Notatki OC PDF

Preview

Summary

Download Notatki OC PDF

Description

Obróbka cieplna – proces technologiczny, celem jest zmiana własności mechanicznych i fizykochemicznych metali i stopów w stanie stałym, przede wszystkim przez wywołanie zmian strukturalnych, zawsze w wyniku działania temperatury i czasu, a ponadto bardzo często środowiska oraz, rzadziej, pola magnetycznego lub odkształcenia plastycznego. Obróbka cieplna objętościowa – Obróbka cieplna powierzchniowa – obróbka cieplna, w wyniku której zmieniają się własności mechaniczne i fizyko-chemiczne metali i stopów tylko w warstwie wierzchniej obrabianego materiału. Obróbka cieplna zwykła – proces technologiczny, w wyniku którego uzyskuje się zmiany własności metali i stopów będące funkcją temperatury i czasu. Obróbka cieplno-chemiczna – proces technologiczny, którego celem jest uzyskanie zmian własności warstwy wierzchniej i stopów w wyniku działania temperatury, czasu i środowiska technologicznego. Obróbka cieplno-magnetyczna Obróbka cielno-plastyczna –

Operacja, zabieg obróbki cieplnej

Grzanie – jednokrotne lub wielokrotne podwyższanie i następnie utrzymywanie temperatury wsadu: -grzanie objętościowe – grzanie wsadu w całej objętości -grzanie powierzchniowe – grzanie warstwy wierzchniej wsadu Nagrzewanie – ciągłe lub stopniowe podwyższanie temperatury wsadu. Podgrzewanie – podwyższanie temperatury wsadu do wartości pośredniej. Wygrzewanie – wytrzymywanie wsadu w temperaturze pośredniej lub docelowej. Dogrzewanie – podwyższanie temperatury wsadu od wartości pośredniej do wartości docelowej. Chłodzenie – obniżanie temperatury wsadu do temperatury otoczenia lub innej: -chłodzenie ciągłe – chłodzenie bez przystanków temp. -chłodzenie stopniowe –chłodzenie przerywane – chłodzenie z jednym lub więcej przystankiem temp. Studzenie – powolne chłodzenie np. z piecem lub spokojnym powietrzu Oziębianie – szybkie chłodzenie np. w wodzie lub oleju Wychładzanie – wytrzymywanie wsadu w zakresie temperatur odchładzania lub w temperaturze końca chłodzenia ciągłego wyższej od temperatury otoczenia przez czas niezbędny do wyrównania się temperatury w całej objętości lub do zajścia określonych procesów. Wymrażanie – dochładzanie w środowisku o temperaturze niższej niż 0 stopni C i wychładzanie w tej temp.

Schemat rodzajów grzania

Schemat rodzajów chłodzenia

Chłodzenie naturalne – chłodzenie w warunkach konwekcji lub kondukcji naturalnej Chłodzenie w powietrzu – powolne chłodzenie naturalne konwekcyjne wsadu w spokojnym powietrzu Chłodzenie z piecem – bardzo powolne chłodzenie naturalne konwekcyjne wsadu przez stygnięcie pieca Chłodzenie masą wsadu – chłodzenie naturalne Chłodzenie konwekcyjne – chłodzenie w którym główną rolę odgrywa odbieranie ciepła od wsadu ciepła przez konwekcyjne Chłodzenie kondukcyjne – chłodzenie w którym główną rolę odgrywa odbieranie ciepła od wsadu ciepła przez kondukcję Chłodzenie zanurzeniowe – szybkie chłodzenie wymuszone wsadu przez zanurzenie go w ciekłym ośrodku chłodzącym Chłodzenie płytami metalowymi – chłodzenie wymuszone kondukcyjne realizowane przez odbieranie ciepła od wsadu przez metalowe płyty

Obróbka cieplna zwykła stopów żelaza

Wyżarzanie – nagrzanie wsadu do określonej temp, wygrzanie w tej temp i zazwyczaj powolne chłodzenie z szybkością pozwalającą na otrzymanie struktury w stanie równowagi lub zbliżonej do tego stanu

