FÁZOVÉ PŘEMĚNY Hlediska: termodynamika (velikost energie k přeměně) kinetika (rychlost nukleace a rychlost růstu = celková rychlost přeměny)
mechanismus
difúzní bezdifúzní
Austenitizace Vliv: parametry ohřevu výchozí struktura chemické složení
Ocel 3Cr1Mo /výchozí struktura: 2-globulární perlit; 4-sorbit; 6-martenzit; austenit: homogenní Ah; nehomogenní An;/
Austenitizace Schéma růstu zrna eutektoidní oceli
Růst zrna
hrubozrnné oceli jemnozrnné oceli
Přehřátí oceli Spálení oceli
( 1 - jemnozrnné; 2 - hrubozrnné /velikost zrna: Dp - perlitu, DA - austenitu/)
Proeutektoidní fáze mezi A3 (Acm) a A1 morfologie
alotriomorfní částice Widmannstättenovy desky idiomorfní částice
Perlitická přeměna Difúzní přeměna probíhá v eutektoidním bodě vedoucí fází cementit mechanická směs (obvykle lamelární) feritu a cementitu vliv přechlazení na mezilamelární vzdálenost
Martenzitická přeměna Bezdifúzní přeměna střihový mechanismus
(homogenní a nehomogenní deformace)
martenzit = přesycený tuhý roztok uhlíku v železe α mřížka tetragonální
Martenzitická přeměna mechanismus nukleace a růstu zbytkový austenit
Bainitická přeměna rysy martenzitické (střihové) i perlitické (difúzní) přeměny intersticiální difúze možná, substituční nepatrná vedoucí fází ferit bainit = nelamelární feriticko-karbidická směs
Transformační diagramy IRA
ARA
ŽÍHÁNÍ Význam a - ke snížení pnutí b - rekrystalizační c- na měkko d - homogenizační e - normalizační
Žíhání bez překrystalizace Pouze strukturní přeměny ne fázové
rozpad nerovnovážných fází odpevňovací pochody změna rozpustnosti uhlíku a dusíku změna morfologie fází
ke stabilizaci rozměrů umělé stárnutí ocelí ke snížení pnutí rekrystalizační na měkko (sferoidizační) rozpouštěcí (austenitizační) stabilizační
Žíhání ke snížení zbytkových pnutí Teplota závislá na požadovaných mechanických vlastnostech pomalé ochlazování z žíhací teploty
Žíhání na měkko Převod lamelárního perlitu na globulární postupy žíhání stupeň sferoidizace
Rekrystalizační žíhání Obnovení tvárných vlastností rekrystalizační diagram (měkká ocel: 0,08 %C, 0,13 %Mn, 0,02 %Si)
CuZn36 tvářená a žíhaná
Žíhání rozpouštěcí a stabilizační (zabránění mezikrystalové korozi) Rozpouštěcí (austenitizační) rozpuštění karbidických fází a zabránění jejich vylučování (cca 1050 až 1150 °C) / voda
Stabilizační vylučování stabilních karbidů (cca 800 až 850 °C)
Žíhání s překrystalizací Účel
Druhy žíhání
zajištění zvýšení rovnoměrnosti struktury a homogenity chemického složení
normalizační základní homogenizační (difúzní) k zhrubnutí zrna izotermické
Normalizační a základní žíhání Ohřev:
30-50°C nad Ac3 resp. (Acm)
Normalizační
Základní
Ochlazování: klidný vzduch
Ochlazování: v peci (řízené)
nadeutektoidní oceli
Žíhání izotermické vlastnosti dány výší teploty izotermické přeměny omezení použití
Žíhání homogenizační a pro zhrubnutí zrna Homogenizační (difúzní) zrovnoměrnění chemického složení (dendritická segregace)
Ohřev: 1000 - 1200°C Ochlazování: pomalé v peci
Pro zhrubnutí zrna nízkouhlíkové oceli křemíkové oceli Ohřev: 950 - 1100°C Ochlazování: obvykle v peci
Kalení Kalící teploty
Teploty martenzitické přeměny
Druhy kalení
1 - základní (nepřetržité); 2 - lomené; 3 - termální; 4 izotermické (bainitické)
Kalení se zmrazováním zmenšení množství zbytkového austenitu stabilizace používaná prostředí
Popouštění Stadia: I. - do cca 200 0C - rozpad tetragonálního martenzitu na ε karbid Fe2C a nízkouhlíkový (kubický) popuštěný martenzit
