HŐKEZELÉS BMEGEMTAGM3
Dr. Dévényi László Anyagtudomány és Technológia Tanszék
Hőkezelés: szilárd halmazállapotú anyagon végzett, szándékozott anyagtulajdonságokat biztosító technológia, amit célszerűen megválasztott hőmérséklet – idő programmal érünk el. Kémiai, mechanikai és fizikai technológiákkal is kombinálható. Szilárdság – szívósság – alakíthatóság. Speciális tulajdonságok ... Az ötvözetek tulajdonságai szövetszerkezettől, szemcsemérettől függenek, ezek egyensúlyi, vagy metastabilis állapotait kell előállítani. Minden hőkezelő eljárás jellemezhető (T-t) diagrammal, jellemző részei: felmelegítés, átmelegítés, hőntartás, hűtés. 2
3
Hőkezelő eljárások osztályozása Az alkalmazott módszer szerint: termikus termokémiai termomechanikus Hatókör szerint: teljes keresztmetszetre kiterjedő felületközeli rétegre kiterjedő hőkezelések
4
Hőkezelések az elérendő tulajdonságok szerint Alakadó tulajdonságokat javító izzítások: Feszültségcsökkentés ; Újrakristályosítás - lágyítás ; Szferoidizálás ; Normalizálás. Megkívánt tulajdonságokat biztosító hőkezelések: szilárdság-keménységnövelők: tömbi vagy felületi edzés, termokémiai-fizikai kezelések szívósságnövelők: nemesítés, szabályozott hűtés (pl. bainites szövetűre) Felhasználási és gyártmánytípus szerinti osztályozás: Szerszámacélok, öntöttvasak, nemvasfémek, rugók, fogaskerekek, hegesztett szerkezetek, stb. 5
Hőátvitel, hőforrások Kémiai reakcióhő: gáztüzelés (faszén), közvetlen vagy sugárzócsöves Elektromos áram: fémötvözet, kerámia, grafit ellenállásfűtéssel direkt ellenállásfűtés a munkadarabon átfolyó árammal indukciós hevítés Nagy energiájú sugárzás: lézer-, ion-, elektronsugaras
6
Hőátadás Hőátadás a munkadarab felületén, majd hővezetés Konvekció (<300 oC) és hősugárzás f(T)→ 800 oC-on ≈80% ↓ Gáz-folyadék áramlás a munkadarab felületén f(v,p,gőz) Hősugárzás vákuumban is! f(felületi állapot, T) Hővezetés f(c, ρ, λ, koncentráció) fajhő, sűrűség, hővezető képesség mindegyik f(T) és fázisátalakulási látens hő 7
Hővezető képesség, hőmérséklet
8
A felmelegítési, hőntartási időszükséglet a munkadarab alakjától, és a rakásolás módjától is függ, tapasztalati adatok, irányelvek szerinti becslések (szabványok).
9
Közvetlenül Tk hőmérsékletű kemencébe helyezéssel
Hideg kemencében való felfűtéssel
10
Austenitesítési diagram, C=0,7%
11
Hűtési sebesség, α hőátadási tényező Hűtési módszer
α [W/m2, K] tájékoztató érték
Kemencével együtt
15
Nyugvó levegő (normalizálás)
30
Áramló levegő (elégetés veszélye!!!)
40
Levegővel fúvott vízpermet
500
Edzőolajok Víz, adalékolt víz
550 - 650 3000 - 4000 12
Anyagtranszport a munkadarab felületén Elem
Diffúzió iránya
Eljárás neve
Karbon
→ munkadb. felé Cementálás ← munkadb. felől Dekarbonizálás Neutrális közeg ↔
→ munkadb. felé Nitridálás Nitrogén ← munkadb. felől Denitrálás ↔ Oxigén
→ munkadb. felé Oxidálás, revésedés ← munkadb. felől Dezoxidálás Revementes (fényes) izzítás ↔ 13
Reveképződési viszonyok f(O2, H2O, CO2 koncentráció) levegő, füstgáz, védőgáz ≈ semleges hatású: H2, N2, vákuum Fe3O4 (magnetit) – 570 oC – FeO (wüstit) Fe + H2O ↔ FeO + H2
és
Fe + CO2 ↔ FeO + CO
Következmények: • hűtéskor fajtérfogat növekedés → lepattogzó, laza reve • fémveszteség + revétlenítési költségek • szerszámkopás • rossz felületminőség • méretpontosság nem tartható 14
Dekarbonizálási viszonyok [C] + 2H2 ↔ Fe + CH4 [C] + CO2 ↔ Fe + 2CO [C] + H2O ↔ Fe + CO + H2 A folyamatok sebessége f(C és egyéb ötvöző koncentráció) Következmények: • kisebb C tartalmú, puhább felületi réteg • ebben a rétegben a kifáradási határ csökken • méret ráhagyás anyagköltsége • forgácsolás költsége Védőgáz: N2, N2+földgáz, N2+metanol, N2+H2, szabályozott C potenciálú gázkeverékek, vákuum 15
Felületi, termokémiai kezelések Reakcióközeg: szilárd, folyékony, gáz (mindig gáz!) Gyakori diffundáló közegek: Karbon (cementálás), nitrogén (nitridálás), bór (boridálás), alumínium (alitálás), króm (kromálás), … Karbon + nitrogén együtt: (nitrocementálás, karbonitridálás) Részfolyamatok: • ötvözőelem ion képződése a reakcióközegben, • ötvözőelem ion diffúziója a reakcióközegben, • ötvözőelem ion -fém határfelületi reakciók, • ötvözőelem diffúziója az ötvözetben, • reakciók az ötvözetben (szilárd oldat, fémvegyület). 16
Sajátfeszültség - repedés - alakváltozás ∆T a mag és a felület között → ∆ hőtágulás → Hooke σ → → belső feszültség → a végén maradó feszültség ↓ hevítéskor belső, hűtéskor felületi repedést okozhat. Maradó feszültség következményei: • Fáradási előterhelést jelent • Méret és alakváltozások a hőkezelés során • Méret és alakváltozások forgácsoláskor • Feszültségkorrózió • Fizikai tulajdonságok változása (mágneses, villamos...) • Belső feszültség ↔ melegfolyáshatár Megeresztés: εkarbid, martensit V↓ ; maradék austenit V↑ 17
Feszültségcsökkentő hőkezelés Célja: a maradó feszültségek leépítése a melegfolyáshatárig (hegesztés, öntés, kovácsolás) Elve: a folyáshatár 300 Co felett rohamosan csökken (acél). Módja: hőntartás legfeljebb 500-600 Co-on néhány óráig, majd lehűtés kemencében. Jellemzői:
nincs szövetszerkezeti változás, nincs újrakristályosodás, maradó feszültség a hőntartási folyáshatár. 18
Feszültségcsökkentő hőkezelés
19 19
Feszültségcsökkentő hőkezelés
20
Szferoidizálás
Szabad levegőn is lehet!
21 21
Lemezes perlit - szferoidit
22
Normalizálás Célja: finomszemcsés, szívós, feszültségmentes szövet létrehozása Elve: az acél finomszemcsés és ezáltal szívós lesz ha az austenit-mező alsó tartományából lassan hűtjük Módja: hőntartás ≈800 Co-on ≈1 óráig, lehűtés szabad levegőn (gyorsabb, mint kemencében ↔ ∆egyensúly). Jellemzője: α→γ→α fázisátalakulások Szövetszerkezete finomszemcsés, közel azonos méretű krisztallitokkal, perlit lemezvastagsággal 23
Normalizálás
24 24
Edzés Célja: kemény, martenzites szövet létrehozása Elve: austenitből, kritikusnál nagyobb hűtési sebességgel hűtve γ→α diffúziómentes átalakulás, intersztíciós C, N, B atomok Módja: hőntartás 800-1000 Co-on ≈0,5 óra, hűtés vízben, vagy olajban. Ezután ≈200 Co-on megeresztés (εkarbid) a ridegség csökkentése érdekében Jellemzői: van szövetszerkezeti átalakulás, van fázisátalakulás, lehűtéskor nem diffúziós a folyamat Szövetszerkezet: tűs, megeresztett martensites, nagy nagyításban εkarbidos (ELMI) 25