Wyżarzanie ujednorodniające

Wyżarzanie normalizujące

Wyżarzanie zupełne Wyżarzanie

niezupełne

Wyżarzenie sferoidyzujące

Wyżarzanie rekrystalizujące

Wyżarzanie zmiękczające

Wyżarzanie odprężające

Hartowanie – austenityzowanie i następnie oziębianie wsadu w celu uzyskania struktury nierównowagowej martenzytycznej lub bainitycznej – odznaczającej się wyższą niż w stanie wyjściowym twardością i wytrzymałością oraz mniejszą plastycznością.

Hartowanie martenzytyczne zwykłe – hartowanie martenzytyczne z ciągłym oziębianiem w środowisku o temperaturze niższej od temperatury początku przemiany martenzytycznej, stosowane do stali węglowych i stopowych o zawartości węgla 0,1% – 2% Hartowanie stopniowe – hartowanie martenzytyczne z pierwszym stopniem oziębienia – w kąpieli o temp nieco wyższej od Ms w czasie niezbędnym do oziębienia całego przekroju przedmiotu do temp kąpieli, lecz nie dłuższym niż wynosi czas trwałości austenitu w tej temo i z drugim stopniem oziębienia przy powolnym przekraczaniu temp Ms i wytworzeniu się austenitu Hartowanie przerywane – hartowanie martenzytyczne z oziębieniem kolejno w dwóch ośrodkach chłodzących o różnej zdolności chłodzącej bez wytrzymywania w pierwszym z nich do wyrównania się temp na przekroju przedmiotu w celu zmniejszenia naprężeń własnych i odkształceń, stosowane głównie do narzędzi ze stali węglowych Hartowanie z podchłodzeniem – hartowanie martenzytyczne poprzedzone podchłodzeniem od temp austenityzowania do temp nieco wyższej od Ar3 lub Ar2 Hartowanie bainityczne – hartowanie z zastosowaniem oziębiania z szybkością mniejszą od krytycznej lecz dostatecznie dużą dla wytworzenia bainitu jako przeważającego składnika strukturalnego