II. - 200 až 300 0C - rozpad zbytkového austenitu na strukturu bainitického typu (zvětšení objemu) III. - nad 250 0C - vzniká rovnovážný Fe3C a nízkouhlíkový martenzit se mění na a ferit - sorbit - výrazná změna vlastností IV. - nad 500 0C - hrubnutí částic cementitu - u legovaných ocelí - difúze substitučních prvků - precipitace specielních karbidů (sekundární tvrdost)
Vliv teploty a doby popouštění Charakter popouštění závislý na složení austenitu Popouštěcí parametr (Hollomon, Jaffe)
T - absolutní teplota /K/; t - doba popouštění /s/; C - konstanta (obvykle 12 až 20)
Popouštěcí křehkost
nízkoteplotní popouštěcí křehkost (nevratná trvalá) 250-400 °C; precipitace cementitu -
vysokoteplotní popouštěcí křehkost
(vratná) - okolo 550 °C; izotermická i anizotermická složka - segregace nečistot -
1 - obecná křivka popouštění; 2 - nízkoteplotní popouštěcí křehkost; 3 - vysokoteplotní popouštěcí křehkost
Povrchové kalení Dle zdrojů a způsobů ohřevu: kalení plamenem indukční kalení kalení v lázních (ponorné)
kalení vysokoenergetickými zdroji (laser)
Kalící teploty
Povrchové kalení Oceli 0,4 - 0,5 %C
Ocel 0,5 %C zušlechtěná na: 1-1750 MPa, 2-1400 MPa, 3-1000 MPa
výchozí struktura
(homogenizace, popouštění)
kalící teplota hloubka kalené vrstvy deformace
Druhy povrchového kalení dle způsobu přivádění tepla
jednorázové
za klidu přerušované (integrační)
postupové
přímočaré za otáčení se švem ve šroubovici
Jednorázové kalení Za klidu
Za otáčení (integrační)
Postupné kalení Přímočaré
vlivy na hloubku kalení kalení více hořáky
Postupné kalení Se švem
Za otáčení
Povrchové kalení plamenem Nejčastěji kyslíkoacetylenový plamen výhody nevýhody
Povrchové kalení indukčním ohřevem Přibližný výpočet hloubky
/cm/ f - frekvence /cykl.s-1/; t - doba ohřevu /s/
Induktory Účinnost ohřevu činitel vazby induktoru I2/I1 - poměr indukovaného a indukujícího proudu; L2/Lio - poměr indukčnosti dráhy indukovaného proudu a indukčnosti prázdného induktoru Vazba: A - těsná (0,7-0,85); B - střední (0,5-0,7); C - volná (0,4-0,6); D - volná (0,3-0,5)
Povrchové kalení v lázních
ponorné kalení kalení způsobem Ac1 způsobem O-Ce kalení v elektrolytu
Doba pro dosažení vhodné vrstvy a - BaCl2-KCl 1100 °C; b - litinová 1250 °C; c - bronzová 1100 °C;
Laserový ohřev obvykle bez ochlazovacího média
Kalení po natavení (z kapalného stavu)
P - výkon paprsku /kW/; D - průměr paprsku /mm/; v - rychlost pohybu paprsku /mm.s-1/;
Tepelné zpracování konstrukčních ocelí Tř. 10, 11 - nezaručené Tř. 12 - 16 (převážně) chemicko-tepelné zpracování zušlechťování
(prokalitelnost, odolnost proti popouštění)
Tepelné zpracování nástrojových ocelí a- 19192; b- 19436; c- 19800;
Odlišnosti: vyšší obsah C a legur nižší tepelná vodivost změna kalících teplot možnost sekundární tvrdosti
Tepelné zpracování rychlořezných ocelí
Tepelné zpracování bílé litiny
kalení temperování
s černým lomem s bílým lomem perlitická
Temperovaná litina s černým lomem
Temperovaná litina s bílým lomem
Temperovaná litina perlitická
Žíhání grafitických litin (šedá, očkovaná, tvárná) Druhy žíhání
ke snížení pnutí ke snížení tvrdosti feritizační normalizační
a - na snížení pnutí; b - sferoidizační; c - feritizační; d - na snížení tvrdosti; e - normalizační;
Kalení grafitických litin Druhy kalení
martenzitické izotermické (zušlechťování) povrchové
IRA diagram šedé litiny (2,9 %C, 1,8 %Si, 0,8 %Mn)