Edzett szövetszerkezet kialakulási feltételei Az acél C-tartalma legalább 0,2% legyen Hűtés előtt austenites legyen az acél A hűtés sebessége nagyobb legyen az alsó kritikus hűtési sebességnél A martensit keménysége f(austenit szilárd oldat C) A túlhűtés csökkenti a maradék austenit arányát (méretváltozás, vetemedés) 26
Nemesítés Edzés
Megeresztés 27
27
Betétedzés, cementálás Célja: kemény felületi réteg létrehozása és szívós belső mag Elve: a kis C tartalmú acél (C<0,2%) felületi rétegét cementáljuk (C ≈0,8%), így az edzhetővé válik Módja: cementálás: karbont leadó közegben izzítás austenites mezőben 8-24 óráig, majd edzés és megeresztés Jellemzői: ötvöző hőkezelés, felületi kéregben C tartalom ↑ Szövetszerkezet: kéregben megeresztett martensit, magban ferrit, perlit (megeresztett bainit) 28
Betétedzett fogaskerék
29 29
Nemesítés Célja: szívós szövet létrehozása Elve: edzés+megeresztés Módja: hőntartás 800-1000 Co-on legfeljebb 0,5 óráig, hűtés vízben, vagy olajban, majd kb. 600 Co-on megeresztés Szövetszerkezet: Megeresztett martensit, εkarbid Kisebb keménységű és szilárdságú, mint a martensit, de szívós (nagy ütőmunka és alakváltozó képesség)
30
Nemesítés
31 31
Kiválásos keményedés Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat
KRÁLLICS
Feltételek (binér rendszerben) • Az egyik alkotó szilárd állapotban korlátoltan, de jelentős mértékben oldódik a másikban. • A oldódás mértéke a hőmérséklettel csökken. • Az oldó fém lágy és szívós. • A kiváló fázis kemény és szilárd. • A kiválás kezdetben koherens. Példák: Cu-Al, Cu-Be, Cu-Sn, Mg-Al, Al-Ag, Ti-Al
32
Kiválásos keményítés folyamata Hőmérséklet
T
A
Homogenizálás
α
Edzés Öregítés
koncentráció
Mesterséges és természetes öregítés
idő
AmBn
β Eredeti
Edzett
Öregített
33
Kiválások szerkezete Zóna – néhány atom vastagságú oldott atom rétege a mátrixanyag meghatározott kristálytani síkján; β” – vékony, korongszerű, a mátrixhoz koherensen csatlakozó, az egyensúlyitól eltérő összetételű fázis; β’ – korongszerű, a mátrixhoz szemikoherensen csatlakozó, az egyensúlyitól eltérő összetételű fázis; β – a mátrix kristálytani szerkezetétől eltérő, ahhoz inkoherensen csatlakozó egyensúlyi összetételű fázis. koherens inkoherens
34
Keménység
Keménységváltozás folyamata Koherens kapcsolat zónák
β’
β” semikoherens β inkoherens
Kiválásos keményedés ∆σ = 2 G ε C Idő logaritmusa 35
Újrakristályosodás
KRÁLLICS
1. A többlet intersztíciós atomok eltűnése. 2. Intersztíciós atomsorok eltűnése. 3. Páros üres rácshelyek eltűnése. 4. Üres rácshelyek eltűnése. 5. Diszlokáció sűrűség csökkenése, átrendeződése (poligonizáció). 6. Újrakristályosodás (csíraképződés, növekedés). 7. Szekunder újrakristályosodás.
36
Megújulás, újrakristályosodás, szemcsenövekedés Alakított szerkezet
sárgaréz
37
Újrakristályosodás, csíraképződés Al-Mg ötvözet
Heterogén tartományok, Szemcsehatáron, második fázisok környezetében, nagy orientáció különbség csúszási kötegek tartományában és nagy diszlokáció sűrűség 38
Az újrakristályosodás folyamata
Újrakristályosodott hányad 1 y
szemcseütközés
(
y = 1 − exp − kt n r=
0.5 0 Inkubáció Csíraképződés
Avrami egyenlet
t0.5 log (t)
1 t0.5
)
− az átalakulás sebessége
⎛ Q ⎞ r = Aexp⎜ − ⎟ RT ⎝ ⎠
Szemcsenövekedés
39
Alakváltozás hatása Rekrisztallizált hányad, %
Szemcsenagyság, µm
1
idő, s
alakváltozás
40
Rekrisztallizált hányad, %
Alakváltozási sebesség hatása 1
Az alakváltozási sebesség növelése a rekrisztallizáció sebességének növelését eredményezi.
