Ocele na zušľachťovanie

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Ocele na zušľachťovanie"

Renáta Nováková
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Dátum Št. skupina Meno a priezvisko Hodnotenie Kontroloval Č. referátu Ocele na zušľachťovanie Zadanie: 1. Vysvetlite podstatu a význam zušľachťovania a charakterizujte ocele na zušľachťovanie. 2. Vychádzajúc z chemického zloženia a zušľachťovacích diagramov zoraďte ocele 12 5, , , podľa prekaliteľnosti a mechanických vlastností po zušľachtení a poradie zdôvodnite. 3. V diagrame R podeutektoidnej ocele vyznačte kritickú rýchlosť ochladzovania a podľa vyznačených rýchlostí ochladzovania schematicky nakreslite a charakterizujte výsledné mikroštruktúry. 4. Na základe merania tvrdostí ocelí popustených pri rôznych teplotách zostrojte pre príslušné ocele popúšťacie krivky. Vypracovanie 1. Charakteristika zušľachťovania a ocelí na zušľachťovanie: 2. Charakteristika vybraných ocelí na zušľachťovanie:

2 3. Mikroštruktúra podeutektoidnej ocele po ochladzovaní v rôznych médiách V oleji: Na kľudnom vzduchu: V prúde vzduchu: Vo vode: 4. Výsledky merania tvrdosti po popúšťaní a popúšťacie krivky Popúšťacia teplota [ C] Tvrdosť oceľ oceľ... tvrdosť tvrdosť 6 6 teplota popušťania Popúšťacia krivka ocele... Popúšťacia krivka ocele...

3 OCELE N ZUŠĽCHŤOVNIE Ušľachtilé ocele sú kvalitnejšie ako ocele zvyčajnej akosti; výrobca pri nich zaručuje chemické zloženie, vyššiu čistotu, lepšie a rovnomernejšie vlastnosti. Sú určené na tepelné alebo chemickotepelné spracovanie. Dôležitou skupinou ušľachtilých ocelí sú ocele na zušľachťovanie, pri ktorých sa dosahuje výhodná kombinácia mechanických vlastností po cykle tepelného spracovania, pozostávajúcom z kalenia a popustenia pri vysokých popúšťacích teplotách. Tento postup tepelného spracovania sa nazýva zušľachťovanie. Od ocelí na zušľachťovanie požadujeme dobrú kaliteľnosť, t. j. schopnosť ocele vytvoriť po ochladzovaní kritickou alebo nadkritickou rýchlosťou ochladzovania martenzitickú štruktúru zodpovedajúcej vysokej tvrdosti. Kaliteľnosť ocele je funkciou chemického zloženia predovšetkým obsahu uhlíka a štruktúrneho stavu austenitu pred martenzitickou premenou. Uhlíkové ocele sú kaliteľné pri obsahu uhlíka nad,35 %, nizkolegované ocele s obsahom uhlíka nad,25 %. Druhou základnou požiadavkou je zabezpečenie (popri vysokých pevnostných vlastnostiach) dostatočnej húževnatosti (klesá pri vysokých obsahoch uhlíka). Ocele na zušľachťovanie preto charakterizuje stredný obsah uhlíka: pri oceliach uhlíkových v rozmedzí,4,6 %, pri oceliach zliatinových,3,5 %. Príklady chemického zloženia typických ocelí na zušľachťovanie prezentuje tab Tab. 3.1 Oceľ (podľa STN) Typ ocele Chemické zloženie vybraných ocelí na zušľachťovanie Chemické zloženie [%] C Mn Si Cr Ni 12 5 uhlíková,42 -,5,5 -,8,17 -,37 max.,25 max., ,26 -,36 1, - 1,6,17 -, zliatinová,32 -,42, -,6 1, - 1, 1, - 1, ,32 -,42,35 -,7,15 -,35,5 -,9 1, - 1,7 V praxi kaliteľnosť ocele ako kritérium výsledku kalenia nepostačuje, pretože sa najčastejšie kalia rozmerovo veľmi odlišné výrobky. Preto sa zaviedol určitý veľkostný faktor, vyjadrený v zložitejšom, ale významnejšom pojme prekaliteľnosti. Prekaliteľnosť je schopnosť ocele nadobudnúť po kalení tvrdosť zodpovedajúcu kaliteľnosti, alebo určitú dohovorenú hodnotu z nej odvodenú, v určitej hĺbke pod ochladzovaným povrchom kaleného výrobku. Závisí od vzťahu medzi kritickou rýchlosťou ochladzovania a skutočnou rýchlosťou ochladzovania v uvažovanej povrchovej vrstve. Kritická rýchlosť ochladzovania ocele závisí od chemického zloženia austenitu, od homogenity austenitu, prítomnosti nerozpustných fáz (karbidy, inklúzie) a od veľkosti austenitického zrna. Faktory, ktoré znižujú kritickú rýchlosť ochladzovania, zvyšujú prekaliteľnosť. Kritická rýchlosť ochladzovania vyplýva z polôh kriviek začiatku premien v diagrame R. Inkubačná doba rozpadu austenitu sa zväčšuje (=> znižuje sa kritická rýchlosť ochladzovania => zvyšuje sa prekaliteľnosť) so zväčšujúcim sa zrnom austenitu, s rastom jeho homogenity a s rastúcim obsahom uhlíka a legujúcich prvkov (okrem Co a l). Na zvýšenie prekaliteľnosti konštrukčných ocelí sa používajú komplexne legované ocele, v ktorých vplyv prísadových prvkov na polohu a tvar kriviek je zvýraznený aj pri malom obsahu jednotlivých prísadových prvkov. Ocele sa kalia z optimálnych teplôt do vody alebo do oleja. U uhlíkových ocelí ležia tieto teploty asi až 5 ºC nad teplotou c3. Zliatinové prvky posúvajú body premeny, a tým menia aj optimálne kaliace teploty. Výhodná kombinácia mechanických vlastností po zušľachtení sa dosiahne len u súčastí, ktoré boli v celom priereze prekalené. Uhlíkové ocele na zušľachťovanie sa prekaľujú s čisto martenzitickou štruktúrou v celom priereze len asi do priemeru 5 mm. Všetky legujúce prvky v zliatinových oceliach na zušľachťovanie zvyšujú prekaliteľnosť, a tým ovplyvňujú aj voľbu vhodného ochladzovacieho prostredia pre daný rozmer a tvar súčiastky. U ušľachtilých konštrukčných ocelí

