Vybrané technologie povrchových úprav. Cementace Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Vybrané technologie povrchových úprav. Cementace Doc. Ing. Karel Daďourek 2006"

Tomáš Luboš Dvořák
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Vybrané technologie povrchových úprav Cementace Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

2 Oblast cementačních teplot

3 Tvrdosti před a po cementaci V zelené oblasti je tvrdost uhlíkových cementačních ocelí před cementací Černá křivka je tvrdost martenzitu

4 Množství zbytkového austenitu Nad eutektoidním obsahem uhlíku silně roste Proto necementovat příliš nad eutektoid Jinak nebezpečí přecementování pokles tvrdosti

5 Rychlost průběhu cementace

6 Výsledky cementace Obvyklá tvrdost cementované vrstvy je 58 až 62 HRc. Hloubka cementované vrstvy býlá obvykle několik desetin mm, výjimečně i nad 2 mm. Je stanovována nejčastěji jako tloušťka, v níž je tvrdost HRc nad 50, nebo obsah uhlíku nad 0,4 %. Po cementaci musí následovat kalení a popuštění. Dobu cementace je nutné přesně stanovit podle teploty cementace, požadované hloubky cementační vrstvy a typu oceli.

Je stanovována nejčastěji jako tloušťka, v níž je tvrdost HRc nad 50, nebo obsah uhlíku nad 0,4 %.

7 Teploty kalení po cementaci Zeleně oblast cementačních ocelí (jádro) Žlutě oblast cementovaných vrstev

8 Koncentrace uhlíku po cementaci Průběh koncentrace bezprostředně po cementaci K lepší úpravě průběhu často po cementaci difuzní perioda Teplota zpravidla stejná

9 Tvrdost po cementaci Bez difuzní periody černý průběh Difuzní perioda zhladí podle červené čáry Současně se zvětší hloubka cementace

10 Cementace v násypu Je již zastaralá používá se zpravidla směs dřevěného uhlí a uhličitanu barnatého v poměru 5 : 1 musí probíhat v uzavřené nádobě, v níž se při zahřátí na cementační teplotu z prášku vytvoří CO, který je nositelem uhlíku do povrchu oceli.

probíhat v uzavřené nádobě, v níž se při zahřátí na cementační

11 Cementace v solné lázni Tavenina ze směsi chloridů a kyanidů. Přenašečem uhlíku do povrchu oceli je skupina CN, současně s uhlíkem proto do povrchu oceli vstupuje i dusík. Dříve poměrně častá metoda, dnes ale zakázaná pro jedovatost kyanidů. Probíhá intenzivní výzkum tavenin, které by nebyly příliš jedovaté.

12 Cementace ve směsi plynů Při atmosférickém tlaku Plyny jsou v termodynamické rovnováze Používané aktivní atmosféry : endoatmosféra rozložený metanol Přibližné složení 40 % dusíku, 20 % vodíku a vody a 20 % CO a CO 2 Regulace na uhlíkový potenciál 0,8 až 1 %

endoatmosféra rozložený metanol Přibližné složení 40 % dusíku,

13 Regulace rosným bodem Čidlo dnes obvykle polovodičové Jak je patrné, udržovat rosný bod v rozmezí 12 až + 2 o C Méně vhodné při kolísající vlhkosti vzduchu

14 Regulace množstvím CO 2 Pracovní oblast 0,8 až 1 % C a 870 až 970 o C Černě rosné body 16 až + 1 o C Modře směšovací poměr 2,38 až 2,44 Zeleně reakční konstanta 20 až 80

15 Regulace množstvím CO 2 Obsah CO se téměř nemění, obsah CO 2 od 0,075 do 2 % Obsah podle pohlcování infrazáření INFRALYT Vlastně skleníkový efekt

16 Infratronik 6U 6 - Ipsen

17 Uhlíková sonda C sonda udává přímo uhlíkový potenciál atmosféry Využívá vlastností tuhého elektrolytu ZrO 2, kterým mohou procházet ionty kyslíku V jiných použitích je sonda často označována také jako kyslíková sonda Její údaje jsou silně závislé na termodynamické rovnováze atmosféry

ionty kyslíku V jiných použitích je sonda často označována také jako

18 Regulace C sondou Měří se potenciál 1100 až 1200 mv Měřidlo musí mít velmi malý odběr Nutno současně měřit přesně teplotu má velký vliv

19 Cementace v kapalném uhlovodíku 1. Petrolej, benzol nebo směs acetonu, terpentynu a alkoholu a p kape přímo na rozpálenou destičku v peci, na níž se rozkládá 2. Nedochází k termodynamické rovnováze není definován uhlíkový potenciál 3. Spotřeba 0,3 až 0,5 l/ hod. 4. Je nutný ventilátor v peci pro rovnoměrné rozdělení produktů rozpadu. 5. Pec s víkem nahoře monokarb 6. Zatěsnění víka roztaveným nízkotavitelným kovem 7. Jen omezeně regulovatelné

se rozkládá 2. Nedochází k termodynamické rovnováze není definován uhlíkový potenciál 3.