idő, s
41
Alumínium teljes rekisztallizációs diagramja k ep22
42
Hideg- és melegalakítás • Hidegalakítás: az alakítás olyan hőmérsékleten megy végbe, ahol a tulajdonságváltozás hatása megmarad. • Melegalakítás: az alakítás olyan hőmérsékleten megy végbe, ahol a tulajdonságváltozás hatása megszűnik (párhuzamosan zajló újrakristályosodás). Thideg < Tújrakristályosodási < Tmeleg Tmeleg ~ 0,5 homológ hőmérséklet felett (időszükséglet) 43
A rekrisztallizáció törvényszerűségei • Kritikus (kismértékű) alakváltozás kell a rekrisztallizáció elindításához (potenciálkülönbség). • A rekrisztallizáció hőmérséklete csökken, ha a hevítés időtartama növekszik. • A rekrisztallizáció hőmérséklete csökken az előzetes alakítás mértékének növekedésével. • A rekrisztallizált szemcse nagysága az alakváltozás mértékének növekedésével csökken. • Tiszta fémek könnyebben újrakristályosíthatók, mint az ötvözetek. • Adott nagyságú alakváltozás esetén a rekrisztallizáció hőmérséklete nő: – ha a kezdeti szemcsenagyság nagyobb, – az alakítás hőfokának növelésével. 44
A fázisátalakulás időbeli lefolyása KRÁLLICS
Az Avrami egyenlet a fázisátalakulást írja le: 1 y 0.5 0 Inkubációs idő
(
Állandó T t0.5
)
y = 1 − exp − kt n 1 r= − az átalakulás sebessége t0.5
⎛ Q ⎞ r = Aexp⎜ − ⎟ ⎝ RT ⎠ log (t) Az átalakulás időbeli előrehaladása
45
A γ-α átalakulás időszükséglete (C görbe) Hőmérséklet
A1 T1
∆T
túlhűtés hatása C-görbe
T3 T2
diffúzió hatása t3
t2
t1
log t
A túlhűtés azonos módon befolyásolja a kristályosodási képességet és a szabadentalpia változását, csökkenti az átalakulás kezdetének időpontját. A diffúziós tényezőre a hőmérséklet ellentétes módon hat. Minél kisebb a 46 hőmérséklet, annál hosszabb az átalakulás ideje.
Eutektoidos acél izotermikus átalakulási diagramja (TTT) γ γ γ γ
800 T(°C)
Ausztenit (stabil) A
P
100% perlit
600
100%bénit
γ γ
γ
400
t
%
103
100
10
50%
1 Perlit mennyisége 0
Ms 0%
10-1
Perlit/bénit határ
B
A
200
A1
105 Idő (s)
De: maradék austenit! 47
Perlites átalakulás Ausztenit (γ) szemcsehatár
Cementit (Fe3C) α α γ α α α α
Szénatomok diffúziója
Ferrit (α)
α
γ
γ α
ausztenit %
Perlit %
Perlit növekedési Csíraképződéssel irány lejátszódó 0 100 600°C diffúziós folyamat. 50 ∆T nagy650°C 50 675°C ∆T kicsi 100 0 A reakciósebesség 1 10 103 104 a túlhűtéssel nő (∆T). idő (s)
α
γ
48
Perlit szerkezete Ttransf közvetlenül az A1 hőmérséklet alatt: nagyobb T, gyorsabb diffúzió. 10 µm
Ttransf jóval az A1 hőmérséklet alatt: kisebb T, lassúbb diffúzió.
