10.ZÁKLADY TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice
Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ • Řízené využívání fázových a strukturních přeměn v tuhém stavu s cílem získat požadované mechanické, technologické či jiné užitné vlastnosti výrobků nebo polotovarů • 1. řízené změny teploty (vlastní tepelné zpracování) • 2. změny chemického složení povrchových vrstev a teploty (chemicko-tepelné zpracování) • 3. změny teploty a důsledky plastické deformace (mechanicko-tepelné zpracování)
ŽÍHÁNÍ • Snaha po dosažení struktur tvořených rovnovážnými fázemi • Relativně mala ochlazovací rychlost • Cíle: - vytvoření homogenní a jemnozrnné struktury o dobré tvárnosti, houževnatosti a obrobitelnosti • Bývá i konečnou operací tepelného zpracování – určuje materiálové vlastnosti výrobku či polotovaru • Žíhání bez překrystalizace • Žíhání s překrystalizací
ŽÍHÁNÍ BEZ PŘEKRYSTALIZACE • Žíhání na snížení pnutí – snížit nebo odstranit vnitřní pnutí, která vznikla ve výrobcích při jejich předcházejícím zpracování jako důsledek místního ohřevu, tváření za studena, třískového opracování nebo nerovnoměrného ochlazování výrobků složitých tvarů a velkých rozměrů
• Rekrystalizační žíhání – odstranění deformačního zpevnění způsobeného předcházejícím tvářením za studena • Žíhání na měkko - snížení tvrdosti a zejména zlepšení obrobitelnosti oceli
ŽÍHÁNÍ S PŘEKRYSTALIZACÍ • Homogenizační žíhání – zmenšení chemické heterogenity, která vzniká při tuhnutí odlitků a ingotů zejména v důsledku dentritické segregace • Normalizační žíhání – zjemnění austenitického zrna a ke zrovnoměrnění sekundární struktury • Izotermické žíhání – zlepšení obrobitelnosti i jakosti obráběného povrchu za současného možného zkrácení doby tepelného zpracování
KALENÍ A POPOUŠTĚNÍ • Kalitelnost – schopnost oceli dosáhnout martenzitický strukturní stav • Zakalitelnost – hodnotí se tvrdostí oceli po zakalení – maximální hodnota je určena tvrdostí martenzitu • Prokalitelnost – schopnost oceli získat po zakalení tvrdost odpovídající její zakalitelnosti
KALENÍ A POPOUŠTĚNÍ Způsoby kalení • Martenzitické kalení do studené lázně – nejjednodušší a nejčastěji používaný způsob – přednosti – technologická nenáročnost a nízká cena – nedostatky – vysoká úroveň vnitřních pnutí, praskání kalených předmětů • Přerušované kalení - rychlé ochlazovaní, které zabrání perlitické přeměně – přenesení předmětu do mírnějšího ochlazování – martenzitická přeměna • Kalení se zmrazováním – zakalený předmět je přenesen do prostředí s teplotou až -196 °C – zmenšit podíl zbytkového austenitu ve struktuře
KALENÍ A POPOUŠTĚNÍ Popouštění • Ohřev na teploty nižší než A1, výdrž na teplotě a následující ochlazování vhodnou rychlostí • Popouštění při nízkých teplotách (100 – 300 °C) – snížit hladinu vnitřních pnutí, zmenšit obsah zbytkového austenitu a stabilizovat rozměry součástí při zachování vysoké tvrdosti • Popouštění při vysokých teplotách (400 – 650 °C) – optimální kombinace pevnostních vlastností houževnatosti a plasticity
CHEMICKO-TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ Cementování • Povrch součásti se sytí uhlíkem, aby se zvýšila jeho kalitelnost – zvýšení obsahu uhlíku na 0,8 – 1 % Prostředí pro cementování: • Tuhé prostředí - jde o cementování v prášku (směs dřevěného uhlí a uhličitanu barnatého. Nevýhody jsou špatná regulace, prašnost a pomalost. • Kapalné prostředí - jde o cementování v solné lázni (kyanid sodný, draselný a bornatý). Nevýhodou je vysoká jedovatost lázně. • Plynné prostředí - jde o cementování pomocí oxidu uhličitého a uhlovodíků.
CHEMICKO-TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ Nitridování • Sycení povrchu součásti dusíkem – teplota ohřevu 470 – 580 °C – zvyšuje se tvrdost, odolnost proti korozi, opotřebení a únavě materiálu Boridování • Sycení povrchu součásti borem – zvyšuje se trvanlivost nástrojů a odolnost proti otěru a zadírání
MECHANICKO-TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ • Kombinovaný účinek tváření a tepelného zpracování Mezi nejznámější postupy patří: • Nízkoteplotní mechanicko-tepelné zpracování • Vysokoteplotní mechanicko-tepelné zpracování • Řízené valcování • Zerolling vedoucí k transformačně indukované plasticitě TRIP efekt.
10.ZÁKLADY TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice
