Felületi hőkezelések Dr. Hargitai Hajnalka, február 18.

Hasonló dokumentumok
Hőkezelt alkatrészek vizsgálata

Hőkezelési alapfogalmak

TANULÁSTÁMOGATÓ KÉRDÉSEK AZ 2.KOLLOKVIUMHOZ

Műszaki klub Előadó: Raffai Lajos

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM ANYAGISMERETI ÉS JÁRMÛGYÁRTÁSI TANSZÉK HÕKEZELÉS

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája

Anyagválasztás dugattyúcsaphoz

Duplex felületkezelések

Hőkezelő technológia tervezése

1. Az acélok felhasználási szempontból csoportosítható típusai és hőkezelésük ellenőrző vizsgálatai

Kétalkotós ötvözetek. Vasalapú ötvözetek. Egyensúlyi átalakulások.

Anyagfelvitel nélküli felületkezelések

Acélok és öntöttvasak definíciója

Alakítás és hőkezelés hatása az acél szövetszerkezetére

1. Hőkezelő technológiák

ANYAGISMERET I. ACÉLOK

Acélok nem egyensúlyi átalakulásai

Felületkezelések Dr. Fábián Enikő Réka

ACÉLOK MÉRNÖKI ANYAGOK

lasztás s I. (gyakorlati előkész

A szerkezeti anyagok tulajdonságainak megváltoztatási lehetőségei. Szilárdság növelésének lehetőségei

Hőkezelhetőség, hőkezelt alkatrészek vizsgálata

Baris A. - Varga G. - Ratter K. - Radi Zs. K.

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK

1. ábra Ionimplantációs berendezés elvi felépítése

Egyensúlyitól eltérő átalakulások

Mérnöki anyagismeret. Szerkezeti anyagok

AZ ACÉLOK HŐKEZELÉSÉNEK ALAPJAI oktatási segédlet

Acélok II. Készítette: Torma György

A lézeres felületedzési eljárás általános jellemzése

MUNKAANYAG. Aschenbrenner József. Fémötvözetek tulajdonságainak megváltoztatása hőkezeléssel. A követelménymodul megnevezése:

ACÉLOK ÉS ALKALMAZÁSUK

Hőkezelés minőségbiztosítása. Hőkezelő berendezések Dr. Fábián Enikő Réka

Hőkezelés minőségbiztosítása. Hőkezelő berendezések. Dr. Fábián Enikő Réka

3515 Miskolc-Egyetemváros

Megoldási példa az anyagválasztás feladathoz

Felületmódosító technológiák

SZERSZÁMACÉL ISMERTETÕ. UHB 11 Keretacél. Überall, wo Werkzeuge hergestellt und verwendet werden

Szilárdság (folyáshatár) növelési eljárások

Elõnemesített keretanyag

Hőkezelési alapfogalmak

Vas- karbon ötvözetrendszer. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

A nagytermi gyakorlat fő pontjai

Igazolás. Miskolc,... hallgató. Az igazolást átvettem. Miskolc,... tanszékvezető

A metastabilis Fe-Fe 3 C ikerdiagram (Heyn - Charpy - diagram)

Vas- karbon ötvözetrendszer

Anyagismeret. 3. A vas- karbon ötvözet

Mérnöki anyagok Járműszerkezeti anyagok. Vas-karbon ötvözetrendszer Egyensúlyi átalakulások

Szilárdságnövelés. Az előkészítő témakörei

Indukciós hevítési és edzési eljárások

1) ÁLTALÁNOS ISMERETEK

KEZELÉSE. Felületi hőkezelések

Acélok hőkezelése. Hipereutektoidos acél. 1 ábra A Fe-C egyensúlyi állapotábra acélokra vonatkozó bal alsó sarka

Vasötvözetek hőkezelése Teljes keresztmetszetre kiterjedő hőkezelések. Fábián Enikő Réka

Élettartam növelés? Gyártási idő csökkentés? Az új megoldás itt is a lézer

Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a lézersugaras hegesztés csoportosítási megoldásait, jelöléseit!