Kisebb ∆T, durvább lemezek
Nagyobb ∆T, finomabb lemezek 49
Bénites átalakulás 800 T(°C)
Ausztenit (stabil) A 1
A
P
600 400
Alsó bénit
Ms %
103
100
10
50%
0%
10-1 1 Bénit mennyisége
B
A
200
Perlit/bénit határ Felső bénit
105 t
Idő (s)
50
Bénit szerkezete Fe3C
Felső bénit Martenzit
Alsó bénit
Cementit
γ α Ferrit
Martenzit Cementit
Ferrit
200-350 ˚C 350-550 ˚C Vékony ferrit lemezek és nyújtott Ferrittűk és hosszú cementit részecskék elegye cementit részecskék elegye Az átalakulás sebességét alapvetően a diffúzió (kevésbé a csiraképződés) befolyásolja. A viszonylag kis hőmérséklet miatt nagyon finom struktúra jön létre. 51
Szferoidit keletkezése 800 T(°C)
Ausztenit (stabil) A
P
600
A1
α (ferrit)
Szferoidit
400
%
103
100
10
50%
10-1
Ms 0%
200
Fe 3C (cementit)
B
A
105 Idő (s)
60 µm
Hosszú idő alatt a perlit/bénit szerkezete átalakul (diffúzió) és apró Fe3C gömbök jönnek létre a ferrit mátrixban. 52
Martenzites átalakulás Kezdeti homogén fázisból (γ) az átalakulás során csiraképződés nélkül martensit szövet (m) keletkezik. Nagy lehűlési sebesség esetén jön létre. Diffúzió nélküli átalakulás.
400
Ausztenit (stabil) A 1
A
P
0% M 50% M 90% M
B
A
Ms 200 10-1 10 Martenzit 0.5 mennyisége
103
105
s
60 µm
800 T(°C) 600
Martenzit tűk Ausztenit 53
Ms és Mf hőmérséklet széntartalom függése T
G O S P Tűs martenzit Tűs+lemezes Ms Lemezes martenzit Mf 0.6
1.0
C%
54
Hipo- és hipereutektoidos acél izotermikus átalakulása Ausztenit (stabil)
800 T(°C)
Ferrit A
600
A3 A1 800 T(°C)
A
200 10-1
Cementit A
600
P
400
Ausztenit (stabil)
B
A1
P
400 A
Ms
B
Ms M 103 105 Idő (s) Proeutektoidos ferrit
10
200 10-1
M 103 105 Idő (s) Proeutektoidos cementit 55
10
Eutektoidos acél folyamatos átalakulása 800 T(°C)
Ausztenit (stabil) A 1
A
Perlit folyamatos átalakulásának kezdete vége
600 400 Ms Kritikus lehűlési 200 sebesség
A
1
10-1
B
2
10
3
103
4
105 Idő (s)
1. Edzés (víz): Martenzit 2. Edzés (olaj): Perlit+bénit+martenzit 3. Normalizálás: finom perlit 4. Lágyítás: durva lemezes perlit 56
• Edzés Ausztenitesítés + hőntartás + gyors hűtés. Martenzites szövetszerkezet előállítása.
• Megeresztés Martenzites szövetszerkezet hőntartása A1-nél kisebb hőmérsékleten, majd lehűtése.
• Lágyítás Ausztenitesítés + hőntartás + nagyon lassú hűtés (kemencével). Lágy, szívós anyag előállítása.
• Normalizálás Ausztenitesítés + hőntartás + levegőn való lehűtés. Finom, egyenletes mikroszerkezet előállítása. 57
Hőkezelések kezdeti hőmérséklete T ˚C 900 800 700
Edzés, normalizálás A3 A1
Acm Lágyítás (edzés)
Szferoidizálás
600
58
Hipoeutektoidos acél folyamatos átalakulása C = 0,45 %
3
2
1
1-edzés 2-normalizálás 3-lágyítás 59
Hipereutektoidos acél folyamatos átalakulása C=1%
1-edzés 2-normalizálás 3-lágyítás 1
2
3
60
Megeresztés MPa
T Tausztenit
A1
Tmegereszt Martenzit
Rm 9 µm
A martenzit ridegségének 1800 és a belső feszültségeknek 1400 a csökkentése. 1000
% 60 50 A 40 30 200 400 600 T (°C) Rp0.2
.
t
Nagyon kisméretű Fe3C részecskék ferrit mátrixba beágyazva. 61
Eutektoidos acél martemperálása 800 T(°C)
Ausztenit (stabil) A
P
600 400
A
Ms 200 átalakulás Mf
A1
Tmeg
B
M
log t
Módosított edzési eljárás, amellyel csökkenteni lehet a hagyományos edzéshez képest a belső feszültségeket és a repedésveszélyt.
