TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ Ing. V. Kraus, CSc. 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) 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 3
ŽÍHÁNÍ a - ke snížení pnutí b - rekrystalizační c- na měkko d - homogenizační e - normalizační 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) 5
Druhy kalení Způsoby kalení /1- do studené lázně (přímé); 3 přerušované; 3 termální; 4 - izotermické zušlechťování; p-ochlazování povrchu, j-ochlazování jádra/ 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 7
Povrchové kalení Dle zdrojů a způsobů ohřevu: kalení plamenem indukční kalení kalení v lázních Kalící teploty (ponorné) kalení vysokoenergetickými zdroji (laser) 8
Tepelné zpracování bílé litiny kalení temperování s černým lomem s bílým lomem perlitická 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 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) 11
Vytvrzování 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.) 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 14
Cementační prostředí sypké (v prášku) kapalné (v soli) plynné endoatmosféry z cementační kapaliny vakuové v doutnavém výboji 15
Kalení po cementaci 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 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 18
CHTZ Karbonitridace Difúzní sírování 19
Druhy nekonvenčního zpracování precipitačně vytvrditelné oceli tepelně mechanické zpracování VTMZ NTMZ TRIP oceli interkritické TZ 20