Színes fémek hőkezelése Fábián Enikő Réka

Átírás

1 Hőkezelés- 2016/2017 ősz Színes fémek hőkezelése Fábián Enikő Réka

2 Nem vasalapú gépészeti ötvözetek

3 Színes fémek jellemző hőkezelési görbéi

4

5 Magnézium ötvözetek

6 Magnézium ötvözetek Alakítható ötvözetek

7 Magnézium ötvözetek melegalakítása és lágyítása Ötvözet Melegalakítás Lágyítás C C Mg-Mn Mg-Al-Zn ötvözetek Mg-Al Mg-Zn-Zr

8 Réz és ötvözetei

9 a Sárgaréz

10 Sárgaréz a réz és cink ötvözete. 100% réz vörösréz; 1-7% cink halvány vörös, 7-14% cink vöröses - sárga; 14-17% (30% ) cink - tiszta sárga lesz. 30% Zn tartam fölött kezd vörösödni, úgy hogy az 50%cinket és 50% rezet tartalmazó ötvözet aranysárga 50%-on túl az ötvözet kezd fehéredni és mindinkább a cink színét ölti fel. Hidegen legnyújthatóbb a sárgaréz, ha 15-20% cinket tartalmaz. Ez az ötvözet melegen nem munkálható meg. Ha a cink 35-40%-nyi mennyiségben van jelen, az ötvözet melegen és hidegen egyaránt nyújtható, még több cinkkel a nyújthatóság rohamosan csökken, de 70-90% cinktartalom esetén a fém újra nyújtható lesz, mégpedig csak izzó állapotban. Legszilárdabb a sárgaréz, ha benne 28,5% cink van.

11 Sárgaréz

12 Sárgaréz II Sárgaréz-öntvény figura Sárgaréz manométerszelep A holland Amandine hajó csavarja

13 Villamos vezetőképesség és lágyítás réznél Hidegen alakított réz lágyításával bekövetkező vezetőképesség változás

14 Elektrolitréz lágyítása 93 % 50 % 25 % 10 % 3 % T, C Lágyítási idő 1h

15 Réz újrakristályosodása

16 A sárgarezek hőkezelése Feszültség csökkentésújrakristályosodást elkerűlő lágyítási hőmérséklet alatt. (Sárgaréz) Zn>15%

17 A sárgarezek hőkezelése

18 A sárgarezek hőkezelése CuZn37

19 A sárgarezek hőkezelése Újrakristályosodás kezdete és vége CuZn37

20 A többalkotós sárgarezek hőkezelése

21 A sárgarezek nemesítése - szövetszerkezet változik, keménysége alig Gyors hűtés az a- átalakulást akadályozzuk, ezzel a sárgaréz keménysége nő, ami a nagyobb β fázis nagyobb mennyiségének a következménye. Ritkán alkalmazzuk.

22 Bronzok I A bronz a réz különféle ötvözeteinek általános elnevezése. Legelterjedtebb, a köznapi nyelvben egyszerűen bronznak nevezett változata az ónbronz, ahol az ötvözőanyag az ón, azonban ehhez az alaphoz lehet adni például arzént, alumíniumot, és egyéb fémeket is

23 a Bronzok

24 Bronzok II Az öntészeti bronzok jól önthető, szilárd, kopásálló, jól csúszó szerkezeti anyagok. Az alakítható bronzok szilárd, a fárasztó igénybevételnek ellenálló ötvözetek. A bronz hideg és meleg megmunkálása nehezebb, mint a sárgarézé, de korrózióállóbb a sárgaréznél. A bronz tengervízálló és ellenáll a szerves savaknak is. A bronzok családjába tartoznak a vörösötvözetnek nevezett fémek is Az ókortól kezdve a bronzszobrok máig igen elterjedtek, mivel kitűnően önthető, híven követi az agyagból készült szobor minden felületi finomságát. A bronzszobrokon képződő patina azon kívül, hogy fokozza az esztétikai hatást, megvédi az alkotást a környezet romboló hatásaitól.

25 Bronzok II A bronzkorban ékszereken tükrökön és szobrocskákon kívül szerszámokat és fegyvereket (kardok, tőrök, lándzsahegyek, sisak, vért) készítettek bronzból, ezek nagy részét azonban a vas és acél kiszorította. Igen elterjedtek a bronzból készült érmék. A bronz hagyományos felhasználási területe a harangöntés. A haranghoz 20-23% ónt tartalmazó bronzot használnak, néha kevés ezüstöt is adnak hozzá, hogy csengőbb legyen a hangja. A harangöntés technikájából fejlődött ki az ágyúkészítés. A 19. század közepéig az ágyúk túlnyomó része bronzból készült..

26 Bronzok II Gépiparban csapágycsészék, fogaskerekek, csigakerekek és csőszerelvények készülnek belőle, ekkor kevés ónt, 4-5% mangánt és általában kis mértékben vasat tartalmaznak. Bronz csigakerék egy hajtóműházban. Robbanásveszélyes munkahelyeken, például az olajfinomítók egyes részein csak bronzból készült szerszámokat szabad használni, mert az ütközésekor nem képződik olyan szikra, mely a robbanóképes elegyet felrobbantaná

27 Bronzok II

28 A réz és ötvözeteinek hőkezelése Feszültség csökkentés- újrakristályosodást elkerűlő lágyítási hőmérséklet alatt. Sárgaréz Zn>15% Al-bronz Si-bronz A rézötvözetek a feszültségkorrózióra általában érzékenyek. A P-bronzok és a Ni Cu ötvözetek a gyors Tlágyításra való felmelegítésre érzékenyek (fire cracking) -Termikus feszültség elkerülése

29 A réz és ötvözeteinek hőkezelése Homogenizálás- öntött és melegen alakított ötvözeteknél főleg nikkel és ón ötvözés A diffúzió és homogenizálódás hosszú és nehézkes az ón-, silicium- bronzokban, nikkel-réz ötvözetekben hosszú hőntartás hideg meleg megmunkálás előtt. Ón-bronz (Sn>8%) Thomog~760 C Lágyítás - kicsit az újrakristályosító hőmérséklet fölött (light anneal)- szemcsefinomság ötvözéssel (Fe, Al) - alig a szemcsedurvulás T C-e alatt (soft anneal)- kiválások oldódnak Ha az ötvözetben oxigén van a környezet hidrogén tartalmát minimalizálni!!- törékenység. Ha T<480 C az ötvözet H tartalma<1%

30 A réz és ötvözeteinek hőkezelése 99,945% tisztaságú Cu Képlékenyen alakított rézötvözetek Lágyítás 99,92% tisztaságú Cu 99,945% tisztaságú Cu 99,92% tisztaságú Cu

31 Ónbronzok Lágy bronzhuzal (a) Lágyítás C

32 Ónbronzok Sn=6,5%

33 Alakítható ónbronzok hőkezelése A görbékre írt számok az óntartalmat jelentik

34 Réz nikkel ötvözetek

35 Alumínium bronzok

36 Alumínium bronzok CuAl5 CuAl7

37 Sajtolt alumíniumbronzok

38 Alumínium bronzok

39 A beriliumbronzok hőkezelése

40 A beriliumbronzok hőkezelése

41 A beriliumbronzok hőkezelése

42 Berilium bronzok

43 Berilium bronzok Lágyított (Be=3%) Öregítési hőmérséklet és idő hatása

44 Berilium bronzok Félkemény (Be=2,5%) Öregítési hőmérséklet és idő hatása

45 A réz és ötvözeteinek hőkezelése

46 A réz és ötvözeteinek hőkezelése Ötvözet Melegalakítás ( C) Lágyítás ( C) Réz Sárgaréz (Cu~67%) Sárgaréz (Cu<67%) Ónbronz (Sn=3-10%) Alumínium bronz Réz nikkel ötvözet

47 A réz és ötvözeteinek hőkezelése Kiválásos keményítés =oldó hőkezelés- öregítés töregít 3h (általában) Töregít+ töregít mechanikai tulajdonságok Berilium bronzok Cu Ni, Cu Co, Cu Cr, Cu-Zr, Cu-Ni-Si, Cu-Ni-P Cu-Ni-P ötvözetek (kicsi de nagyszilárdságú alkatrészek) Toldó= C, gyors hűtés nem szükséges,+töregít=( C)/(1-3h) Cu Cr Toldó= C, gyors hűtés+ Töregít=( C)/(~4h) Cu-Zr Toldó= C, hűtésvízben+ Töregít=( C)/(~1-4h) Cu-Ti Toldó=900 C, gyors hűtés+ Töregít=( C)/(10-20h)

48

49 A nikkel és ötvözeteinek hőkezelése Általában ládákban hőkezeljük elektromos kemencében esetleg gázzal fűtött kemencében egyenletes hőmérséklet (±6% C) és tiszta felület szükséges (nehéz olajban jól hőkezelni). Keményítő hőkezelés előtt kenőanyag nem lehet a felületen. Hosszú a hőkezelés kevés levegő nem igazán fényes darab. Részben fényes alkatrészfelület száraz, tiszta H2 vagy ammónia Sófürdőket kis alkatrészeknél lehet használni alkalmanként, de S t nyomokban sem tartalmazhat- Ridegség

