1. TOPLINSKA OBRADA 1 Tehnologija obrade materijala TOPLINSKA OBRADA Toplinska obrada je postupak obrade materijala u kojem se materijal izlaţe djelovanju topline u nekom određenom vremenskom intervalu da bi se postigla ţeljena mikrostruktura, a time i ţeljena svojstva materijala - mehanička, fizička i kemijska. 2 Tehnologija obrade materijala TOPLINSKA OBRADA Toplinskim obradama krutog metala ili slitine mijenjanju se svojstva materijala bez promijene agregatnog stanja. Osnova obrade sastoji se od: Zagrijavanja materijala Zadrţavanja materijala neko vrijeme na određenoj temperaturi Hlađenje materijala do normalne temperature 3 Tehnologija obrade materijala TOPLINSKA OBRADA Osnovni parametri toplinske obrade su: Temperatura (t) Vrijeme (τ) Izvedeni parametri iz osnovnih su: Vrijeme ugrijavanja Vrijeme progrijavanja Drţanje na određenoj temperaturi Vrijeme ohlađivanja 4 Tehnologija obrade materijala TOPLINSKA OBRADA 5 Tehnologija obrade materijala TOPLINSKA OBRADA Ovisno o ukupnom vremenu potrebnom za postizanje temperature zagrijavanja (ugrijavanju, progrijavanju i drţanju) i hlađenju dobivaju se različiti postupci toplinske (termičke) obrade. Pri zagrijavanju dodaju se različiti elementi kako bi se poboljšale karakteristike metala u termodifuzijskoj obradi. 6 Tehnologija obrade materijala TOPLINSKA OBRADA Termokemijska (termodifuzijska) obrada Toplinska obrada moţe se kombinirati s kemijskom obradom u svrhu postizanja boljih karakteristika materijala. Ovim postupkom osim strukture materijala mijenja se i kemijski sastav površine ili čitavog obratka. 7 Tehnologija obrade materijala 1.2. VRSTE TOPLINSKE OBRADE TERMIČKE Obrade - materijali se griju, drţe na određenoj temperaturi i potom hlade 1. Ţarenje 2. Kaljenje 3. Popuštanje 4. Poboljšavanje 8 Tehnologija obrade materijala 1.2. VRSTE TOPLINSKE OBRADE TERMOKEMIJSKE Obrade - toplinska obrada u kemijski aktivnoj sredini 1. Cementiranje 2. Nitriranje 3. Karboniranje 4. Boriranje 9 Tehnologija obrade materijala 1.3. ŢARENJE Ţarenje (čelika) je postupak kojim grijemo materijal na određenoj temperaturi određeno vrijeme i zatim ga na odgovarajući način sporo hladimo. Zavisno od visine temperature zadrţavanja na toj temperaturi i reţimu hlađenja postiţemo: Izjednačenje kemijskog sastava i kristalne strukture Povećanje ţilavosti Smanjenje veličine kristalnih zrna Povećanje mekoće čelika Uklanjanje unutarnjih napetosti 10 Tehnologija obrade materijala 1.3. ŢARENJE Temperature ţarenja ugljičnog čelika 11 Tehnologija obrade materijala 1.3. ŢARENJE 1. DIFUZIJSKO ŢARENJE je dugotrajno ţarenje čelika (10 - 40 sati) pri visokim temperaturama (1050 - 1200°C), a sluţi za izjednačenje nejednolike strukture nastale pri lijevanju koje oteţava obradu i smanjuje vrijednost proizvoda. Grubozrnata struktura nastala pri difuzijskom ţarenju moţe se odstraniti normalizacijom ili gnječenjem. 12 Tehnologija obrade materijala 1.3. ŢARENJE 2. NORMALIZACIJA - NORMALIZACIJSKO ŢARENJE je ţarenje kojim se postiţe ravnomjerna i sitnozrnata struktura što je slučaj kod čelika čija se struktura sastoji od nejednakih i krupnih zrna nastalih pri lijevanju, kovanju, izvlačenju i sličnim postupcima. 13 Tehnologija obrade materijala 1.3. ŢARENJE Tim se postupkom čelik zagrije za 30-50°C iznad temperature austenizacije (temperature pretvorbe) i to kratko vrijeme, tek toliko da se dobiju novi fini kristali (homogenizirani). Čelik se zatim polako i ravnomjerno hladi. Normalizacijom se poboljšavaju svojstva čvrstoće i ţilavosti. 14 Tehnologija obrade materijala 1.3. ŢARENJE 3. MEKO ŢARENJE (ţarenje radi omekšavanja) Ovim postupkom dobiva se čelik u što mekšem stanju pogodan za daljnju mehaničku obradu. 15 Tehnologija obrade materijala 1.3. ŢARENJE Izvodi se zagrijavanjem na temperaturi 650 - 750°C . Vrijeme ţarenja je dosta dugo (2-20 sati). Hlađenje mora biti polagano i ravnomjerno. Ovim ţarenjem smanjuje se čvrstoća i tvrdoća, a povećava ţilavost. 16 Tehnologija obrade materijala 1.3. ŢARENJE 4. ŢARENJE ZBOG UKLANJANJA ZAOSTALIH NAPREZANJA uklanjanja napetosti koje su nastale kod prethodne obrade (mehanička obrada - rezanje, kovanje, valjanje…) 17 Tehnologija obrade materijala 1.3. ŢARENJE Komadi se ţare na temperaturi 450-550°C u trajanju od 1-2 sata, a hlađenje se vrši postepeno u samoj peći za ţarenje. Zaostala naprezanja izazivaju nepoţeljne deformacije i pucanje materijala na osjetljivim mjestima. 18 Tehnologija obrade materijala 1.4. KALJENJE Kaljenje je vrsta toplinske obrade kojom se čeliku povećava tvrdoća i čvrstoća. Izvodi se tako što se čelik zagrije do određene temperature (temperatura austenita) na kojoj se kali toliko dugo dok ne bude sigurno progijan, nakon čega slijedi brzo hlađenje (gašenje) s ciljem dobivanja posebno tvrde strukture (martenzitna struktura). 19 Tehnologija obrade materijala 1.4. KALJENJE Temperature zagrijavanja ugljičnog čelika za kaljenje 20 Tehnologija obrade materijala 1.4. KALJENJE Kaljivost čelika je svojstvo čelika da se brzim hlađenjem (gašenjem) s temperature austenizacije zakali (postigne što veću tvrdoću na površini) i prokali (postigne što jednoličniju tvrdoću na poprečnom presjeku). 21 Tehnologija obrade materijala 1.4. KALJENJE Točne temperature kaljenja za pojedine vrste čelika treba odabrati prema podacima iz tablica proizvođača. Za velike predmete na gornjoj granici, a za male na donjoj granici. Zagrijavanje čelika treba biti ravnomjerno tako da prodire kroz cijeli presjek kaljenog predmeta. 22 Tehnologija obrade materijala 1.4. KALJENJE HLAĐENJE PRI KALJENJU Hlađenje treba obaviti takvom brzinom koja će omogućiti potpuno pretvaranje austenita u martenzit. Kritična brzina hlađenja je minimalna brzina hlađenja sa kojom pothladimo sav austenit do pretvorbe u martenzit i različita je za pojedine vrste čelika. 23 Tehnologija obrade materijala 1.4. KALJENJE Pri brzom hlađenju pojavljuju se različite temperature na površini i u dubini predmeta ovisno o: Veličini predmeta Vrsti sredstava za hlađenje Kritičnoj brzini hlađenja 24 Tehnologija obrade materijala 1.4. KALJENJE SREDSTVA ZA HLAĐENJE Ulja Voda i otopine, emulzije Rastaljive soli Plinovi (komprimirani zrak, tehnički plinovi) Fluidizirane kupke Druga sredstva 25 Tehnologija obrade materijala 1.4. KALJENJE - posebni postupci PREKIDNO KALJENJE Upotrebljava se za kaljenje sloţenih predmeta. Predmete hladimo u sredstvu koje brţe hladi, a kad se dovoljno ohlade (što osigurava nastanak martenzita), hladimo ih dalje u rashladnom sredstvu koje blaţe djeluje i time smanjujemo napetosti. 