A hőkezeléseket három lépésben végzik el:

Átírás

1

2 A hőkezelés célja Az előírt szövetszerkezet előállítása, amely révén tervszerűen megváltoztatjuk egy fémes anyag tulajdonságait tisztán melegítés, hőntartás és hűtés segítségével. A szövetszerkezet alakításával megváltoztatható anyag tulajdonságok: kémiai: egyenletes szemcseszerkezet, korrózióállóság növelése fizikai: hőállóság növelése, kopásállóság, siklási tulajdonságok, feszültség csökkentés mechanikai: keménység, szívósság, kifáradási határ növelése vagy a leglágyabb állapot élérése A hőkezeléseket három lépésben végzik el:

3 A hőkezelés lépései T (C 0 ) HEVÍTÉS HŐNTARTÁS HŰTÉS t (min)

4 hevítés A hevítési idő két részből tevődik össze: Felmelegítési idő: a melegítés kezdetétől a munkadarab felületén szükséges hőmérséklet eléréséig tartó idő Átmelegítési idő: a felületen szükséges hőmérséklet elérésétől a magban szükséges hőmérséklet eléréséig tartó idő A hevítési időt meghatározása tapasztalati képlettel: t m = L t f k f k e L = jellemző méret t f = fajlagos melegítési idő k f = formatényező k e = elhelyezkedési tényező

5 hevítés A hevítés elvégezhető: helyileg darab teljes hevítésével A hevítő eszköz lehet: hevítő égő ellenállás-hevítés kemence induktor só- és fémfürdő

6 hőntartás A hőntartás művelete során mennek végbe a tervezett fémtani folyamatok. A hőntartás ideje függ: a munkadarab geometriai méretétől az anyag kémiai összetételétől az átalakulás típusától (allotróp átalakulás rövid, míg a diffúziós átalakulás hosszú időt vesz igénybe) A hőntartást a lehető legrövidebb időre kell tervezni és csak az előírt ideig. (szemcsedurvulás, költségek)

7 hűtés A hűtés sebessége függ a hőkezelés céljától, mert változtatásával teljesen más szövetszerkezetű és tulajdonságú anyagot lehet létrehozni. Vannak hőkezelések, amelyek csak a hűtésben különböznek egymástól például az edzés és a normalizálás. A hűtés sebessége a lehető legkisebb legyen, mert a felület és a mag között kialakuló hőmérsékletkülönbség elhúzódást, repedést és belső feszültséget idézhet elő. Ezért igen sokféle hűtőközeget alkalmaznak

8 A hűtőközegek lehetnek: víz olaj sófürdő fémfürdő hűtés gyorshűtés lassúhűtés sebesség fúvatott levegő nyugvó levegő hűtőgödörben kemencével Ø 50 mm-es 50CrMo4-es anyag 500 C 0 -ra történő hűtése Hűtési idők (s) víz olaj levegő felület mag

9 A hőkezelések csoportosítása Anyag szerinti hőkezelések Vasötvözetek hőkezelése Öntöttvasak hőkezelése Szürkeöntvény Fehéröntvény Könnyűfémek hőkezelése Színesfémek hőkezelése

10 Vasötvözetek hőkezelése Összetételt nem változtató Termokémiai változik az összetétel Alakításos Folyamatos hűtés Ausztenitesítés Izzítás Betétedzés Nitridálás Nitrocementálás Termo-mechanikus Mechanikus termikus Edzés Boridálás Megeresztés Nemesítés Különleges edzések Hőkezelő kemencék Izotermikus hűtés

11 Ausztenitesítés az acélok hőkezelése során előforduló művelet célja, a teljes keresztmetszetben homogén ausztenit biztosítása ez időigényes folyamat a hevítési folyamatot időben be kell fejezni, mert nőni fog az ausztenit szemcsenagysága a szemcsenagyság növekedésével ugyan nő az átedzhető átmérő, de csökken a szívósság és a kifáradási határ nagymértékben romlik

12 Állapotábra C o 1539 A 0, ferrit P G ausztenit a+f S a+ii.c E A C=0,45% ferrit-perlites acél 780 C 0 f+iii.c f+p p+ii.c 860 C 0 0,025 0,8 2,06 Fe Fe 3 C%

13 900 Perlit - ausztenit átalakulás időbeli lefolyása állandó hőmérsékleten /izotermikus diagram/ C=0,45% /ferrit-perlites acél/ 860 ausztenit+cementit ausztenit 820 f+a+c f+p+a 700 ferrit+perlit 0, Hevítés időtartama (s)