Hartowanie bainityczne zwykłe – hartowanie bainityczne z ciągłym oziębianiem w środowisku o zdolności chłodzącej zapewniającej uzyskanie struktury składającej się głównie z bainitu Hartowanie z przemianą izotermiczną – hartowanie bainityczne z oziębnianiem w kąpieli o temp bliskiej lub wyższej od Ms i wytrzymaniem w tej kąpieli przez czas zapewniający całkowite ukończenie przemiany bainitycznej, stosowane w celu znacznego zmniejszenia odkształceń, uzyskania większej plastyczności i udarności niż przy hartowaniu martenzytycznym zwykłym, przy zachowaniu wysokiej twardości Patentowanie – austenityzowanie wsadu w temp wyższej od Ac3 i oziębianie w zakresie maksymalnej szybkości przemiany, wytrzymanie w ośrodku chłodzącym w czasie zapewniającym całkowitą przemianę austenitu z następnym chłodzeniem w powietrzu w celu wytworzenia drobnego perlitu, umożliwiające przeróbkę plastyczną na zimno dużymi sumarycznymi zgniotami Hartowanie objętościowe – hartowanie, w którym austenityzowanie obejmuje całą objętość wsadu, zaś grubość warstwy zahartowanej jest zależna od hartowności obrabianego materiału, wymiarów i kształtu wsadu oraz zdolności chłodzącej środowiska chłodzącego. Hartowanie powierzchniowe z przetopieniem – hartowanie powierzchniowe przy bardzo intensywnym miejscowym grzaniu laserowym, elektronowym lub plazmowym z bardzo dużą szybkością i przetopieniu tylko warstwy wierzchniej wsadu oraz chłodzeniu masą wsadu, w celu uzyskania ultra drobnoziarnistej struktury. Hartowanie rdzenia – hartowanie po obróbce cieplno-chemicznej z temp austenityzowania właściwej dla rdzenia Hartowanie warstwy dyfuzyjnej – hartowanie po obróbce cieplno-chemicznej z temp austenityzowania, właściwej dla warstwy dyfuzyjnej Hartowanie bezpośrednie – hartowanie po obróbce cieplno-chemicznej lub po obróbce plastycznej Hartowanie jednokrotne – hartowanie po obróbce cieplno-chem z temperatury wyższej od Ac3 dla rdzenia lub Ac1 dla warstwy dyfuzyjnej Hartowanie dwukrotne – hartowanie po obróbce cieplno – chemicznej i drugiego hartowania po austenityzowaniu w temp. Właściwej dla warstwy dyfuzyjnej w celu uzyskania drobnoziarnistej struktury rdzenia i drobnoiglastego martenzytu w warstwie dyfuzyjnej Hartowanie impulsowe – odmiana samohartowania, zwykle powierzchniowego, z austenityzowaniem przebiegającym przeważnie w temperaturach wyższych niż normalne hartowanie, z uprzednim grzaniem impulsowym wsadu dużymi gęstościami mocy, zazwyczaj przy wykorzystaniu grzania elektronowego lub laserowego Samohartowanie – hartowanie wsadu z miejscowym austenityzowaniem i samochłodzeniem Hartowność stali jest pojęciem określającym podatność stali na hartowanie i jest wyrażana zależnością przyrostu twardości w wyniku hartowania od warunków austenityzowania i szybkości chłodzenia – zdolność stali do tworzenia struktury martenzytycznej Za strefę zahartowaną przyjmuje się obszar zawierający co najmniej 50% martenzytu Na hartowność mają wpływ: -Skład chemiczny stali -Jednorodność austenitu – im większa tym większa hartowność -Wielkość ziarna austenitu – wyższa temp austenityzowania powoduje rozrost ziaren, więc zmniejszenie powierzchni granic ziaren austenitu, co powoduje zwiększenie hartowności -Obecność nierozpuszczonych podczas austenityzowania cząstek (tlenków, węglików , azotków) – zmniejszają hartowność Utwardzalność – czyli podatność stali na hartowanie, której miarą jest zależność największej twardości od warunków austenityzowania, a także od stężenia węgla w austenicie Przehartowalność – czyli podatność stali do utwardzania się w głąb przekroju pod wpływem hartowania

Metody określania hartowności: -Próba Jominy’ego -Metoda krzywych U -Metoda obliczeniowa Grossmanna -Ocena hartowności na przełomie -Inne metody określenia hartowności Próba Jominy’ego - Jest to metoda hartowania od czoła, polegająca na chłodzeniu wodą od czoła próbki walcowej. Wynikiem próby jest wykres twardości HRC w funkcji odległości od czoła, zwaną krzywą hartowności. Obszar między maks a min wartościami twardości jest nazywany pasmem hartowności. Z próby Jominy’ego można odczytać: maks twardość stali, charakter zmian twardości, średnicę krytyczną w danym ośrodku chłodzącym oraz idealną średnicę krytyczną. Metoda krzywych U – metoda polegająca na hartowaniu w stałych warunkach prętów o różnych średnicach z określonego gatunku stali i wyznaczeniu rozkładu twardości na przekroju poprzecznym każdego z prętów wzdłuż jego średnicy. Ocena hartowności na przełomie – próba polega na porównaniu przełomów próbek z określonymi wzorcami. Głębokość hartowania wyznacza się na podstawie odróżniających się struktur lub przyjmuje się grubość warstwy o twardości 55HRC Metoda obliczeniowa Grossmanna: Średnica krytyczna – średnica pręta, w którym po zahartowaniu w ośrodku o określonej intensywności chłodzenia, w osi przekroju poprzecznego obrabianego elementy uzyskuje się strukturę z określonym minimalnym udziałem martenzytu, wyrażonym w procentach. Idealną średnicę krytyczną dla danej stali możemy obliczyć metodą obliczeniową Grossmanna, która pozwala obliczenie Dik na podstawie składu chemicznego i wielkości ziarna austenitu ze wzoru: Dik=Dp*f1*f2*…*fn, gdzie Dp – średnica podstawowa, f- współczynnik hartowności poszczególnych pierwiastków f=1+-a*x gdzie x-stężenie pierwiastka stopowego, a – stała empiryczna Inne metody określenia hartowności – np. krytyczna szybkość chłodzenia Hartowanie stali jest wystarczające wtedy, gdy na przekroju hartowanego detalu tworzy się tylko martenzyt i bainity dolny. Odpuszczanie – grzanie uprzednio zahartowanego wsadu do temperatury niższej od Ac1 i chłodzenie w celu obniżenia stopnia nietrwałości struktury, zmiany struktury i własności materiału zahartowanego w kierunku zbliżenia struktury do stanu równowagi.