50 A nikkel és ötvözeteinek hőkezelése Feszültség csökkentés- feszültség csökkentés újrakristályosodás nélkül, megmunkálási keményedés csökkentésére a kiválásosan nem keményedő ötvözeteknél T= C (alakítási keménység és összetétel függvényében) Lágyítás - a hidegalakítás következtében felkeményedett anyagok keménységének csökkentése, kilágyítás illetve újrakristályosodás céllal T= C (alakítási keménység és összetétel függvényében) rövidezért a T betartása kritikus Lágyítás zárt dobozban-gyakori Nyitott lágyítás (oxidációtól védve ) redukáló gáz elektromos kemencében Feszültség kiegyenlítő - feszültség kiegyenlítése a hidegen alakított anyagoknál anélkül, hogy a mechanikai tulajdonságok változnának Oldó hőkezelés a kiválálások és karbidok szilároldatba vitelére. Általában kiválásosan keményedő anyagoknál öregítés előtt alkalmazzuk. Öregítés a mátrixban diszperz fázisok kiválásának érdekében a maximum keménység elérésének céljából, kiválásosan keményíthető ötvözeteknél T= C

51 Fontosabb nikkel ötvözetek

52 A nikkel ötvözeteinek hőkezelése -1 Lágyítás szemcsedurvulás nélkül (soft annealing) Ötvözet Nyitott lágyítás T, C Zárt lágyítás T, C Nickel Nickel Monel Monel R _ Monel K Inconel Inconel _ Feszültség csökkentés T, C Inconel _

53 A nikkel ötvözeteinek hőkezelése-2 Lágyítás szemcsedurvulás nélkül (soft annealing) Ötvözet Nyitott lágyítás T, C Zárt lágyítás T, C Feszültség csökkentés T, C Inconel _ Inconel Inconel X Hastelloy-B _ Hastelloy-C 1215 _ 1215 Hastelloy-X _ Lágyítás szemcsedurvulással (dead-soft annealing) Nagyobb hőmérséklet, hosszabb idő 10-20% lágyabb

54 A nikkel és ötvözeteinek hőkezelése Kiválásos keményítés Ötvözet típus Toldó hőkezelés Hűtés módja Öregítés Monel K C Víz T = 595 C/ 16h+ kemence hűtés 540 C-ra/6h +kemence hűtés 480 C-ra/ 8h; levegő hűtés Inconel C Levegő T = 720 C/ 8h+ kemence hűtés 620 C-ra/ ott tart amíg a teljes öregítési idő 18h-t eléri+ levegő hűtés Inconel X C Levegő T = 845 C/ 24h+ levegő hűtés újrahevítés 705 C /20h + levegő hűtés 980 C Levegő T = 730 C/ 8h+ kemence hűtés 620 C-ra/ ott tart amíg a teljes öregítési idő 18h-t eléri+ levegő hűtés Hastelloy X 1175 C levegő T = 760 C/ 3h+ levegő hűtés újrahevítés 595 C /3h + levegő hűtés

55 A titán és ötvözetei

56 A titán és ötvözetei A titán szobahőmérsékleten sűrű illeszkedésű hexagonális (close packed hexagonal) kristályszerkezetű, az elemi cella hatszög alapú hasábjában a magasság-alapél aránya 1,587. Kb C-on allotróp átalakulás, térközepes köbös kristályszerkezetté való átalakulás megy végbe, és ez a β fázis stabil marad az olvadáspontig, C-ig,

57 A titán és ötvözetei A homogén titánötvözetek újrakristályosítása C

58 A titán és ötvözetei A stabilizáló hatás szerint a titán ötvözet egyensúlyi diagramjának három alaptípusa van - az Al, O, N és a Ga α-stabilizátorok, azaz az α-fázisra (hexagonális szerkezetű fázisra) van stabilizáló hatásuk. - a Mo, V, W és a Ta β-stabilizátorok, azaz a β-fázisra (térközepes köbös fázisra) van stabilizáló hatásuk. - -a Cu, Mn, Fe, Ni, Co és a H szintén β-stabilizátorok, de eutektoidot is képeznek a titánnal. Az eutektoid képződés gyakran lassú és nehézkes.

59

60 A titán és ötvözetei α és α közeli ötvözetek Ötvözet Oldó hőkezelés Hűtő Öregítés közeg T [ C] Idő [h] T [ C] Idő [h]

61 A titán és ötvözetei α -β ötvözetek Ötvözet Oldó hőkezelés Hűtő Öregítés közeg T [ C] Idő [h] T [ C] Idő [h]

62 A titán és ötvözetei β és βközeli ötvözetek Ötvözet Oldó hőkezelés Hűtő Öregítés közeg T [ C] Idő [h] T [ C] Idő [h]

63

64 Ón és ólom ötvözetek

65 Cink és ötvözetei