TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ
Ing. V. Kraus, CSc.
Opakování z Nauky o materiálu
1
TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ záměrné využívání fázových a strukturních přeměn v tuhém stavu ke změně struktury a tím k získání požadovaných mechanických nebo strukturních vlastností výrobku chemicko tepelné zpracování ( + změna chemického složení)
tepelně mechanické zpracování
( + působení plastické deformace) Opakování z Nauky o materiálu
2
Obecný diagram tepelného zpracování
ohřev - rovnoměrný - přestup
tepla a vodivost - tepelná a strukturní pnutí - vliv prostředí
výdrž prohřátí (tepelný spád) průběh reakcí (difúzní, rozpouštění, homogenizace chemického složení ap.) ochlazování - dle potřeby, zajištění rovnovážnosti nebo nerovnovážnosti struktury tepelná a strukturní pnutí
Opakování z Nauky o materiálu
3
ŽÍHÁNÍ a - ke snížení pnutí b - rekrystalizační c- na měkko d - homogenizační e - normalizační
Opakování z Nauky o materiálu
4
Kalení Kalící teploty
Vliv uhlíku na tvrdost po zakalení : 1-podeutektoidní ocel z teploty nad Ac3, 2-martenzit z teploty nad Acm, 3-nadeutektoidní oceli z teploty nad Ac1, 4-z teploty nad Acm (zbytkový austenit) Opakování z Nauky o materiálu
5
Druhy kalení
Způsoby kalení /1- do studené lázně (přímé); 3 – přerušované; 3 – termální; 4 - izotermické zušlechťování; p-ochlazování povrchu, j-ochlazování jádra/ Opakování z Nauky o materiálu
6
Popouštění Stádia:
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 α ferit - sorbit - výrazná změna vlastností IV. - nad 500 0C - hrubnutí částic cementitu - u legovaných ocelí - difúze substitučních prvků - precipitace specielních karbidů (sekundární tvrdost)
kalení + popouštění konstrukčních ocelí = zušlechťování Opakování z Nauky o materiálu
7
Povrchové kalení Dle zdrojů a způsobů ohřevu: kalení plamenem indukční kalení kalení v lázních
Kalící teploty
(ponorné)
kalení vysokoenergetickými zdroji (laser) Opakování z Nauky o materiálu
8
Tepelné zpracování bílé litiny
kalení
temperování
s černým lomem s bílým lomem perlitická
Opakování z Nauky o materiálu
9
Tepelné litin
(šedá, očkovaná, tvárná)
žíhání
zpracování grafitických
ke snížení pnutí ke snížení tvrdosti feritizační normalizační
a-na snížení pnutí, b-sferoidizační, c-feritizační, d-na snížení tvrdosti, e-normalizační
kalení
zušlechťování povrchové Opakování z Nauky o materiálu
10
Tepelné zpracování neželezných kovů Vytvrzování:
rozpouštěcí žíhání –
Vytvrzování slitiny Al-Cu
rozpuštění všech fází v tuhém roztoku
ochlazení – zabránění
vyloučení fází (zachování přesyceného tuhého roztoku)
stárnutí – přirozené nebo
umělé (vyloučení zpevňujících
nerovnovážných nekoherentních precipitátů) Opakování z Nauky o materiálu
11
Vytvrzování
Opakování z Nauky o materiálu
12
CHEMICKO-TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ Difúzní sycení povrchu rozdíl chemického složení a tím i vlastností jádra a povrchu Základem: aktivní prostředí a uvolnění výchozích látek (disociace) v aktivním stavu adsorpce na povrchu difúze ve směru koncentračního spádu
Dosažení vlastností:
přímo – (vlastním sycením – např. nitridace, karbonitridace apod.)
nepřímo – (ještě
následným zpracováním – např. cementování, nitrocementování apod.)
Opakování z Nauky o materiálu
13
Cementování Teploty: 880 - 930°C Rychlost: cca 0,1 mm.h-1 Nasycení vrstvy: cca 0,85 %C Cementační oceli: cca 0,2 %C, vliv legujících prvků Opakování z Nauky o materiálu
14
Cementační prostředí
sypké (v prášku) kapalné (v soli) plynné
endoatmosféry z cementační kapaliny
vakuové v doutnavém výboji Opakování z Nauky o materiálu
15
Kalení po cementaci
Opakování z Nauky o materiálu
16
Nitrocementace Teploty: 840 - 860°C Rychlost: cca 0,1 mm.h-1 Oceli pro nitrocementaci: cca 0,3 - 0,4 %C, Rm jádra 1700-2000 MPa
Opakování z Nauky o materiálu
17
Nitridace Zvýšení tvrdosti disperzními nitridy legujících prvků
Způsoby nitridace:
v plynu v lázních intonitridace
Teploty: 470 - 580°C Rychlost: cca 0,01 mm.h-1 Nitridační oceli Opakování z Nauky o materiálu
18
CHTZ
Karbonitridace
Difúzní sírování
Opakování z Nauky o materiálu
19
Druhy nekonvenčního zpracování
precipitačně vytvrditelné oceli tepelně mechanické zpracování
VTMZ NTMZ
TRIP oceli interkritické TZ
Opakování z Nauky o materiálu
20