Samoodpuszczanie – odpuszczanie pod wpływem ciepła zawartego jeszcze we wsadzie po hartowaniu

Przesycanie – wygrzewanie wsadu w temp wyższej od temp granicznej rozpuszczalności i następne oziębienie z szybkością nie pozwalającą na ponowne wydzielenie się rozpuszczonego składnika z roztworu, w celu otrzymania w temp otoczenia roztworu stałego w stanie metastabilnym, stosowane do stali nierdzewnych i kwasoodpornych austenitycznych i ferrytycznych dla otrzymania jednorodnej struktury. Starzenie – wytrzymanie uprzednio przesyconego wsadu w temp niższej od temp granicznej rozpuszczalności w celu wydzielania w odpowiednim stopniu dyspersji fazy lub faz będących związkiem chemicznym lub międzymetalicznym składników tworzących osnowę w stanie przesyconym, stosowane do przesycanych stali nierdzewnych i kwasoodpornych austenitycznych w celu ich utwardzenia i zwiększenia wytrzymałości. Starzenie naturalne – w temp otoczenia Starzenie przyspieszone – przez grzanie Utwardzanie wydzieleniowe – przesycanie i następnie starzenie Obróbka podzerowa – mrożenie – powolne oziębianie stosowane w celu zwiększenia twardości i zmniejszenia ścieralności oraz stabilizacji własności i wymiarów na skutek przemiany austenitu szczątkowego w martenzyt i uzyskania struktury martenzytu z bardzo małą ilością austenitu szczątkowego

Obróbka cieplna zwykła stopów nieżelaznych

Wyżarzanie zmiękczające poniżej temperatury rekrystalizacji – wyżarzanie wsadu z metalu lub stopu utwardzonego przez zgniot, w temp niższej od temp rekrystalizacji, wygrzanie w tej temp dla koagulacji wydzielonych faz i następnie studzenie, w celu częściowego usunięcia skutków zgniotu w wyniku zdrowienia Wyżarzanie zmiękczające – zmiękczanie - wyżarzanie wsadu w temp niższej niż temp granicznej rozpuszczalności w celu wydzielenia faz wtórnych i ich koagulacji prowadzących do zmniejszenia twardości i poprawy plastyczności Wyżarzanie naw rotujące – nawrót – wyżarzanie wsadu ze stopu poddanego uprzednio starzeniu, polegającym na nagrzaniu do temp nieco wyższej od temp starzenia, ale poniżej temp rekrystalizacji, krótkotrwałym wygrzaniu i następnym oziębianiu, zwykle w celu częściowego, a niekiedy całkowitego nawrotu do stanu przesyconego Poligonizacja – zdrowienie mikrostruktury – drugie stadium zdrowienia polegające na aktywowanym cieplnie przegrupowaniu jednoimiennych dyslokacji w trwale układy o prawidłowej siatkowej budowie, którego celem jest uporządkowanie przestrzennego układu dyslokacji w odkształconych kryształach, dla uzyskania substruktury poligonizacji Stabilizowanie – wyżarzanie stabilizujące – pojedynczy lub wielokrotny cykl nagrzewania wsadu do temp wyższej lub równej przewidywanej temp użytkowania, długotrwałemu wygrzaniu w tej temp, studzeniu i ewentualnemu wymrażaniu w celu zapewnienia niezmienności wymiarów i własności wsadu.