14 780C 0 -on a ferrit-perlites acél ausztenitté alakulására kb.2 mp múlva elkezdődik az ausztenit kialakulása kb 8 mp-ig ferrit, perlit, ausztenit van jelen következő vonal átlépésekor a perlitben lévő cementit még oldatlan kb.800 mp után a ferrit már teljesen ausztenitté alakul, a karbidrészecskék még mindig jelen vannak teljesen ausztenit ezen a hőfokon 10 4 mp-nél sem érhető el

15 900 Perlit - ausztenit átalakulás időbeli lefolyása állandó hőmérsékleten /izotermikus diagram/ C=0,45% /ferrit-perlites acél/ 860 ausztenit+cementit ausztenit f+a+c 740 f+p+a 700 ferrit+perlit 0, Hevítés időtartama (s)

16 860C 0 -on a ferrit-perlites acél ausztenitté alakulására már 0,5 mp múlva elkezdődik az ausztenit kialakulása kb 0,7 mp-ig ferrit, perlit, ausztenit van jelen következő vonal átlépésekor a perlitben lévő cementit még oldatlan kb.7 mp után a ferrit már teljesen ausztenitté alakul, a karbidrészecskék még mindig jelen vannak teljesen ausztenit ezen a hőfokon 10 3 mp után alakul ki

17 Izzítás Kiegyenlítő hőkezelések: T (C 0 ) 50 0 Szemcsenövelő izzítás: kis széntartalmú ötvözetlen acélok, Cr, Cr-Mn és Cr-Mo ötvözésű betétben edzhető acélok forgácsolhatóságának javítására alkalmazzák. T 1 t h kemencév el A 3 levegő n t (s) Durva szemcse csökkenti a szilárdságot! T 1 = C 0 t h = 1-2 h Szemcse finomítás miatt forgácsolás után normalizálni kell!

18 Feszültségcsökkentő izzítás: az öntés, a melegalakítás, a hidegalakítás, a forgácsolás, a hegesztés és az egyengetés során keletkező feszültségek csökkentésére alkalmazzák. a vasötvözeteknek 250 C 0 felett a szilárdsága csökken, a képlékenysége pedig nő hőmérséklete: C 0 hőntartási idő: 2-4 h először kemencével hűl 200 C 0 -ig (20-40 C 0 /h sebességgel) majd 200 C 0 -tól szintén kemencében ( C 0 /h sebességgel) a feszültség %-át lehet eltávolítani hátránya: marad feszültség az anyagban, igen sokáig igénybe veszi a kemencét alkalmazási területe: öntött alkatrészek, hegesztési varratok, kovácsolt, melegen hengerelt darabok, vetemedésre hajlamos alkatrészek és forgácsolás során kialakult feszültségek esetén

19 Lágyító hőkezelések: Normalizálás: célja a durva szemcseszerkezet finomítása, valamint a forgácsolhatóság javítása. acéloknál oda-vissza lejátszatjuk az α-γ fázisátalakulást T (C 0 ) T 1 t h a munkadarabot a lehető leggyorsabban melegítjük fel α γ a hőntartás ideje a lehető legrövidebb legyen (nehogy a γ fázisban szemcsedurvulás történjen), de teljes keresztmetszetben melegedjen át: t h = 10+D/2 (min) Hipoeutektoidos acélnál: T 1 = A 3 + ( C) Hipereutektoidos acélnál:t 1 = A 1 + ( C) A 3 T 2 A 1 nyugvólevegő n t (min)

20 A hűtést nyugvó levegőn kell végezni, a keménység függ a lehűlés sebességétől (a kis átmérőjűek keményebbek, míg a nagyobbak lágyabbak lesznek) Korrózió- és saválló acéloknál nem alkalmazható Alkalmazási területe: acélöntvények mechanikai tulajdonságainak javítására, szemcsedurvító izzítás után, hegesztésnél kialakuló durvaszemcsés zóna finomítása, nemesítés előtt egyenletes struktúrájú szövetszerkezet biztosítása