5. Duplex felületkezelések

(C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

Az acélok edzhetőségének vizsgálata

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA KÖZLEKEDÉSGÉPÉSZ ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

Az ötvöző elemek kapcsolata

MUNKAANYAG. Szám János. Fémek kézi és kézikisgépes alakításs Hőkezelések, anyagjellemzők és azok meghatározása

Felületmódosító eljárások

SLEIPNER. Hidegmunkaacél. SLEIPNER

Felkészülést segítő kérdések

NITRIDÁLÓ ATMOSZFÉRA AKTIVITÁSÁNAK MÉRÉSE GÁZ DISSZOCIOMÉTER SEGÍTSÉGÉVEL

HOTVAR Melegmunkaacél

Anyagfelvitellel járó felületi technológiák 3. rész

2. Tantermi Gyakorlat A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata Nyomóvizsgálat, hajlítóvizsgálat, keménységmérés

Anyagismeret tételek

A vizsgált anyag ellenállása az adott geometriájú szúrószerszám behatolásával szemben, Mérnöki alapismeretek és biztonságtechnika

5 előadás. Anyagismeret

A vizsgafeladat ismertetése: A szóbeli vizsga kérdései a 4. Szakmai követelmények fejezetben megadott modulokhoz tartozó témaköröket tartalmazzák.

LÉZERES HEGESZTÉS AZ IPARBAN

EREDETISÉGI NYILATKOZAT

ALVAR 14 Melegmunkaacél

Anyagszerkezet és vizsgálat. 4. Előadás: Vas-karbon ötvözetrendszer

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2016/17. Szilárdságnövelés. Dr. Mészáros István Az előadás során megismerjük

A gáz és plazma közegű karbonitridálás összehasonlítása a kialakult rétegmélység és a költségek szempontjából

Lézersugaras technológiák II. Buza, Gábor

Különböző acélminőségek plazmanitridálása

dr. Sipos Sándor dr. Sipos Sándor

Anyagszerkezet és vizsgálat

Az acél hőkezelése. A hőkezelés céljai. Általános hőkezelési típusok. A lágyítás. Házi tanulmány

Színfémek és ötvözetek egyensúlyi lehőlése

AZ ACÉLOK HŐKEZELÉSÉNEK ALAPJAI oktatási segédlet

KÉRDÉSEK - MŰSZAKI (TECHNIKAI) ANYAGOK-TKK-2016

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata


Mérnöki anyagok NGB_AJ001_1. 1. Ötvözők hatása 2. Szerkezeti acélok

VANADIS 30 SuperClean Co-ötvözésû nagyteljesítményû PM gyorsacél hidegalakító szerszámokhoz

VANADIS 6 SuperClean

A hőkezeléseket három lépésben végzik el:

Fémek kézi és kézi kisgépes alakítása Hőkezelések, anyagjellemzők és azok meghatározása

Villamos melegítés, hajtások

ACÉLSZERKEZETEK GYÁRTÁSA 3.

ACÉLOK HEGESZTHETŐSÉGE

Energiagazdálkodás és környezetvédelem 3. Előadás

Általános adatok. Steinhoff GmbH & Cie. OHG 1908, Friedrich Steinhoff. Ügyvezetők: Steinhoff Karl és Otto ők a 4. generáció

IMPAX SUPREME Elõnemesített szerszámacél mûanyag formákhoz

Átírás:

Felületi hőkezelések Dr. Hargitai Hajnalka, 2015. február 18. (Csizmazia Ferencné dr. előadásanyagai alapján) 1

Hőkezelés A hőkezelés egy tervszerűen megválasztott hőmérséklet változtatási folyamat, mely felhevítésből, hőntartásból és lehűtésből áll, és célja a munkadarab szövetszerkezetének illetve feszültségállapotának tudatos megváltoztatása, az előírt tulajdonságok elérése céljából. 2

Felületi hőkezelés Az elvárás a kemény kopásállófelület (kéreg) és szívós mag Így megkülönböztetünk: összetételt nem változtató felületi edzéseket összetételt változtató kérgesítő eljárásokat 3

A felületi hőkezelések áttekintése az edzhetőség feltételei alapján A felületi edzések alapelve az, hogy az edzéshez szükséges 3 feltétel közül mindhárom, csak a kéregben teljesül. 1. ausztenitesítés( hevítés T >Ac3) 2. hűtés vkf-nélnagyobb sebességgel 3. C >0,2 % 4

