Číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0514
Číslo a název šablony klíčové aktivity
III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT
Tematická oblast
Strojírenská technologie, vy_32_inovace_MA_22_17
Autor
Ing. Martin Sadílek
Ročník
2.
Obor
Nástrojař, Obráběč kovů
Datum
16. 01. 2013
Anotace
Prezentace nové látky – Povrchové kalení. Popuštění a zušlechťování
Použité zdroje a odkazy: SAMSON00. commons.wikimedia.org [online]. [cit. 16.1.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ferrit-perlit_500x.jpg METALLOS. cs.wikipedia.org [online]. [cit. 16.1.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Steel_035_water_quenched.png DORAZIL, Eduard a kol. Nauka o materiálu I. Brno: SNTL, 1986, ISBN 411-33681. DORAZIL, Eduard a kol. Nauka o materiálu II. Brno: Rektorát VUT Brno, 1987, ISBN 55-589-87. HLUCHÝ, Miroslav, Oldřich MODRÁČEK a Rudolf PAŇÁK. Strojírenská technologie 1-2. díl. 3., přeprac. vyd. Praha: Scientia s.r.o., 2002. ISBN 80-7183-265-0.
http://www.zlinskedumy.cz
7. Povrchové kalení Kalení povrchové vrstvy do hloubky 0,5 – 5 mm, v jádru součásti zůstává původní struktura (houževnatá)
tvrdost [HRC]
Průběh tvrdosti v zakalené vrstvě
Postup povrchového kalení:
1. Rychlý ohřev na kalící teplotu (až 200°C nad Ac3 )
60
2. Krátká výdrž – austenitizační teplota jen do potřebné hloubky
40
3. Ochlazení nadkritickou rychlostí
20 0 1
3
5
7
9 vzdálenost od povrchu [mm]
4. Popouštění
7.1 Oceli pro povrchové kalení Přímokalitelné oceli s obsahem 0,45 – 0,6 % C
Nelegované oceli třídy 12 ( 12 040, 12 050, 12 060)
Vybrané legované oceli s vyšším obsahem uhlíku
Velmi vhodné jsou zušlechtěné oceli s výchozí jemnozrnnou strukturou
Méně vhodné jsou oceli třídy 11 s nezaručenou spodní hranicí obsahu uhlíku
7.2 Povrchové kalení plamenem rychlý ohřev hořákem (kyslík-acetylen / 3200°C, kyslík-propan. / 2650°C) za hořákem okamžité ochlazování vodní sprchou metod vhodná pro rozměrnější jednoduché dílce – hřídele, lišty, velká ozubená kola, železniční kola, vodící plochy loží obráběcích strojů levné zařízení s možností automatizace, vhodé i pro malosériovou a výrobu. Jednorázové kalení
Postupné kalení
Kompletní ohřev a následné ochlazení v lázni nebo sprchou, hořák a součást v klidu nebo Ohřevvzájemném i ochlazení pohybu probíhají postupně, rotační součásti se otáčejí pod kombinovaným hořákem, u rovinných koná hořák se sprchou přímočarý pohyb, v = 50 – 500 mm/min.
7.3 Povrchové kalení indukční součást umístěna v induktoru – měděná trubka ve tvaru smyčky chlazená vodou povrch dílce je ohříván indukovanými vířivými proudy zdrojem střídavého proudu pro induktor je vf generátor s kmitočtem až 500 kHz
čím je větší frekvence proudu, tím je menší hloubka ohřevu – minimum je kolem 1 mm přibližně platí že h = 500 / f kde h [m] je hloubka ohřívané vrstvy a f [Hz] je frekvence nastavená na generátoru protože musí mít induktor tvar přesně přizpůsobený součásti, je metoda vhodná především pro sériovou výrobu
8. Popouštění a zušlechťování Popouštění je tepelné zpracování, jehož cílem je snížit křehkost struktury oceli po martenzitickém kalení Postup popouštění:
Druhy popouštění:
1. Ohřev na teplotu popuštění ve vybraném pásmu pod Ac1
Nízkoteplotní popuštění z teplot do 350°C (někdy také napouštění)
2. Výdrž 1 – 2 hodiny (ale i více)
Vysokoteplotní popouštění z teplot 350 – 700°C (v kombinaci s kalením se označuje jako zušlechťování)
3. Ochlazení – podle druhu oceli různě rychlé
8.1 Přeměny při popouštění popuštěný martenzit
100
200
troostit
300
400
vylučování uhlíku z martenzitu za vzniku nestabilních karbidů (do 180°C) rozpad zbytkového austenitu na bainit – sekundární tvrdost (180 - 300°C) přeměna nestabilních karbidů na cementit – ve vysokopopuštěném martenzitu vzniká jemný perlit – troostit (200 - 400°C)
sorbit
500
600 teplota popouštění [°C]
zvětšování kulovitých částic cementitu ve feritické matrici – jemnozrnný perlit – sorbit (nad 400°C)
8.2 Nízkoteplotní popouštění Stabilizační popouštění (100 – 180°C): Nástroje , měřidla, ložiska Prodleva desítky hodin
Nízké popuštění (120 – 250°C):
Strojní součásti Prodleva 1-2 hodiny
Střední popuštění (350 – 450°C): Pružiny
8.3 Zušlechťování Zušlechťování je tepelné zpracování, které kombinuje martenzitické kalení a vysokoteplotní popouštění. Cílem je zlepšit mechanické vlastnosti – houževnatost a pevnostní charakteristiky Přeměny při zušlechťování
kalení
ferit – perlit
20 – 50 °C nad Ac3
popouštění
martenzit
450 - 650°C několik hodin
sorbit
výsledná struktura zušlechtěné oceli je sorbit – jemný perlit tvořený feritem a kuličkovým cementitem
8.4 Oceli k zušlechťování Protože změna vlastností musí nastat v celém průřezu součásti, musí mít oceli k zušlechťování dostatečnou prokalitelnost. Nelegované oceli třídy 12 – jen dílce menších průměrů
Legované oceli třídy 13 a 14 – středně namáhané součásti
Legované oceli třídy 15 a 16 – vysoce namáhané součásti
Legující prvky příznivě ovlivňují vlastnosti ocelí – Mn, Si, Cr (zvyšují prokalitelnost) Mo, W, V (omezují vznik vysokoteplotní křehkosti při popouštění)