21 Lágyítás: célja a lehető leglágyabb állapot létrehozása mert a kisebb keménységű anyagot könnyebb forgácsolni, kisebb lesz a szerszámkopás az alacsony széntartalmú acélok hajlamosak a kenődésre, ezeket nem a leglágyabb állapotba hozzuk a lágyítás során szemcsés perlit keletkezik típusai: egyszerű lágyítás teljes vagy átkristályosító lágyítás (normalizáló) újrakristályosító lágyítás Egyszerű lágyítás T (C 0 ) T t h A 1 kemencév el levegő n Nincs α γ átalakulás T 1 = A 1 - ( C) t h = 2-6 óra Forgácsolás javítása, jó hidegalakíthatóság t (min)

22 Teljes vagy átkristályosító lágyítás a hőmérséklete és hőntartási ideje megegyezik a normalizáláséval itt is α-γ átalakulás zajlik le a hőntartás hőmérsékletéről lassan C/h sebességgel hűtjük a perlites átalakulás után a további hűtés levegőn történik programozott szabályozású kemence kell (hűtés alatt is fűt) melegen alakított nagyméretű darabok szövetszerkezetét egységesíti, finomítja Újrakristályosító lágyítás célja a leglágyabb állapot létrehozása a további képlékeny alakíthatóság szempontjából három szakasza van:» megújulás: saját feszültség csökken, a fizikai tulajdonságok (rugalmasság, villamos ellenállás) az alakítás előtti értéket veszik fel» újrakristályosodás: az alakítás során torzult kristályokban új csírák képződnek, amelyekből új kristályok alakulnak ki» szemcsedurvulás: ha az újrakristályosodott fémet nem hűtjük le, tovább hőntartjuk vagy emeljük a hőt elindul a szemcsék növekedése, amely káros jelenség ezért kerülni kell

23 Edzés acéloknál az edzéssel martenzites szövetszerkezetet állítunk elő akkor jól átedzett, ha az anyag legalább 50%-a martenzites az edzés eredményességének feltételei: legalább 0,22 % szenet tartalmazzon az acél hűtés előtt teljes keresztmetszetben ausztenites legyen a hűtési sebesség az anyag belsejében is v krit felett legyen ne maradjon vissza jelentős mennyiségű ausztenit Edzési hőmérséklet (T 1 ): C % < 0,77 T 1 =A 3 + ( C) 0,77 < C % < 1 T 1 =A cm + ( C) C % > 1 T 1 =A 1 + ( C) T (C 0 ) T 1 A 1 t (min)

24 Hőntartási idő: t h = 20 + D/2 (min) Hűtés: a v krit hűtési sebességnél nagyobb sebességgel, amely az anyagra jellemző C görbe alapján határozható meg hűtőközegek a hűtési intenzitás alapján: 2-10 %-os sós vagy lúgos víz C-os ipari víz műanyag bázisú hűtőközeg (Osminal, Aqua-Plast, Aqua- Tensid) edzőolaj (EA20, EA40, EA60, EA100, Niral238, Niral268) só vagy fémfürdő fúvatott levegő nyugvó levegő

25 a hűtés folyamata négy szakaszra bontható: I. a kéreg gyorsabban hűl, ezért zsugorodna, de a mag nem engedi mivel a mérete nem változik (a kéregben húzófeszültség, a magban nyomófeszültség ezért kéregrepedéssel kell számolni) II. a kéregben megindul a térfogatnövekedéssel járó γ-α átalakulás és széthúzza a magot (a kéregben nyomófeszültség, a magban húzófeszültség ébred, ezért magrepedéssel kell számolni) III. a kéreg már lehűlt, a mag a hűlése miatt zsugorodna (így a magban húzófeszültség, a kéregben nyomófeszültség ébred, ezért magrepedéssel kell számolni) IV. a magban megindul a térfogatnövekedéssel járó γ-α átalakulás és feszíteni kezdi a már átalakult kérget (a magban nyomófeszültség, a kéregben pedig húzófeszültség ébred, ezért kéregrepedéssel kell számolni)

26 az edzés során előforduló hibák: túl gyors hűtés miatt repedés (kéreg, mag), vetemedés, maradó feszültség az anyagban túl magas edzési hő repedést, szemcsedurvulást okoz a hűtőközegbe nem jó helyzetbe bemártott test feszültség, vetemedés hűtőközeg áramoltatásának hiánya nem megfelelő hűtési sebesség a munkadarab felülete revésedik edzés után mindig alkalmazunk befejező megmunkálást a méret helyesség és a megfelelő felületi minőség miatt az edzés alkalmazási területei: szerkezeti elemek, gép- és járműalkatrészek szívósságának, kopásállóságának növelése szerszámacélok keménységének, kopásállóságának növelése