Felületi edzések Az acél összetételét nem változtatófelületi hőkezelések A felületet meghatározott mélységig T >Ac 3 hőmérsékletre hevítik, és onnan a v kf -nél gyorsabban hűtik. A kéregvastagságnak megfelelő mélységű hevítéshez rendkívül nagy hevítési sebességet (500-1000 C /sec) kell elérni Ez csak nagy felületi teljesítménnyel lehetséges (1000-10000 W/ cm2). Eközben a mag hőmérséklete és szövetszerkezete nem változik. 5

Felületi edzések A felületi edzés elméleti alapjai Az acélok edzésekor végbemenő folyamatok: Hevítés az ausztenit mezőbe Gyors hűtés martenzites szerkezet eléréséhez Megeresztés Mindezek a folyamatok csak a kéregre terjedjenek ki!!! A folyamatot magyarázó ábrák: Vas-szén állapotábra egyensúlyi hűtésre Ausztenitesedési diagram Folyamatos hűtésre vonatkozó átalakulási diagram Ausztenit martenzit átalakulás 6

Lángedzés A darab felületét nagyteljesítményű gázégőkkel hevítjük, majd vízzel hűtjük. A kéreg felhevítését nagy hőmérsékletű láng végzi (rendszerint oxigénacetilén gázkeverék) A felhevített kérget vízzel hűtik, ezáltal 1 5 mm mélységben beedződik a felület Példák: fogaskerék és tengely lángedzése A technológia lehet: szakaszos folyamatos A darabot meg kell ereszteni! 7

Lángedzés A lángedzés alkalmazása: pl. nagyméretűfogas-és lánckerekek, kötélhornyok, tengelyek, eszterga szánvezetékek, csúszólapok, forgattyústengely csapok stb. A lángedzés annál gazdaságosabb, minél kisebb az edzendő felület az össz felülethez képest. Előnye, hogy egyszerű, olcsó, így kis darabszám esetén is gazdaságos lehet. Hátránya, hogy a kéregvastagság nem lehet kisebb, mint 1 mm és nem szabályozható pontosan. 8

Lángedzés 9

Lángedzés 10

Indukciós edzés Az indukciós hevítés elvi alapja az, hogy egy váltóárammal átjárt vezető erőterébe helyezett acél a benne fellépő mágneses (hiszterézis) és villamos (örvényáram) veszteségek miatt felmelegszik. Indukciós edzéskor a felületi réteget induktorral hevítik fel (primer tekercs az induktor, a szekunder tekercs a munkadarab, amelyet az örvényáramok melegítenek fel. Hengeres, sík és alakos felületek edzhetők, az eljárás jól szabályozható, termelékeny. 11

Indukciós edzés A hűtés vízzel, vagy vizes oldattal történik. Használatos frekvenciák: középfrekvencia 2500-10000 Hz 3 mm-nél vastagabb kéreghez nagyfrekvencia 3 mm-nél vékonyabb kéreghez A darabokat az indukciós edzés után 150-180 C -on meg kell ereszteni.. Előnye: gyors, revementes, pontosan szabályozható, automatizálható, mind a kéregvastagság, mind a kéregkifutás tekintetében. Hátránya: nagy beruházási költség, mely csak nagy darabszám esetén teszi gazdaságossá. Alkalmazás: fogaskerekek, bordástengelyek, gépjárműalkatrészek pl. vezérműtengely bütykök, forgattyústengelycsapok, kormánygömbcsapszegstb. Indukciós edzésre csak a 0,35 %-nál nagyobb karbontartalmú acélok alkalmasak. 12

Indukciós edzés 13

Fogaskerekek indukciós edzése Konturedzés 14

15

Kontur edzés Megeresztés A hagyományos indukciós edzés esetében a megeresztés kemencében végzik 150-180 C -on legalább egy órás hőntartással. Az időigényes megeresztés kiváltására alkalmazható az indukciós megeresztés Anyagtudományi és Technológiai 16 Tanszék 2013 16

