Číslo projektu Číslo a název šablony klíčové aktivity Tematická oblast Autor Ročník 2. Obor CZ.1.07/1.5.00/34.0514 III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Strojírenská technologie, vy_32_inovace_ma_22_14 Ing. Martin Sadílek Nástrojař, Obráběč kovů Datum 09. 01. 2013 Anotace Prezentace nové látky Kalení Použité zdroje a odkazy: SLINKY PUPPET. en.wikipedia [online]. [cit. 9.1.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:cct_curve_steel.svg UNBOUND. en.wikipedia [online]. [cit. 9.1.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/soubor:steel_035_water_quenched.png HORTON, J.. en.wikipedia [online]. [cit. 9.1.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/soubor:dqsk-steel-bainitic-weld-tem-image.png DORAZIL, Eduard a kol. Nauka o materiálu I. Brno: SNTL, 1986, ISBN 411-33681. HLUCHÝ, Miroslav, Oldřich MODRÁČEK a Rudolf PAŇÁK. Strojírenská technologie 1-2. díl. 3., přeprac. vyd. Praha: Scientia s.r.o., 2002. ISBN 80-7183-265-0. http://www.zlinskedumy.cz

teplota 6. Kalení Kalení je tepelné zpracování, jehož cílem je zvýšit tvrdost materiálu. Vzniklé struktury jsou částečné nebo zcela nerovnovážné (v rovnovážném diagramu Fe Fe 3 C je nenajdeme) Tepelný cyklus kalení tvoří : 1. Ohřev na kalící teplotu 2. Krátká výdrž vyrovnání teploty 3. Ochlazení nadkritickou rychlostí čas

6.1 Druhy kalení Kalení martenzitické bainitické nepřetržité nepřetržité přetržité přetržité (izotermické) lomené termální se zmrazováním

6.2 Oblasti kalících teplot podeutektoidní oceli se kalí z teplot 30 50 C nad teplotou A C3 A cm nadeutektoidní oceli se kalí z teplot 30 50 C nad teplotou A C1 A c3 A c1 u nadeutektoidních ocelí se při přehřátí rozpouští cementit v austenitu, což má za následek vyšší podíl zbytkového austenitu ve výsledné struktuře a tím snížení tvrdosti

6.3 Rozpad austenitu Podstatou kalení je přeměna austenitu na nerovnovážnou strukturu, a tedy ochlazování dostatečně velkou rychlostí nadkritickou. Průběh ochlazování je možné studovat v diagramu ARA (anizotermického rozpadu austenitu) Chladící křivka (1) znázorňuje ochlazení nadkritickou rychlostí ve struktuře vzniká martenzit Chladící křivka (2) znázorňuje ochlazení nadkritickou rychlostí ve struktuře vzniká bainit Chladící křivka (3) rychlost ochlazování je tak malá, že vzniká opět původní rovnovážná struktura

6.4 Ochlazovací prostředí Druh ochlazovacího prostředí vybíráme podle několika parametrů: - chemické složení oceli - velikost dílců - požadovaná výsledná struktura Kalící prostředí srovnáváme pomocí zvláštní veličiny ochlazovací intenzity H Hodnoty H pro používaná prostředí jsou uvedeny v tabulce Hodnoty ochlazovací intenzity H pohyb VZDUCH OLEJ VODA VODA + NaCl bez pohybu 0,02 0,3 1 2 střední 0,04 0,5 1,5 prudký 0,08 1,1 4 5

6.5 Vlastnosti kalitelných ocelí Kalitelnost (zakalitelnost) Je dána tvrdostí martenzitu při kalení nadkritickou rychlostí. - součást, která obsahuje ve středové oblasti min. 50% martenzitu považujeme za zakalenou - kalitelnost ovlivňuje obsah uhlíku a legujících prvků v oceli - dobře kalitelné nelegované oceli mají více než 0,35% C - nelegované oceli s obsahem uhlíku méně než 0,2% považujeme za nekalitelné Prokalitelnost Je schopnost dosáhnout požadované tvrdosti do určité hloubky pod povrchem. - prokalitelnost je ovlivněna tvarem ARA diagramu čím jsou křivky diagramu více vpravo, tím lze snáze dosáhnout větší hloubky zakalené vrstvy - prokalitelnost zvyšují téměř všechny legující prvky - prokalitelnost konkrétní oceli se definuje pomocí kritického průměru válečku, který má po zakalení v ose ještě 50% martenzitu (stroj. tabulky) - experimentálně se ověřuje prokalitelnost čelní zkouškou prokalitelnosti (Jominyho zkouška)

6.6 Martenzitické kalení Martenzit nerovnovážný tuhý roztok uhlíku v železe α - tetragonální mřížka vzniklá přeměnou austenitu přesyceného uhlíkem - vnitřní pnutí uvnitř mřížky se navenek projevuje jako tvrdost struktury - strukturu charakterizují typické martenzitické jehlice Nepřetržité martenzitické kalení plynulý pokles teploty Přetržité až pod křivku martenzitické Ms (čteme kalení martenzit lomené start) Přetržité jednoduchá martenzitické metoda kalení se zmrazováním nevýhodou ochlazovaní je velké nadkritickou vnitřní pnutí rychlostí Přetržité nebezpečí kolem martenzitické křivek vzniku ARA trhlin kalení diagramu ihned termální po kalení vhodné změna pro odstranění kalícího prostředí zbytkového (menší austenitu H) zalomení ve struktuře křivky ochlazování (vysokouhlíkové pomalejší, ale oceli, plynulý ochlazování některé pokles legované nadkritickou teploty oceli) rychlostí v lázni s teplotou těsně nad Ms ihned náročné po zakalení na dodržení přechlazení výdrž pro technologického vyrovnání -60 až -70 C teploty, pod postupu teplotu pak před Mf nosem bainitické přeměny (martenzit-finish) další ochlazovaní pod Ms pro dílce pracujícíza vhodné nízkých pro teplot, drobné, valivá tvarově ložiska, náročné měřidla dílce z legované oceli

6.7 Bainitické kalení bainit je nerovnovážná struktura oceli, která vzniká přeměnou austenitu s omezenou difuzí uhlíku při ochlazování nadkritickou rychlostí je velmi podobný martenzitu, ale má nižší tvrdost Nepřetržité bainitické kalení méně častá metoda, vhodná jen pro některé oceli vzniká směs bainitu a martenzitu Přetržité bainitické kalení - izotermické po ochlazení nadkritickou rychlostí pokračuje izotermická bainitická transformace izotermicky kalený bainit má podobné vlastnosti jako zušlechtěná ocel vhodná metoda pro malé dílce z legované oceli

6.8 Pnutí po kalení Po kalení vzniká v oceli vnitřní pnutí, způsobené prudkým ochlazování - tepelné pnutí a také vznikem nestabilních struktur - strukturní pnutí Pnutí po všech druzích martenzitického kalení a po nepřetržitém bainitickém kalení se snižuje popouštěním Po izotermickém bainitickém kalení se nepopouští