4 sa za prekaliteľný priemer považuje najväčší priemer nekonečne dlhej valcovej tyče, ktorá po zakalení do daného prostredia má v osi minimálne tvrdosť zodpovedajúcu tvrdosti štruktúry s 5 % martenzitu. Obr Mikroštruktúra ocele 12 5, lept. 3 % Nital, zv. x a východiskový stav, b po kalení, c po kalení a vysokoteplotnom popúšťaní Popúšťanie je ohrev zakalenej ocele s martenzitickou štruktúrou na teplotu pod c1 a zotrvanie na teplote popúšťania po dobu potrebnú na vznik požadovaného štruktúrneho stavu ocele (obr. 3.1) s požadovanými vlastnosťami. Vysokoteplotné popúšťanie, charakteristické pre zušľachťovanie, je popúšťanie pri teplotách od 35 C do c1. Popúšťaním sa významne menia vlastnosti ocelí zakalených na martenzit v dôsledku fázových a štruktúrnych zmien, relaxácie napätia, uzdravenia a rekryštalizácie. ko charakteristické kritérium pre hodnotenie výsledkov popúšťania ocelí sa používa tvrdosť, medza klzu Re a pevnosť v ťahu Rm, ktoré sa pri popúšťaní znižujú (tvárne vlastnosti sa menia opačne). Pre konečné vlastnosti výrobku je rozhodujúca výška teploty popúšťania, ktorou je možné v širokom rozsahu meniť vzájomný vzťah medzi tvrdosťou a pevnostnými charakteristikami a plastickými vlastnosťami výrobkov. Na voľbu teploty a doby popúšťania ocele pre získanie požadovaných vlastností výrobkov sa najčastejšie používajú popúšťacie krivky. Sú závislosťou Re alebo Rm od teploty popúšťania alebo tvrdosti od teploty popúšťania. Zušľachtené zliatinové ocele sa pri rovnakom obsahu uhlíka a celkovo rovnakej úrovni legovania navzájom príliš nelíšia pevnosťou v ťahu a húževnatosťou. Väčšie rozdiely je možné pozorovať v hodnote dohovorenej medze klzu Rp,2, resp. v pomere Rp,2/Rm a v prekaliteľnom priemere. Práve tieto charakteristiky sú hlavným vodítkom pre voľbu ocelí na zušľachťovanie. Dôležitým dokladom pre voľbu vhodnej ocele pre daný účel a pre jej správne tepelné spracovanie sú zušľachťovacie diagramy. Ukazujú zmeny mechanických vlastností zakalenej ocele pri popúšťaní na rôzne teploty.

5 STN 41 5 STN Rm; RP,2, MPa 8 6 R P,2 Rm; RP,2, MPa 8 6 R P,2, %, % Obr Zušľachťovací diagram ocele 12 5 Obr Zušľachťovací diagram ocele STN STN Rm; RP,2, MPa 8 6 R P,2 Rm; RP,2, MPa 8 6 R P,2, %, % Obr Zušľachťovací diagram ocele Obr Zušľachťovací diagram ocele Zušľachťovacie diagramy vybraných typov konštrukčných ocelí sú na obr. 3.2 až 3.5. Hodnoty mechanických vlastností vynesené v diagramoch sú stanovené na vzorkách menšieho prierezu celkom prekalených, teda s východiskovou čiste martenzitickou štruktúrou. Zušľachťovacie diagramy poskytujú dobrú informáciu i pre popúšťanie strojných súčiastok väčších prierezov nie celkom prekalených. Skutočne dosiahnutá pevnosť a medza klzu sú však nižšie, než udávajú diagramy, a so stúpajúcou popúšťacou teplotou sa pomaly znižujú. Kontrolné otázky 1. Definujte: kalenie, popúšťanie, vysokoteplotné popúšťanie. 2. Charakterizujte mikroštruktúry po: kalení + vysokoteplotnom popúšťaní. 3. ký vplyv má zvýšenie obsahu uhlíka v oceli na: kaliteľnosť, prekaliteľnosť, pevnosť v ťahu po kalení a popustení pri 5 C?

Podobné dokumenty

Kalenie spôsob tepelného spracovania, ktorého cieľom je dosiahnuť stav odlišný od rovnovážneho. KALENIE

KALENIE Kalenie spôsob tepelného spracovania, ktorého cieľom je dosiahnuť stav odlišný od rovnovážneho. Podľa prevažujúcej štruktúrnej zložky sa kalenie delí na: a) martenzitické kalenie b) bainitické