62
Eutektoidos acél ausztemperálása 800 T(°C)
Ausztenit (stabil) A
P
600 400 Ms 200 Mf
A
A1
B
átalakulás
log t
Bénit előállítása, amelynek során a szilárdság viszonylag nagy szívósággal párosul, a repedésveszély csökken. 63
Mechanikai tulajdonságok változása a széntartalom függvényében Hiper
keménység HB
Rm 900 Rp0.2
%
Hiper 8100 0
100
300
700
Hipo
A
450 0
200 50
500
Ütőmunka, J
1100
Hipo
Impact energy (Izod, ft-lb)
MPa
00
100
300 0
0.5
1 C%
0
0.5 0 Finomlemezes perlit
1 C% 64
Hipo
Hiper Hipo finom 90 perlit durva 60 perlit szferoidit 30 A%
240 160 80
0
0
1 C%
0.5 600 HB
HB
320
Hiper
0
0.5 C%
szferoidit durva perlit finom 1 perlit
martenzit
400 finom perlit
200 0
0
0.5
1 C%
65
Hőkezelési folyamatok öszegzése Ausztenit (γ)
lassú hűtés
Bénit
α+Fe3C lemezek/tűk
martenzit bénit finom perlit durva perlit szferoidit
Szivósság
Perlit α+Fe3C rétegek Szilárdság
gyors hűtés
közepes hűtés
Általános tendenciák
Martenzit (diffúzió nélküli átalakulás)
megeresztés Megeresztett martenzit
α+ nagyon apró Fe3C részecskék 66
Fogalmak • • • • • • • • • •
Egyensúlyi és nemegyensúlyi átalakulás A nemegyensúlyi átalakulás befolyásoló tényezői A fázisátalakulás Avramiegyenlete Izotermikus átalakulási diagram (TTT) Folyamatos átalakulási diagram (CCT) Inkubációs idő Perlites átalakulás Finom- és durvalemezes perlit Bénites átalakulás Alsó és felső bénit
• • • • • • • • • •
Martenzites átalakulás Bain modell Tűs és lemezes martenzit Edzés Megeresztés Nemesítés Lágyítás Normalizálás Martemperálás Ausztemperálás
67
Nitridekből álló vegyületi „fehér kéreg”
Nitridálás
Nitridált kéreg ötvözetlen acélon
Nitridált fogaskerék Marószer: Oberhoffer68 68
A hűtőközegben végbemenő folyamatok Olyan hűtőközegben, melynek forráspontja alacsonyabb a benne hűtött acél hőmérsékleténél,
Az izzó darab felületén gőzhártya képződik (a munkadarabot a közegtől elszigeteli, a hűtőhatás csökken) A felületen a gőzhártya felszakad a hűtőközeg forrni kezd. A hűtés nagyon intenzív A hőmérséklet további csökkenése miatt a gőzképződés megszűnik, már csak hőelvezetés van. Ez a hőelvonás a hűtőközeg kényszeráramlása miatt 69 69 folyamatossá válik.
Hűtőközegek: edzőolajok • Az olajok hűtő hatása enyhébb, mint a vízé, forráspontjuk is magasabb, emiatt az áramlásos hőátadás magasabb hőmérsékletekre tolódik • A lobbanáspontnak magasnak kell lenni, hogy ne gyulladjon be az olaj (T>140 Co) • A belobbanás elkerülésére az olaj tömege nagy legyen, hogy a hőmérséklete a lobbanáspont alatt maradjon 40-60 Co-al • Az olajok adalékolással javíthatók 70 70
A szerszámacélok hőkezelése Ötvözetlen szerszámacélok • A C tartalmuk a szerkezeti acélok felső határától 0,6 %-tól 1,4 %-ig terjed. • vannak 0,45 és 0,6 % C tartalommal is. • Edzési hőmérsékletük mindig kisebb az Acm-nél (ES vonal). • Ezeket az acélokat a csekély mértékű átedződés jellemzi. • a C tartalom növekedésével az edzés során a maradék ausztenit mennyisége nő. Elérheti a 10-30 %-ot is. 71 71
A szerszámacélok hőkezelése Ötvözetlen szerszámacélok leggyakoribb hőkezelései • lágyítás • normalizálás • edzés illetve az azt követő kis hőmérsékletű megeresztés.
