1 ŽÍHÁNÍ Žíhání je způsob tepelného zpracování, kterým chceme u součásti dosáhnout stavu blízkého stavu rovnovážnému. Podstatou je rovnoměrný ohřev součásti na teplotu žíhání, setrvání na této teplotě po určitou dobu, a potom velmi pomalé ochlazování. Pro praktické účely dělíme žíhání podle druhu žíhaného materiálu na: 1. žíhání ocelí 2. žíhání litin 3. žíhání neželezných kovů 1. ŽÍHÁNÍ OCELÍ Ocel můžeme žíhat buď bez překrystalizace (teplota nepřekročí teplotu A c1 ), nebo s překrystalizací (teplota překročí teplotu A c1, A c3, A cm ), anebo kombinovaně. Oblasti žíhacích teplot v rovnovážném diagramu Fe - Fe 3 C pro nejčastěji používané žíhací způsoby 1200 1000 800 600 0 0,4 0,8 1,2 1,6 200 obsah C (%) 400 teplota oc žíhání normalizační žíhání na měkko žíhání rekrystalizační žíhání ke snížení pnutí
2 Přehled způsobů žíhání ocelí Způsob Žíhací teploty ( o C) Označení první doplňkovou číslicí za značkou oceli bez překrystalizace na měkko 680 až 790 1x xxx.3 rekrystalizační 550 až 700 - ke snížení pnutí 500 až 651 - pro odstranění křehkosti po moření 300 až 500 s překrystalizací homogenizační 1000 až 1300 normalizační 750 až 950 1x xxx.1 izotermické 700 až 850 600 až 700 rozpouštěcí nad 950 1x xxx.1 ŽÍHÁNÍ REKRYSTALIZAČNÍ Slouží k obnovení tvárnosti po předchozím zpevnění oceli tvářením za studena. Je to ohřev na teplotu v oblasti rekrystalizace, výdrž na této teplotě a ochlazení, přičemž rychlost ochlazování není rozhodující. Aby nedošlo k okujení povrchu, žíháme pod ochrannou atmosférou. Rekrystalizační teplota bývá v rozmezí 580-680 C, výjimečně až 700 C, a to v závislosti na stupni předchozí deformace, na době žíhání a na původní velikosti zrna. Čím větší je stupeň deformace, tím nižší je rekrystalizační teplota. Používá se u ocelí s obsahem uhlíku do 0.6%. Při rekrystalizaci jde o regeneraci (obnovení, zotavení) deformovaných zrn beze změny krystalografické mřížky. ŽÍHÁNÍ KE SNÍŽENÍ PNUTÍ Používáme ke snížení vnitřních pnutí, která vznikají ve výrobcích např. po svařování, obrábění apod. Po ohřevu na teplotu 500 až 650 C a výdrži na této teplotě (1 až 10 hodin podle velikosti a tvaru součásti) následuje pomalé ochlazování v peci až do teplot 250 až 300 C a pak dochlazení na vzduchu. Kvůli rovnoměrnému ohřevu je účelné používat pece s nucenou cirkulací atmosféry. ŽÍHÁNÍ NA MĚKKO Používáme u nástrojových ocelí a některých konstrukčních slitinových ocelí. Účelem je dosažení nejnižší možné tvrdosti a struktury s převážně globulárními karbidy. tepl. ( o C) podeutektoidní ocel nadeutektoidní ocel
3 teplota ( o C) nástrojová ocel (zvlášť tvrdá) Žíhání záleží v ohřevu na teplotu těsně pod A c1, v dlouhodobé výdrži na této teplotě (2 až 8 i více hodin, podle druhu oceli) a v pomalém ochlazování v peci na teploty 450-550 C s rychlostí ochlazování menší než 50 C/hod. Z této teploty se ochlazuje na vzduchu, není-li požadavek ke snížení vnitřních pnutí. Při žíhací teplotě se působením povrchového napětí lamely cementitu a jiných karbidů sbalí do kuliček. Dostáváme tak globulární (zrnitý) perlit. Tato struktura se vyznačuje dobrou obrobitelnost. Je vhodná i pro kalení (usnadňuje před kalením dokonalé rozpuštění cementitu a karbidů v austenitu při ohřevu nad teplotu A c3, popř. A c1 ). Tím se získá snadněji homogenní austenit. ŽÍHÁNÍ NORMALIZAČNÍ Dochází k překrystalizaci. Záleží v ohřevu na teplotu o 30 až 50 C vyšší než A c3, popř. A cm, a v dostatečně dlouhé výdrži na této teplotě, aby se dosáhl homogenní austenit. Pak následuje ochlazení na klidném vzduchu. Výsledkem je jemnozrnná struktura s vyšší pevností. U tuhých součásti může ve struktuře vzniknout i bainit, někdy i částečně martenzit (podle tvaru diagramů ARA). Normalizačním žíháním odstraníme nerovnoměrnosti struktury vzniklé předchozím tvářením při teplotách pod A c3 nebo za studena, anebo litím. Používá se velmi často u