Nagyenergiájúforrásokkal végzett kezelések: Lézeres edzés A lézeres edzés lézersugárral végzett hevítésből és azt követő hűtésből áll. Célszerű alkalmazásai a következők: nagyméretű alkatrészek, amelyeknek csak néhány kritikus pontjában szükséges a keményítés; nagy kiterjedésű felületek rasztermintás kezelése; kisméretű alkatrészek, melyek lokálisan és torzulásmentesen más módszerrel nem kezelhetők. A felületi edzés csak akkor lehet gazdaságos lézerrel, ha azt más, hagyományos módszerekkel nem, vagy csak káros kompromisszumok árán lehet megvalósítani. A lézersugár foltja vándorol a kezelendő felszínen, tehát összefüggő homogén hőkezelt réteg többnyire nem érhető el. Az egymás mellett futó, lézerrel edzett sávok között mindig van valamilyen mértékben megeresztődött rész. 17

Lézeres edzés A lézeres edzés három szakaszra bontható: Az első szakasz a hevítés Ac1 illetve Ac3 hőmérséklet fölé, A második egy hőntartási szakasz, amelynek során az alapszövet lehető legnagyobb részének ausztenitté kell alakulnia. A befejező hűtési szakaszban megfelelően nagy hűtési sebesség esetén martenzites szövetszerkezet alakul ki. A lézeres edzéskor a hevítés sebessége 10 3 10 7 K/s között változik. Ez jelentősen meghaladja a hagyományos hőkezelő eljárásoknál szokásos értékeket, ezért itt az ausztenitesítési hőmérséklet is feljebb tolódik. A magasabb hőmérséklet kedvező az ausztenit kialakulása szempontjából, mivel az diffúziós folyamat eredménye és a diffúziós folyamatok sebessége exponenciális összefüggésben van a hőmérséklettel. Ezért lézeres edzéskor az ausztenites átalakulás időszükséglete jelentősen lecsökken, kicsi lehet a hőntartási idő. A külön hűtőközeg nélküli önedződésre jellemző hűlési sebesség 10 3-10 5 K/s között változhat. Lézeres hőkezeléssel 0,05 1 mm mélységű edzett kéreg állítható elő, melynek keménysége meghalad(hat)ja a hagyományos eljárásokkal előállítható értéket. Ez megfelel annak a fejlődési iránynak, mely szerint az edzett rétegek vékonyak, de a lehető legnagyobb keménységűek legyenek. 18

Nagyenergiájúforrásokkal végzett kezelések: Lézeres edzés 19

HV0.3 Nagyenergiájúforrásokkal végzett kezelések: Elektronsugaras edzés A lézersugárhoz hasonlóan az elektronsugár is alkalmas felületi edzésre Sajátosságok: A munkadarabot vákuum kamrába kell helyezni A sugárnyaláb intenzitása jól szabályozható, a felület pásztázható Tiszta, egzakt technológiai körülmények hozhatók létre A két eljárás részben konkurense egymásnak 1000 900 1B_C_Härteablauf_CCL2_PTR2_P Példa: vezérműtengely elektronsugaras edzése (edzés előtt a kéreg nitridálva) 800 700 600 500 400 Härtetiefe 550 HV 0.3/5 1 0.47 mm 7 0.46 mm 18 0.46 mm 21 0.46 mm 22 0.47 mm nincs szükség külön hűtőközegre 300 200 100 0 20 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 Abstand [mm]

Összetételt változtató un. termokémiai kezelések Cél: az acél felületén meghatározott mélységig valamilyen fémes vagy nemfémes elem koncentrációját megnövelni (a felület ötvözése), és így a kéreg tulajdonságát a kívánt módon megváltoztatni. A legtöbb esetben a cél a felület kopásállóságának és a munkadarab kifáradással szembeni ellenállásának növelése a kemény kéreg és szívós magbiztosításával. A felület ötvözéséhez szükséges elemet a darabot körülvevő közeg biztosítja. A közeg feladata, hogy a felülettel kölcsönhatásba lépve, azt valamilyen elemmel feldúsítsa. 21

Összetételt változtató un. termokémiai kezelések A kölcsönhatás három részfolyamatra bontható: 1. Az ötvözőelemet atomos állapotban kell a felületre juttatni. Ez az atomos állapotú elem rendszerint disszociáció eredménye. 2. A közeg által atomos állapotban leadott elemnek meg kell tapadni az acél felületén. Ez a folyamat az adszorpció. 3. Az adszorbeált elemnek a felületi rétegbe kell vándorolni. Ez a diffúziórévén lehetséges. 22

