Kalenie ocele

Normálne tepelné spracovanie
Na zmenu vlastností kovov a ich zliatin je potrebné použiť jeden zo základných technologických procesov, ktorým je tepelné spracovanie. Zmeny mechanických vlastností sú spojené so zmenou štruktúry kovov, ku ktorej dochádza v dôsledku zmeny teploty za určitý čas . Každá operácia tepelného spracovania zahŕňa základné operácie zahrievania, kalenia a chladenia. Na pochopenie platnosti operácií tepelného spracovania je dôležité poznať systém Fe-Fe3C železo-uhlík a fázové premeny, ku ktorým dochádza v materiáli v dôsledku zmeny teploty.

Objemové kalenie
Základným a veľmi známym spracovaním je kalenie. Objemové kalenie je tepelné spracovanie pozostávajúce z postupu zahrievania súčiastky na austenitizačnú teplotu, žíhania pri tejto teplote a následného ochladzovania rýchlosťou, ktorá umožňuje získať martenzitickú alebo bainitickú štruktúru. Predpokladá sa, že austenitizačná teplota je o 30÷50 ℃ vyššia ako teplota Ac3, ktorú možno odčítať zo systému Fe-Fe3C železo-uhlík (obrázok 1).

Obr. 1. Fragment diagramu Fe-Fe3C s vyznačenými rozsahmi kalenia a žíhania uhlíkových ocelí (zdroj: L. A. Dobrzański, Základy materiálovej vedy a metalurgie, WNT)

Ohrev súčiastky sa často vykonáva postupne so žíhaním pri niekoľkých prechodných teplotách, aby sa zabránilo vzniku trhlín v dôsledku tepelných napätí. Teplota austenitizácie alebo žíhania sa musí tiež starostlivo zvoliť, aby sa zabránilo rastu austenitových zŕn, čo by následne viedlo k vzniku hrubého martenzitu, a tým k zhoršeniu mechanických a prevádzkových vlastností a zvýšeniu krehkosti ocele. Presná teplota žíhania závisí od chemického zloženia ocele a najmä od obsahu uhlíka.

Bainitické kalenie sa líši spôsobom ochladzovania, ktoré prebieha kontinuálne rýchlosťou nižšou ako kritická, aby mohla prebehnúť bainitická premena. Po takomto spracovaní je štruktúra ocele bainitová, prípadne s martenzitom alebo zvyškovým austenitom. Táto konečná štruktúra ocele priaznivo ovplyvňuje plasticitu a rázové vlastnosti ocele a zlepšuje únavovú odolnosť ocele, ale zároveň znižuje pružnosť a medzu klzu. Bainitické kalenie s izotermickou transformáciou sa môže tiež uskutočniť, čo je viacstupňový proces a pozostáva z austenitického kalenia, izotermickej výdrže v teplotnom rozsahu 250 - 400 ℃ a ochladenia na izbovú teplotu v bezvetrí. Týmto spôsobom bude mať výrobok nízke tepelné a štrukturálne napätie a menšiu možnosť vzniku trhlín a deformácie.

Informácie o štruktúre ocele v závislosti od teploty a času chladenia sú obsiahnuté v diagramoch premeny podchladeného austenitu počas izotermického a kontinuálneho chladenia; ide o takzvané krivky CTP (čas-teplota-premena). Na ich základe sa určujú parametre chladenia s cieľom získať požadovanú štruktúru, ktorá následne zodpovedá za mechanické vlastnosti hotových výrobkov (obr. 2).

Obr. 2. Diagramy premien podchladeného austenitu v podeutektoidnej uhlíkovej oceli: a) CTPi pre izotermické chladenie, b) CTPc pre kontinuálne chladenie; ɣ - austenit, P - perlit, B - bainit, M - martenzit (zdroj: L. A. Dobrzański, Podstawy nauki o materiałów i metaloznawstwo, WNT)

Ďalším typom kalenia je povrchové kalenie, pri ktorom sa rýchlo zahrieva a potom rýchlo ochladzuje len povrchová vrstva súčiastky. Nevyvoláva vysoké napätia a tepelné deformácie.

Ďalšie symboly v označeniach ocele

V označeniach akostí ocele nájdeme ďalšie symboly, ktoré často označujú stav, v akom má byť výrobok dodaný zákazníkovi.
Bežné symboly sú napríklad +N, +AR, +M, +QT.

• +N znamená, že výrobok prešiel normalizačným žíhaním, t. j. zahriatím na teplotu 30 - 50 ℃ nad Ac3, potom žíhaním pri tejto teplote a ochladzovaním. Táto operácia vedie k jemnozrnnej štruktúre, ktorá má priaznivý vplyv na mechanické vlastnosti. Normalizácia sa vykonáva predovšetkým na nelegovaných konštrukčných oceľových komponentoch s cieľom homogenizovať štruktúru, zvyčajne pred ďalším tepelným spracovaním.
• +AR znamená, že tepelné spracovanie nie je potrebné
• +M znamená, že výrobok bol termomechanicky valcovaný
• +QT znamená, že výrobok bol tepelne spracovaný, t. j. bolo vykonané kalenie a popúšťanie.

Späť na hlavnú stránku blogu

Späť na stránku blogu