Hartowanie – grzanie wsadu do temperatury wyższej od temp przemiany eutektoidalnej, wygrzanie w tej temp i następnie chłodzenie z szybkością większą od krytycznej w celu otrzymania stanu metastabilnego o większej twardości i wytrzymałości niż przed hartowaniem Odpuszczanie – grzanie wsadu, poddanego uprzedniemu hartowaniu, do temp niższej od temp przemiany eutektoidalnej, wygrzanie w tej temp i następne chłodzenie w celu otrzymania stanu bardziej stabilnego niż przy hartowaniu i poprawy własności plastycznych oraz usunięcia naprężeń hartowniczych Odpuszczanie rodzaje: -odpuszczanie utwardzające – odpuszczanie w celu dyspersyjnego utwardzania stopu -odpuszczanie zmiękczające – odpuszczanie w celu obniżenia twardości w wyniku koagulacji wydzielających się faz -odpuszczanie stopniowe – odpuszczanie polegające na kolejnym wygrzaniu w różnych temp

Ulepszanie cieplne – hartowanie i odpuszczanie w celu otrzymania optymalnych własności mechanicznych

Przesycanie – nagrzanie wsadu do temp, w której składnik wydzielony przechodzi do roztworu stałego i następnie oziębienie w celu zatrzymania uzyskanej struktury roztwory stałego w stanie metastabilnym w temp niższej od temp granicznej rozpuszczalności połączenie czynności rozpuszczania i przechłodzenia w celu otrzymania w roztworze stałym uprzednio wydzielonego składnika Przesycanie zwykłe – przesycanie z ciągłym oziębianiem w jednej kąpieli. Przesycanie stopniowe – przesycanie z wychładzaniem w trakcie oziębiania w celu otrzymania w temp otoczenia roztworu stałego w stanie metastabilnym i jednoczesnego zmniejszenia naprężeń własnych Przesycanie izotermiczne – przesycanie z izotermicznym wychładzaniem w czasie oziębiana w celu zmniejszenia naprężeń własnych i otrzymania struktury odpowiadającej starzeniu przyspieszonemu Starzenie – wytrzymanie uprzednio przesyconego wsadu w temp niższej od temperatury granicznej rozpuszczalności określonej fazy w celu wydzielenia w odpowiednim stopniu dyspersji fazy lub faz zawierających składniki znajdujące się w przesyconym roztworze stałym, a przez to zwiększenie twardości poprawę wytrzymałości lub otrzymanie określonych zmian własności fizycznych Starzenie naturalne – starzenie w temp otoczenia Starzenie przyspieszone - przez grzanie Starzenie przyspieszone zwykłe - w stosunkowo niskiej temp w celu największego utwardzenia stopu Starzenie przyspieszone niezupełne – w niskiej temp lub w krótszym czasie niż przy starzeniu przyspieszonym zwykłym w celu utwardzenia stopu przy zachowaniu dostatecznej plastyczności Starzenie przyspieszone zupełne - w wyższej temp lub w dłuższym czasie niż przy starzeniu przyspieszonym zwykłym w celu zwiększenia plastyczności lub uzyskaniu specjalnych własności Utwardzanie wydzieleniowe naturalne – przesycanie i starzenie naturalne Utwardzanie wydzieleniowe przyspieszone – przesycanie i starzenie przyspieszone Utwardzanie wydzieleniowe przedłużone – przesycanie i przestarzenie

Obróbka cieplno-chemiczna Obróbka cieplno-chemiczna – proces technologiczny, którego celem jest uzyskanie zmian własności warstwy wierzchniej i stopów w wyniku działania temperatury, czasu i środowiska technologicznego.

