S T R O J N IC K Á P Ř ÍR U Č K A
část 10, díl 8, kapitola 6, str. 1
díl 8, Kalení a popouštění ocelí
10/8.6 K A L E N Í N A M A R T E N Z IT
Kalení na martenzit je ochlazení austenitu nadkritickou rychlostí pod teplotu Ms, kdy se ve výsledné struktuře oceli vyskytuje pouze martenzit a zbytkový austenit. Používá se několika způsobů kalení, které se odlišují způsobem ochlazování.
bfiezen 2004
část 10, díl 8, kapitola 6, str. 2
S T R O J N IC K Á P Ř ÍR U Č K A
díl 8, Kalení a popouštění ocelí
Obrázek kalení na martenzit: a – pfiímé kalení do studené láznû, b – lomené kalení, c – termální kalení
Přímé kalení do studené lázně
Přímé kalení do studené lázně je nejpoužívanější způsob kalení na martenzit a spoč ívá v ochlazení výrobku ohřátého na kalicí teplotu přímo v kalicí lázni, kterou je většinou voda nebo olej. D o přímého kalení se zařazuje i ochlazování mezi dvěma vodou chlazenými kovovými deskami, které se používá v případě ochlazování tenkých plochých výrobků, jako jsou např. pásy, desky, tyč e atd. N evýhodou přímého kalení je vznik velmi vysokého pnutí v materiálu, zvláště při použití vody.
Pov r c h ov é kalení
Povrchové kalení je vytváření martenzitické struktury pouze v povrchové vrstvě výrobku při zachování houževnatého jádra. Provádí se krátkým, ale rychlým ohřevem povrchové vrstvy na kalicí teplotu, aby se vytvořila austenitická struktura jen v malé povrchové vrstvě a teplota vnitřku souč ástky zůstane pod teplo-
bfiezen 2004
S T R O J N IC K Á P Ř ÍR U Č K A
část 10, díl 8, kapitola 6, str. 3
díl 8, Kalení a popouštění ocelí
tou přeměny. Kalením vznikne martenzit pouze z austenitu, jádro zůstává nezakalené. Příkladem mohou být ozubená kola, č epy atd. T ento způsob kalení se používá téměř výhradně jen u podeutektoidních ocelí. U neleg ovaných ocelí lze dosáhnout v důsledku jejich malé prokalitelnosti jen malé hloubky zakalené vrstvy. Při požadavku na větší hloubku zakalené vrstvy se používají oceli slitinové. L omené kalení je vytváření martenzitické struktury dvojí ochlazovací rychlostí za ú č elem snížení vnitřního pnutí. Kalený předmět se prudce ochladí pod teplotu nosu a následně se přenese do jiného ochlazovacího prostředí, v němž se výrobek ochladí pod teplotu Ms dříve, než zač ne vznikat bainit.
L omené kalení
V zhledem k potřebě delších manipulač ních č asů se tento způsob používá jen u ocelí s delšími inkubač ními dobami bainitických přeměn, tj. u ocelí leg ovaných. T ermální kalení je vytváření martenzitické struktury prudkým ochlazením do lázně o teplotě jen o málo vyšší než je Ms. Po výdrži na této teplotě, která musí být kratší, než je doba zač átku bainitické přeměny, se předmět z lázně vyjme a rychle ochladí pod teplotu Ms. V ýsledkem je martenzitická struktura s minimálním pnutím. T aké tento způsob se používá u ocelí leg ovaných, které mají delší inkubač ní doby vzniku bainitu.
T er mální kalení
T ermomechanické zpracování (T MZ ) je kombinace trvalé deformace v oblasti austenitu a kalení na martenzit, které spoč ívá v deformaci oceli těsně před přeměnou austenitu na martenzit, jak je vyznač eno na obrázku. D eformace může proběhnout:
T er momec h anic ké zp r ac ov ání
bfiezen 2004
část 10, díl 8, kapitola 6, str. 4
S T R O J N IC K Á P Ř ÍR U Č K A
díl 8, Kalení a popouštění ocelí
a) v oblasti stabilního austenitu těsně před zač átkem ochlazování. J de o vysokoteplotní termomechanické zpracování (V T MZ ); b) v oblasti nestabilního austenitu při teplotě o málo vyšší, než je teplota Ms. J de o nízkoteplotní termomechanické zpracování (N T MZ ). V ýsledkem termomechanického zpracování je u ocelí zvýšení meze pevnosti a nárazové práce oproti hodnotám dosahovaným u stejných ocelí klasickými způsoby kalení a odstranění nízkoteplotní popouštěcí křehkosti. D ůvodem zvýšení mechanických hodnot je zvýšení hustoty dislokací vzniklých tvářením a jejich zachováním do doby zakalení dříve, než mohla proběhnout rekrystalizace. T
bfiezen 2004
Obrázek p rÛ bû h u V T M Z a N T M Z :
S T R O J N IC K Á P Ř ÍR U Č K A
část 10, díl 8, kapitola 6, str. 5
díl 8, Kalení a popouštění ocelí
U některých speciálních výrobků (např. pásů) z podeutektoidních ocelí je možné získat souč asně dostateč ně vysokou pevností i plasticitu tvz. č ásteč ným zakalením, kterým vznikne struktura skládající se ze směsi martenzitu a feritu. M artenzit zajistí pevnostní hodnoty, ferit pak plastické hodnoty vzniklé struktury.
Č ásteč né kalení na mar tenzit
V znik této struktury je podmíněn ohřevem do dvojfázové oblasti -feritu+ austenitu, která se vyskytuje mezi teplotami A1 a A3. Poměr množství vzniklého martenzitu z austenitu k množství -feritu v zakalené je urč en pákovým pravidlem. T eplota ohřevu je jen málo nad teplotou A1. V yšší obsah C nebo vyšší teplota ohřevu zvyšuje poměrné množství austenitu před kalením, a tím i procentuální obsah martenzitu ve struktuře – viz diag ram F e -F e 3C. T ímto způsobem se vyrábějí např. pásy válcované zastudena o pevnostech nad 10 0 0 M Pa a tažnostech vyšších, než by se dosáhlo válcováním uhlíkových ocelí zastudena (A 5 ,6 5 = min. 8 % ).
bfiezen 2004
část 10, díl 8, kapitola 6, str. 6
díl 8, Kalení a popouštění ocelí
bfiezen 2004
S T R O J N IC K Á P Ř ÍR U Č K A