72 72
A szerszámacélok hőkezelése
Ötvözetlen szerszámacélok Lágyítás
73 73
A szerszámacélok hőkezelése
Ötvözetlen szerszámacélok Lágyítás • Ha nincs karbidháló elegendő a 720-740 C°-on végzett lágyítás. • Karbidháló esetén előbb azt oldatba kell vinni (Acm közelében 15-20 perc), majd a kiválást gyors hűtéssel megakadályozni (fúvatott levegő vagy olaj). Ezután a lágyítás, a szemcsés perlit kialakítása elvégezhető • Abban az esetben ha a perlit durva lemezes az ingadoztató lágyítást használjuk. 74 74
Lágyítás
Lágyítás előtt
lágyított
Ötvözetlen szerszámacél C 0,8%
75 75
A szerszámacélok hőkezelése
Ötvözetlen szerszámacélok Normalizálás Célja: • a szövetszerkezet finomítása • A karbidháló megszüntetése Megoldása: Edzési hőmérsékletről 15 perc hőntartás után levegő vagy olaj hűtés (nagyobb darabok) 76 76
Ötvözetlen szerszámacélok nemesítése
77 77
Hidegalakító szerszámacélok Mangánötvözésű hidegalakító szerszámacélok
Edzéskor A3 hőmérséklet fölé, 750-780 C°-ra hevítik lassabban, mint az ötvözetleneket, majd anyagvastagságtól függően 3-30 perc hőntartás után olajban, esetleg sófürdőben hűtik.
78 78
Króm-wolfram ötvözésű hidegalakító szerszámacélok
Az ötvözők A3 hőmérsékletnövelő hatása miatt nagyobb hőmérsékletre hevítik (800-900 C°) A hőntartás a karbidok oldódását is elősegíti. Az edzési hőmérsékleten a hőntartás rövid (5-10 perc). A lehűtés olajban vagy sófürdőben történik. Ezt követi a 200-230 C°-os megeresztés
79 79
Krómmal erősen ötvözött szerszámacélok
Ledeburitos szerkezetűek, mert a 11-13%Cr a γ mezőt 1 % C alá szűkíti. a karbidok oldatba vitele miatt nagy az edzési hőmérséklete
80 80
Melegalakító szerszámacélok
81 81
Melegalakító szerszámacélok
82 82
Króm mangán alapú ausztenites acélok
83 83
Plazmatechnológia, anyagtudományi alkalmazások
84
Al2O3 gömbösítése Kereskedelmi
Plazmában kezelt
85
Különféle nanoporok előállítása
86
Si3N4 nanoporok előállítása
500 nm
87
Fullerén-korom előállítása grafitporból
Fullerén-korom Dm=25 nm Kihozatal: 85% Fullerén kihozatal: 6%
88
Hivatkozás: Trampus Péter
GYORS NEUTRONOK fématomok
Elsődleges sugárkárosodási folyamatok (~10-15 – 10-12 s)
rugalmas ütközés Frenkel párok
rugalmatlan ütközés elmozdulás kaszkádok
nukleáris reakciók
diszlokáció sűrűség növekedése, diffúzió képesség növekedése
Károsodás halmozódása (~10-10 – 109 s)
Mechanikai tulajdonságok változása
mátrix károsodása (diszlokáció hurkok, fürtök…)
mátrix precipitációs keményedése (Cu, Mn, Ni, P…)
mátrix szilárdság növekedés, szívósság vesztés
szemcsén belüli és szemcsehatáron történő szegregáció (P)
szemcsehatár menti elridegedés
89
Hivatkozás: Trampus Péter
Hőkezelés – újra-elridegedés
Átmeneti hőmérséklet eltolódás
≈600oC, ≈1 óra ; vakancia koncentráció
Hőkezelés ∆Tk1 Laterális eltolás
Első besugárzás
Második besugárzás F1
F2
Fluencia
90
Védőgázas hőkezelő kemencesor Hőkezelőkemence
típusok
Képeket berakni
91
Aknás kemencék
92
Vákuum kemence
93
Vákuum kemencék
94
Vákuum kemence (alsó berakás)
95
Ipsen védőgázas kemencesor
96
KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Anyagtudomány és Technológia Tanszék MTA-BME Fémtechnológiai Kutatócsoport 1111 Budapest, Bertalan Lajos u. 7. MT épület Tel.: +36 1 463 2954 ; +36 1 463 1234 Fax: +36 1 463 1366 E-mail:
[email protected] www.att.bme.hu
97
