Kalení
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. května 2021; kontroly vyžadují 5 úprav .Kalení neboli kalení je druh tepelného zpracování materiálů ( kovy , slitiny kovů , sklo ), které spočívá v jejich zahřátí nad kritický bod (teplota změny typu krystalové mřížky, tedy polymorfní přeměna , nebo teplota, při které existují fáze při nízké teplotě), následované rychlým ochlazením. Kalení kovu za účelem získání přebytku volných míst by nemělo být zaměňováno s konvenčním kalením, které vyžaduje, aby byly možné fázové přeměny ve slitině. Nejčastěji se chlazení provádí ve vodě nebo oleji, ale existují i jiné způsoby chlazení: v pseudovroucí vrstvě tuhého chladiva, proudem stlačeného vzduchu, vodní mlhou, v kapalném polymerním zhášecím médiu atd.
Vytvrzený materiál se stává tvrdším , ale stává se křehkým , méně tažným a méně tažným , pokud se provádí více opakování ohřevu a chlazení. Pro snížení křehkosti a zvýšení tažnosti a houževnatosti po kalení polymorfní transformací se používá popouštění . Po kalení bez polymorfní transformace se aplikuje stárnutí . Při popouštění dochází k mírnému poklesu tvrdosti a pevnosti materiálu [1] .
Vnitřní pnutí se odstraní temperováním materiálu. U některých výrobků se kalení provádí částečně, například při výrobě japonské katany se kalí pouze ostří meče.
K rozvoji metod kalení významně přispěl Černov Dmitrij Konstantinovič . Doložil a experimentálně prokázal, že pro výrobu vysoce kvalitní oceli není rozhodující kování, jak se dříve předpokládalo, ale tepelné zpracování. Určil vliv tepelného zpracování oceli na její strukturu a vlastnosti. V 1868, Chernov objevil kritické body ocelových fázových transformací, nazvaný Chernoff body . V roce 1885 zjistil, že kalit lze nejen ve vodě a oleji, ale také v horkém prostředí. Tento objev byl počátkem aplikace postupného kalení a následně studiem izotermické přeměny austenitu [2] .
Druhy povah
Polymorfní transformací- Kalení s polymorfní transformací, pro oceli
- Kalení bez polymorfní transformace, pro většinu neželezných kovů .
Plný - materiál se zahřeje na 30 - 50°C nad linii GS pro hypoeutektoidní ocel a eutektoidní , hypereutektoidní řadu PSK, v tomto případě ocel získává strukturu austenit a austenit + cementit . Neúplné - ohřev se provádí nad linií PSK diagramu, což vede ke vzniku přebytečných fází na konci kalení. Neúplné kalení se obecně používá u nástrojových ocelí .
Zhášecí média
Při kalení vyžaduje přechlazení austenitu na teplotu martenzitické transformace rychlé ochlazení, ale ne v celém rozsahu teplot, ale pouze v rozsahu 650-400 °C, tedy v rozsahu teplot, ve kterém je austenit nejméně stabilní a nejrychleji přechází v feriticko -cementová směs. Nad 650 °C je rychlost přeměny austenitu nízká, a proto může být směs při kalení v tomto teplotním rozmezí pomalu ochlazována, ale samozřejmě ne natolik, aby začala precipitace feritu nebo přeměna austenitu na perlit .
Mechanismus působení vytvrzovacích médií (voda, olej, voda-polymerní vytvrzovací médium, jakož i chlazení dílů v solných roztocích) je následující. V okamžiku ponoření produktu do zhášecího média se kolem něj vytvoří film přehřáté páry, přes vrstvu tohoto parního pláště dochází k ochlazování, tedy poměrně pomalu. Když povrchová teplota dosáhne určité hodnoty (určené složením zchlazovací kapaliny), při které dojde k porušení parního pláště, začne kapalina na povrchu součásti vřít a dojde k rychlému ochlazení.
První fáze relativně pomalého varu se nazývá fáze varu filmu, druhá fáze rychlého ochlazení se nazývá fáze varu jádra. Když je teplota kovového povrchu pod bodem varu kapaliny, kapalina již nemůže vřít a chlazení se zpomalí. Tato fáze se nazývá konvekční přenos tepla. [3]
Metody kalení
- Kalení v jednom chladiči - díl zahřátý na určité teploty je ponořen do kalící kapaliny, kde zůstává až do úplného vychladnutí. Tato metoda se používá pro kalení jednoduchých dílů z uhlíkových a legovaných ocelí.
- Přerušované kalení ve dvou prostředích – tato metoda se používá pro kalení ocelí s vysokým obsahem uhlíku. Díl je nejprve rychle ochlazen v rychle chladícím médiu (např. vodě) a poté v pomalu chladícím médiu (olej).
- Kalení rozprašováním spočívá v nástřiku dílu intenzivním paprskem vody a obvykle se používá, když je potřeba vytvrdit díl dílu. Tato metoda nevytváří parní plášť, který poskytuje hlubší prokalitelnost než jednoduché kalení ve vodě. Takové kalení se obvykle provádí v induktorech v HDTV instalacích.
- Krokové kalení je kalení, při kterém se součást ochladí v kalícím médiu, které má teplotu nad martenzitickým bodem pro danou ocel. Při ochlazování a udržování v tomto prostředí musí kalený díl na všech místech řezu získat teplotu kalící lázně. Poté následuje závěrečné, obvykle pomalé, ochlazování, při kterém dochází ke zpevnění, tedy k přeměně austenitu na martenzit .
- Izotermické kalení . Na rozdíl od stupňovitého kalení je při izotermickém kalení nutné držet ocel v kalícím médiu tak dlouho, aby izotermická přeměna austenitu stihla skončit.
- Laserové kalení . Tepelné kalení kovů a slitin laserovým zářením je založeno na lokálním ohřevu povrchové plochy pod vlivem záření a následném ochlazování této povrchové plochy nadkritickou rychlostí v důsledku odvodu tepla do vnitřních vrstev kovu. Na rozdíl od jiných známých procesů tepelného kalení (kalení vysokofrekvenčními proudy, elektrický ohřev, kalení z taveniny a další metody) není ohřev při laserovém kalení objemový, ale povrchový proces.
- HDTV kalení (indukce) - kalení vysokofrekvenčními proudy - díl je umístěn v induktoru a zahříván indukcí vysokofrekvenčních proudů v něm.
Vady
Vady, ke kterým dochází při kalení oceli. [čtyři]
- Nedostatečná tvrdost kaleného dílu je důsledkem nízké teploty ohřevu, krátkého vystavení provozní teplotě nebo nedostatečné rychlosti ochlazování. Korekce defektů : normalizace nebo žíhání s následným kalením; použití energičtějšího zhášecího média.
- Přehřátí je spojeno s ohřevem produktu na teplotu výrazně vyšší, než je požadovaná teplota ohřevu pro kalení. Přehřívání je doprovázeno tvorbou hrubozrnné struktury, což má za následek zvýšenou křehkost oceli. Korekce defektů : žíhání (normalizace) a následné kalení na požadovanou teplotu.
- K vyhoření dochází, když je ocel zahřátá na velmi vysoké teploty, blízké bodu tavení (1200-1300°C) v oxidační atmosféře. Kyslík proniká do oceli a podél hranic zrn se tvoří oxidy. Taková ocel je křehká a nelze ji opravit.
- Oxidace a oduhličení oceli jsou charakterizovány tvorbou okují (oxidů) na povrchu dílů a spalováním uhlíku v povrchových vrstvách. Tento typ sňatku tepelným zpracováním je nenapravitelný. Pokud to přídavek na opracování dovoluje, musí být zoxidovaná a oduhličená vrstva odstraněna broušením. Aby se zabránilo tomuto typu sňatku, doporučuje se ohřívat díly v pecích s ochrannou atmosférou.
- Deformace a praskliny jsou důsledkem vnitřního pnutí. Při ohřevu a ochlazování oceli jsou pozorovány objemové změny v závislosti na teplotě a strukturních přeměnách (přechod austenitu na martenzit je doprovázen zvětšením objemu až o 3 %). Rozdíl v době přeměny na objem kaleného dílu v důsledku jeho různých velikostí a rychlostí ochlazování na průřezu vede ke vzniku silných vnitřních pnutí, která způsobují praskliny a deformace dílů při kalení.
Poznámky
- ↑ Pece pro tepelné zpracování oceli . Datum přístupu: 10. července 2011. Archivováno z originálu 17. února 2012.
- ↑ Bolchovitinov N.F. Věda o kovech a tepelné zpracování: Učebnice pro strojírenství. Vtuzov / N. F. Bolchovitinov, doktor inženýrství. Vědy prof. - 2. vyd., přepracováno. - M .: Mashgiz, 1952. - 426 s.
- ↑ V.N. Zaplatin, Yu.I. Sapozhnikov, A.V. Dubrov, U.M. Duhneev. Základy nauky o materiálech (zpracování kovů) / ed. V.N. Platina. - M. : Akademie, 2017. - S. 141-142. — 272 s. - ISBN 978-5-4468-4122-6 . Archivováno 22. listopadu 2021 na Wayback Machine
- ↑ Ostapenko N. N., Kropivnitsky N. N. Technologie kovů. — Vydání 2. - Moskva: Vyšší škola, 1970. - 344 s.
Literatura
- Temperování // Euclid - Ibsen. - M . : Sovětská encyklopedie, 1972. - ( Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / šéfredaktor A. M. Prochorov ; 1969-1978, v. 9).
- Gulyaev A.P. Metalurgie: Učebnice pro vysoké školy. - 5. vyd., revidováno. - M .: Hutnictví, 1977. - 647 s.
Odkazy
 Slovníky a encyklopedie |
|---|
| Tepelné zpracování kovů | ||
|---|---|---|
| Obecné pojmy věda o kovu Krystalová buňka fázový diagram Stavový diagram slitin železa a uhlíku | ||
| Základní procesy | ||
| Související procesy | ||
| Cílové vlastnosti kovů | ||