odlitků a výkovků. Žíhání základní Je modifikací žíhání normalizačního. Probíhá za stejných podmínek jako žíhání normalizační, ale ochlazování se děje pomalu v peci rychlostí pod 200 C/h ; u slitinových ocelí 50 C/h. U odlitků se volí se volí ohřev o 80 C nebo i více nad A c3. Dosáhne se celkové zlepšení obrobitelnosti, tvárnosti, snížení tvrdosti a vnitřních pnutí. V důsledku pomalého ochlazování je výsledná struktura hrubozrnější. Žíhání s částečnou austenitizací Je to ohřev na teplotu mezi A c1 a A c3, výdrž na této teplotě k dosažení směsi austenitu a feritu a ochlazování na klidném vzduchu nebo v peci. Dosáhne se částečného vyrovnání chemického složení v důsledku rozdílné difúzní rychlosti některých slitinových prvků v austenitu a ve feritu. Vede ke zvýšení houževnatosti. ŽÍHÁNÍ HOMOGENIZAČNÍ Používá se u ocelových ingotů. Záleží na ohřevu na teplotu 1100 až 1250 o C s dlouhodobou výdrží (až několik desítek hodin) pro srovnání chemického složení. Přichází však v úvahu jen tam, kde je tváření za tepla málo intenzivní. Po homogenizačním žíhání žíháme normalizačně, abychom docílili zjemnění struktury. ŽÍHÁNÍ IZOTERMICKÉ
4 Slouží k témuž účelu jako žíhání základní, popř. na měkko; může však být hospodárnější, neboť žíhací doby jsou kratší. Austenitizační teplota je těsně nad A c3, popř. A c1, s krátkou dobou setrvání na teplotě, aby vzniklé austenitické zrno bylo co nejmenší. Tím dosáhneme nejkratších časů izotermického rozpadu. Volbou teploty izotermického rozpadu austenitu určujeme výslednou strukturu, tj. hrubost perlitu. Pro plné využití výhod tohoto žíhání je nutné, aby celý pochod odpovídal izotermickému procesu. Protože realizace čistě izotermického pochodu je velmi obtížná, jsou zpravidla doby rozpadu až o 200% delší než u diagramu IRA. Proto se často ochlazuje na teplotu rozpadu proudem vzduchu. Toto žíhání se nehodí pro oceli výše legované, neboť se prodlužují doby rozpadu a roste cena. Je vhodné pro předměty střední velikosti z uhlíkových a nízkolegovaných ocelí. 2. ŽÍHÁNÍ LITIN Používáme podobných žíhacích postupů jako u ocelí. Žíhání pro odstranění vnitřních pnutí Používáme u odlitků ze šedé litiny. Záleží v pomalém ohřevu rychlostí kolem 100 C/h na teplotu 550 C, ve výdrži na této teplotě až 8 hodin a v pomalém ochlazování rychlostí 25 až 75 C/h, ze které odlitky dále ochlazujeme na vzduch. Tímto způsobem nahrazujeme dřívější přirozené stárnutí litiny (někdy trvalo až dva roky). Žíhání rekrystalizační Vede k dosažení nejmenší tvrdosti. Žíhací teploty bývají kolem 600 C, výdrž 2 až 8 hodin a pomalé ochlazování v peci. Je-li v litině přítomen volný cementit, volíme teploty kolem 850 C s výdrží až 4 hodiny. Po ní následuje pomalé ochlazování v peci na teplotu 600 C, na níž se odlitek ponechá 4 až 12 hodin. Pak následuje pomalé ochlazování v peci. Žíhání normalizační Používá se, je-li litina málo tvrdá. Pevnost se zvyšuje normalizačním žíháním, které vede ke vzniku perliticko-grafitické struktury, která se vyznačuje vyšší tvrdostí v důsledku přítomnosti tvrdšího perlitu. Lze jen u menších odlitků, kde může být rychlost ochlazování větší. TEMPEROVANÍ LITINY Je dlouhodobé žíhání odlitků z bílé litiny za teplot 930 až 1000 C. Cementit se rozloží na ferit a tzv. temperovaný uhlík (vločkový grafit). Žíhá se buď bez oduhličení anebo v oxidační
5 atmosféře s oduhličením. V prvním případě zůstane veškerý uhlík v litině jako temperovaný uhlík a způsobuje černý lom, v druhém případě se obsah uhlíku sníží a litina má bílý lom. 3. ŽÍHÁNÍ NEŽELEZNÝCH KOVŮ V úvahu přichází hlavně rekrystalizační žíhání pro obnovení tvárných vlastností. Někdy se používá žíhání ke snížení pnutí, při němž jsou teploty žíhání nižší než teploty rekrystalizační. Mechanické vlastnosti se v podstatě nemění. Na rozdíl od oceli se používá častěji homogenizační žíhání k vyrovnání chemické nestejnorodosti.