homogenitását javítja, de szemcsedurvulást okoz, ezért értéke felülről is korlátozott. A hagyományos martenzites edzésnél a mag késleltetett, térfogat-növekedéssel járó átalakulása a már előzőleg martenzitessé vált kéreg átrepedését okozhatja. A martemperálás (lépcsős- vagy termáledzés) során a gyors hűtést csak a martenzites átalakulás kezdeti (start) hőmérsékletéig (Ms) alkalmazzák, hogy még ausztenites állapotban legyen mód hőkiegyenlítődésre. A martenzites átalakulás ezek után lassabb hűtéssel, gyakorlatilag a kéregben és a magban egyidejűleg mehet végbe. Az ausztemperáláskor a hűtőközeg hőmérsékletével jól szabályozhatók a tulajdonságok, sőt bizonyos esetekben "megtakarítható" az egyébként edzés után szükségessé váló kisebb hőfokú megeresztés alkalmazása. A hőmérséklet-kiegyenlítődés ausztenites állapotban, az átalakulás állandó hőmérsékleten megy végbe, így minimális a hőkezelési méretváltozás (vetemedés), a repedés gyakorlatilag kizárható.


19

Hőkezelés szövetszerkezet tulajdonságok összefüggése


20

Acélok jellegzetes szövetszerkezetei


21

Hűtés és mélyhűtés

A lehűtés módját, közegét (pl. víz, olaj, levegő) ill. intenzitását (sebességét) az acél ötvözöttségétől függő átedzhetőség mértékének, valamint a vetemedés és a repedés veszélyének figyelembe vételével kell megválasztani. A nagy(obb) karbontartalmú acélok kisebb Ms és Mf hőmérséklete miatt a műhelyhőmérsékletű hűtőközegben történő edzés után jelentős is lehet a létrejött szövetszerkezetben a maradék vagy más elnevezéssel "rest" (át nem alakult) ausztenittartalom. Néhány %-os arányban az alkatrész- és szerszámgyártás terén nem zavaró, de precíziós mérőeszközök készítésénél káros lehet, mert későbbi átalakulása idővel méretváltozást okoz, ezért negatív hőmérsékletű (kb. -60 °C-os szárazjég /szilárd CO2/ alkohol elegyben vagy -196 °C-os cseppfolyós nitrogénben végzett) mélyhűtéssel átalakítják martenzitté. (C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

22

Oldó hőkezelés A szegregációsan nemesíthető ötvözetek: • egyes Al-ötvözetek, • maraging acélok, • Ni- ill. Co-bázisú kemény- vagy szuperötvözetek, • bizonyos hő- ill. korrózióálló acélok nemesedésének feltételeit megteremtő oldó hőkezelés olyan "edzés", ami a nagy hőmérsékletű homogenizálást követő gyors hűtéssel túltelített (hőmérséklet-csökkenéssel egyensúlyi körülmények között együttjáró korlátolt oldódásban gátolt) szilárd oldatos és egyben lágy állapotba hozza az ötvözetet.


23

Termomechanikus kezelések A termomechanikus kezelések képlékeny alakítással kombinált hőkezelések. A termikus (hőkezelő) technológiákhoz képest kedvezőbb szilárdság-szívósság arányt biztosítanak a szemcsék ill. a kiválások finomítása révén, kihasználva az alakváltozással járó anyagszerkezeti jelenségeket. A primer edzés hengerlési vagy kovácsolási hőmérsékletről történő edzés, így az alakítás véghőmérséklete azonos az edzés ausztenitesítési hőmérsékletével. A nagymértékű melegalakítás során lejátszódó újrakristályosodás finomabb szemcseméretet eredményez, mint amilyen újrahevítéssel elérhető lenne. Az auszforming eljárás során a felhevített anyagot túlhűtött ausztenites állapotban alakítják és utána edzik. A nagyhőmérsékletű auszforming a primer edzésnél finomabb ausztenitszemcséket eredményez, a kisebb hőmérsékletű rekrisztallizáció révén. A kishőmérsékletű auszforming esetén az alakított ausztenites anyag már nem tud újrakristályosodni, a deformált ausztenitszemcsékből még finomabb martenzites anyagszerkezet jön létre, kedvezőbb feltételeket adva a megeresztéshez. Mivel nagy alakítási ellenállású anyagon, fűtött szerszámmal kell nagymértékű alakítást végezni, ezért igen költséges eljárás (gép, szerszám, energia vonatkozásában).