Nitridálás, karbonitridálás 1. A nitridálás célja az acél felületébe nitrogén bejuttatása, amely a felületen kemény kopásálló, korrózióálló, a kifáradással szemben ellenállókérget hoz létre anélkül, hogy azt edzeni kellene. 2. A darabot a kezelés megkezdése előtt a legtöbb esetben nemesítik. 3. A karbonitridálás esetében a nitrogénnel egyidejűleg karbon is diffundál a felületbe, aminek hatására a nitrideken kívül kemény karbonitridek is keletkeznek. 23

Nitridálás, karbonitridálás 1. A nitridáló közeg általában ammónia, és mivel a nitrogén a ferritben jobban oldódik 2. a kezelés hőmérséklete 500-600 C. A kemencetérbe bevezetett ammónia az acél felületén alkotóira bomlik. 3. A kezelési idő 30-40 óra 4. A darabot nitridálás előtt nemesítik 5. Gáznitridálásra nitridképző ötvözőkkel ötvözött acélokat használunk. Ilyen ötvözők a Cr, az Ala Moés a V Az elérhető felületi keménysége 62-67 HRC. 24

25

Nitridálált kéreg 1. A nitridáltkéreg vastagsága 0,2-0,8 mm 2. A kéreg szerkezete nem egységes. 1. A felületen egy néhány mikron vastagságú vegyületi réteg "fehér kéreg"található. Ezt a vegyületi réteget vas és ötvöző nitridek alkotják. 2. Alatta a befelé haladó nitrogén diffúziós frontnak megfelelően, élesen elválasztva a diffúziós zóna van 26

Karbonitridálás, nikotrálás a közeg 50 % ammónia és 50 % cementáló gáz. A kezelés hőmérséklete 570 C ideje 3-4 óra. A kéreg két részből áll: 10-20μm vastagságú vegyületi kéreg (nitridek), alatta 0,3-0,5 mm nitrogénben dús diffúziós zóna. 27

Betétedzés A betétedzés lényege, hogy a kis C tartalmú, nagyon szívós acélok felületi rétegét karbonnal dúsítják, majd az ily módon a kérgében edzhetővév ált darabot edzik. A betétedzés = cementálás + edzés 28

Cementálás A cementálás során az alkatrészt karbont leadóközegben 850-930 C, ma egyre magasabb gyakran 950-970 C -on izzítjuk. A cementáló közeg lehet : szilárd (faszén, csontszén, koksz), folyékony (sófürdő+ karbont leadóanyag) vagy gáz. Ipari körülmények között már csak a gázcementálásnak van jelentősége. 29

Cementálás A kéregvastagság függ: a hőmérséklettől, az időtől, és a C leadó közegtől 30

31

Cementálást követő hőkezelések Ha az acél szemcsedurvulásra nem hajlamos, az edzés a cementálást követően elvégezhető(direkt edzés). Az edzés az acél összetételétől függően történik: - ötvözetlen acélt vízben, - ötvözöttet olajban vagy emulzióban -. Az edzést 170-180 C -os megeresztés követi Betétedzett bolygókerék 32

Betétedzett darabok tányérkerék betétedzés : gázcementálás, edzés edzőprésben és megeresztés 33

Tányérkerék Kéregszövet: Martenzit+ maradék ausztenit Magszövet: bainit 34

Fogaskerekek hőkezelése Megvalósítható: kisnyomású vagy vákuum cementálás, nagy nyomású nitrogén edzés 35

Kémiai gőzfázisúbevonatolás - CVD Keményfém lapkák és kerámiák felületi kezelésére 900-1000 C -on 3-10 μm vastag, keménysége 2500 HV körüli gyémántbevonat is készíthető Felületi kezelések Gőzfázisúbevonatképzőeljárások Anyagtudományi és Technológiai Tanszék 36

Fizikai gőzfázisúbevonatolás - PVD a bevonat nem nagy hőmérsékleten vegyi reakció, hanem alacsony 150-550 C -on fizikai elvek alapján keletkezik TiN keménysége 2000-2500 HV, kopásálló Felületi kezelések Gőzfázisúbevonatképzőeljárások Anyagtudományi és Technológiai Tanszék 37

Köszönöm a figyelmet! 38