Stopowanie – wytwarzanie tworzywa metalicznego w postaci stopu metalu z metalem lub metalu z niemetalem przez nasycenie lub przetopienie. Dzielimy na: -jednoskładnikowe – stopowanie metalu lub stopu jednym metalem lub niemetalem -wieloskładnikowe – stopowanie metalu lub stopu więcej niż jednym metalem lub/i niemetalem Nasycanie dyfuzyjne – stopowanie dyfuzyjne – wprowadzanie na drodze dyfuzji do warstwy wierzchniej metalu lub stopu w stanie stałym jednego lub kilku składników w celu nadaniu jej żądanych własności mechanicznych, chemicznych lub/i fizycznych, realizowane w temp zapewniających szybką dyfuzję. Stopowanie przetopieniowe – stopowanie przez przetopienie i wymieszanie warstwy wierzchniej materiału podłoża ze składnikiem stopującym, naniesionym uprzednio na podłoże lub dostarczanym w postaci proszku lub gazu do miejsca przetopienia Nasycanie niewspomagane – nasycanie dyfuzyjne nie wykorzystujące do procesu dyfuzji innych czynników niż ciepło i stężenie składnika nasycającego Stopowanie elektronowe – stopowanie przetopieniowe wykorzystujące grzanie wiązką elektronów Stopowanie laserowe – stopowanie przetopieniowe wykorzystujące grzanie spójną koherentną wiązką fotonów Stopowanie plazmowe – stopowanie przetopieniowe wykorzystujące grzanie strumieniem plazmy z plazmotronu Stopowanie jonowe – stopowanie przetopieniowe wykorzystujące do grzania i ewentualnie dyfuzji wiązkę jonów Stopowanie impulsowe - stopowanie przetopieniowe wsadu, realizowane przy grzaniu impulsowym, zwykłe elektronowym lub laserowym Nasycanie gazowe – nasycanie dyfuzyjne w gazach lub ich mieszaninach zawierających składniki nasycające Nasycanie kąpielowe – nasycanie dyfuzyjne w kąpielach stopionych soli lub metali zawierających składniki nasycające

Nasycanie fluidalne – nasycanie dyfuzyjne w złożach fluidalnych zawierających składniki nasycające lub fluidyzowanych gazami albo ich mieszaninami zawierającymi składniki nasycające Nasycanie próżniowe - nasycanie dyfuzyjne przy ciśnieniu niższym od atmosferycznego Nasycanie proszkowe - nasycanie dyfuzyjne w proszkach zawierających składniki nasycające Nasycanie pastowe - nasycanie dyfuzyjne w pastach zawierających składniki nasycające Nasycanie jarzeniowe - nasycanie dyfuzyjne w wyładowaniu jarzeniowym

Nawęglanie - nasycanie dyfuzyjne, rzadziej stopowanie przetopieniowe węglem, przebiegające zwykle w zakresie temp 900-930. Stosowane w celu uzyskania warstwy nawęglonej Dowęglanie - nasycanie węglem odwęglonej warstwy wierzchniej wsadu Węgloutwardzanie – nawęglanie, hartowanie i niskie odpuszczanie, stosowane w celu uzyskania na ciągliwym rdzeniu twardej, wytrzymałej i odpornej na zużycie przez tarcie warstwy nawęglonej Azotowanie - nasycanie dyfuzyjne, rzadziej stopowanie przetopieniowe azotem, przebiegające zwykle w zakresie temp 500-600, stosowane zazwyczaj w celu uzyskania warstwy azotowanej o większej niż rdzeń wytrzymałości zmęczeniowej, odporności na zużycie przez tarcie i odporności korozyjnej Azotowanie przeciwkorozyjne – azotowanie głównie w celu zwiększenia odporności na korozję Azotowanie krótkookresowe – azotowanie dyfuzyjne trwające do kilku godzin Azotowanie długookresowe – azotowanie dyfuzyjne trwające kilkadziesiąt godzin Azotowanie stopniowe - azotowanie dyfuzyjne przebiegające kolejno w różnych temp lub w atmosferach o różnych właściwościach azotujących Utlenianie ...