24

Acélok normalizáló és termomechanikus hengerlése


25

Szegregációsan nemesíthető ötvözetek alakítása A szegregációsan nemesíthető ötvözetek oldó hőkezelés utáni lágy állapotukban még hidegen is jól alakíthatók. Ha ilyen alakított anyag kerül öregítő megeresztésre, akkor diszperzebb kiválások jönnek létre benne, jobb szilárdságot és szívósságot eredményezve. Az ún. önnemesedő (természetesen, azaz műhelyhőmérsékleten öregedő) alumíniumötvözetek melegsajtoló technológiája az oldó hőkezelés hőmérsékletén végezhető, miáltal finomszemcsés újrakristályosodás is végbemegy. Az önnemesedés ezután raktározás ("hevertetés") közben történik meg.


26

Szegregációsan nemesíthető ötvözetek lágy állapotba hozatala • alkalmasan megválasztott hőmérsékletű homogenizálást követő gyors hűtéssel, azaz a szilárd oldat "befagyasztásával" homogén (egyfázisú) lágy állapot érhető el; • oldó hőkezelést követő túlöregítéssel, vagyis a szegregátumok méretének eldurvításával heterogén (többfázisú) lágy állapot biztosítható, ami már (újra) egyensúlyi állapotot jelent. Ez utóbbi a felhasználás szempontjából kerülendő, ezért a szegregációsan nemesedő (kiválásosan keményedő) anyagok megeresztési vagy öregítési hőmérsékletét úgy kell megválasztani, hogy a kiválások rácstorzító hatása a lehető legnagyobb legyen. Ehhez az alapfém rácsával koherensen összeépülő, vagyis elkülönülő (inkoherens) rácsot nem alkotó, sztöchiometriailag vegyületnek tekinthető, diszperz kiválások (finom méretű szegregátumok) megjelenésének előidézése szükséges.


27

Korrózióálló acélok szövetszerkezete A vasnak a krómmal és a nikkellel alkotott szilárd oldatai közé tartoznak a korrózióálló (rozsdamentes, INOX, STAINLESS), a saválló és a hőálló acélok. A korrózióállóság biztosításához nagy tisztaság (szennyező elemektől való mentesség, finomszemcsés állapot, homogén szövetszerkezet (ausztenites, ferrites) és az ún. rezisztenciahatárok által megszabott passziváló ötvöző mennyiség (pl. min. 12% Cr , vagy 18% Cr + 8% Ni = 18/8) adagolása szükséges, nagyon alacsony Ctartalom mellett).

Schäeffler-diagram

A Schäeffler-diagramból kiválaszthatók a megfelelő összetételű ötvözetek ill. ezek hegesztéséhez szükséges hozaganyagok is. A diagram használatához az ún. ferritképző ötvözök (Cr, Mo, Si, Nb) Cregyenértékét ill. az ún. ausztenitképző ötvözők (Ni, C, Mn) Ni-egyenértékét kell alapul venni. (C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

28

Ausztenites korrózióálló acélok hőkezelése Oldó hőkezelést követő gyorshűtéses "befagyasztás" alkalmazható az ausztenites korrózióálló acélok homogenitását megbontó, így korróziós érzékenységét növelő króm-karbid kiválások ill. rendezett rácsú ún. szigma-fázis kiválások megszüntetésére is.


29

Ausztenites korrózióálló acélok hegesztéskori szerkezetváltozása


30

(C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II

Recommend Documents