20 Cementace v plynném uhlovodíku Plynný uhlovodík při atmosférickém tlaku má za nepřítomnosti kyslíku tendenci vytvářet saze. Proto používán zatím výjimečně. Nesmí dojít až k termodynamické rovnováze jen prvá fáze rozkladu Proces Carbopulse Linde směs dusíku a propanu, metan má velmi nízký parciální tlak jako při vakuové cementaci. Sazení je hlídáno podle průsvitnosti atmosféry metan je přiváděn v pulzech. Jiná metoda při výskytu sazení je do peci připuštěn vzduch, aby saze shořely

Nesmí dojít až k termodynamické rovnováze jen prvá fáze rozkladu Proces Carbopulse Linde směs dusíku a propanu, metan má

21 Princip vakuové cementace Atmosféra čistého plynného uhlovodíku Sazení je nutné zabránit snížením tlaku Aby byla dostatečná nabídka uhlíku, často nutné zvýšit teplotu cementace

22 Výhody vakuové cementace Není přítomen kyslík v jakékoliv podobě Vakuová cementace může být rychlejší než klasická Zachovává se kvalitní povrch Snížení deformací a vnitřních pnutí Metoda je velmi ekologická Malá spotřeba energie i uhlovodíků Nevýhoda nutno hlídat sazení Proto nedosahujeme termodynamické rovnováhy V důsledku toho hůře regulovatelné Do hloubky 1 mm je vakuová cementace neefektivní převládá vliv doby čerpání

23 Pulsní vakuová cementace Podle firmy Hayes cementace oceli na hloubku 0,9 mm Obvykle užíváno 5 až 10 pulzů po 3 až 5 minutách

24 Regulace podle nárůstu tlaku Při úplném průběhu reakce CH 4 = C + 2 H 2 se zdvojnásobí objem plynu V peci by tedy vzrostl tlak na dvojnásobek. Je stanovena mez, kdy již může docházet k sazení Při dosažení odpovídajícího tlaku je atmosféra obnovena přidán uhlovodík.

25 Regulace podle průsvitnosti Sazení se projeví poklesem průsvitnosti atmosféry Pak se vždy odčerpá starý a napustí nový metan

26 Přímé kalení 1. Z cementační teploty 2. Jádro i povrchová vrstva kalena z příliš vysoké teploty. 3. Proto je struktura hrubozrnná a křehká 4. Jen pro podřadné účely je nejlevnější.

27 Jednoduché kalení na vrstvu Součást se nechá po cementaci pomaleji vychladnout a kalí se až z teploty pro správné zakalení vrstvy. Vrstva má optimální vlastnosti Jádro je však poněkud hrubší a křehčí Používá se nejčastěji vhodný kompromis kvality a ceny.

28 Dvojité kalení Součást se nejprve zakalí z kalicí teploty jádra Znovu se ohřeje, ale jen na kalicí teplotu vrstvy a zakalí se znovu. Vrstva je tím správně zakalena, v jádře nenastala úplná překrystalizace, ale zůstane v něm směs převahy nízkouhlíkového martenzitu a malého množství vysokouhlíkového martenzitu poněkud se zvýší tvrdost jádra. Tím je dosaženo optimálních mechanických vlastností po cementaci. Dvojité kalení je však dražší a vede k větším deformacím po kalení.

29 Mikrostruktura cementované vrstvy Hloubku cementace je možné zhruba posoudit podle mikrostruktury Nadeutektoidní oblast je nežádoucí Může vznikat cementitická síťka a současně zvýšené množství zbytkového austenitu

30 Správně cementovaný výrobek Rovnoměrná cementační vrstva s pozvolným přechodem do jádra Protože cementace snižuje korozivzdornost, možno posoudit hloubku cementace i podle koroze na řezu

Podobné dokumenty

Oblast cementačních teplot

Cementace Oblast cementačních teplot Tvrdosti a pevnost ocelí Martenzit Cementační oceli Množství zbytkového austenitu Nad eutektoidem silně roste Pro nadeutektoidní obsah uhlíku klesá tvrdost nebezpečí