26 Tehnologija obrade materijala 1.4. KALJENJE - posebni postupci STUPNJEVITO KALJENJE (termalno kaljenje) Upotrebljavamo za komplicirane dijelove od legiranog čelika. Prvo hlađenje vršimo u solnoj kupelji (solni rastvor) na temperaturi koja odgovara početku nastanka martenzita, a dalje hladimo na zraku. Na taj način omogućavamo ravnomjerno nastajanje martenzita i u sredini i na površini što znatno smanjuje strukturu naprezanja u materijalu. 27 Tehnologija obrade materijala 1.5. POPUŠTANJE Popuštanjem ublaţavamo velike unutrašnje napetosti čelika koje nastaju pri kaljenju i poboljšavamo ţilavost koja je smanjena pri kaljenju. Izvodi se neposredno nakon kaljenja tako da se predmeti zagrijavanju do odgovarajuće temperature ispod Ac1, a zatim hlade u odgovarajućem rashladnom sredstvu. 28 Tehnologija obrade materijala 1.5. POPUŠTANJE Prema odabranoj temperaturi popuštanje se dijeli: 1. NISKO POPUŠTANJE Izvodi se na temperaturi od 100 do 300°C Ne dolazi do značajne promjene tvrdoće postignute kaljenjem Cilj je smanjiti unutrašnja naprezanja Primjenjuje se kod cementiranih, ugljičnih čelika 29 Tehnologija obrade materijala 1.5. POPUŠTANJE 2. SREDNJE POPUŠTANJE Izvodi se na temperaturi od 350 do 500°C Povećava se elastičnost, čvrstoća i ţilavost Opada tvrdoća Primjenjuje se kod opruga i niskolegiranih alatnih čelika Materijal postaje ţilav i otporan na udarce 30 Tehnologija obrade materijala 1.5. POPUŠTANJE 3. VISOKO POPUŠTANJE Izvodi se na temperaturi od 500 do 700°C Potpuno uklanjanje napetosti Vraća čeliku ţilavost i elastičnost Najviše se gubi na tvrdoći Primjenjuje se na čelicima za poboljšanje i alatnim čelicima za rad u toplom stanju (brzorezni) 31 Tehnologija obrade materijala 1.6. POBOLJŠAVANJE Poboljšavanje je postupak koji se sastoji od normalnog kaljenja i visokog popuštanja Čelici s manje od 0,4% ugljika - specijalni čelici za poboljšavanje Povećava se ţilavost, čvrstoća i tvrdoća Prije poboljšavanja predmeti se relativno lako obrade skidanjem strugotine, a nakon poboljšavanja mehanička svojstva (čvrstoća i tvrdoća) im se jako poboljšavaju (povećavaju) 32 Tehnologija obrade materijala 1.6. POBOLJŠAVANJE Moţe biti: 1. ANIZOTERMIČKO POBOLJŠAVANJE Normalno kaljenje i visoko popuštanje Hlađenje moţe biti brzo i polagano što ovisi o vrsti čelika 33 Tehnologija obrade materijala 1.6. POBOLJŠAVANJE 2. IZOTERMIČKO POBOLJŠAVANJE Provodi se prekidnim kaljenjem Ekonomičnije je jer se za postupak visokog popuštanja predmet ne mora ponovno zagrijavati Potrebna je suvremena oprema Pogodno za strojne elemente manjih dimenzija 34 Tehnologija obrade materijala 1.7. CEMENTIRANJE Cementiranje je postupak termokemijske obrade koji se sastoji od pougljičenja (povećanje sadrţaja ugljika u površinskom sloju), kaljenja i niskog popuštanja s ciljem dobivanja tvrde površine i ţilave jezgre. Izbodi se pri temperaturi od 870 do 930°C u sredstvu za cementiranje Nakon obogaćivanja površine ugljikom slijedi kaljenje i nisko popuštanje (150-200°C) 35 Tehnologija obrade materijala 1.7. CEMENTIRANJE Sredstva za cementiranje: 1. Kruta drveni ugljen s dodatkom barijum-karbonata 4 do 10 sati za sloj 1,2 do 1,6 mm koji sadrţi 1% ugljika 2. Tekuća Specijalne solne kupelji Kraće trajanje 3. Plinovita Ugljični monoksid, metan Kraće trajanje 36 Tehnologija obrade materijala 1.8. NITRIRANJE Nitriranje je postupak termokemijske obrade kojim se postiţe povećana tvrdoća površine i zadrţavanje ţilavosti jezgre Moţe biti: 1. NITRIRANJE U STRUJI AMONIJAKA NH3 Zagrijavanje 10-100 sati pri temperaturi 500°C Dubina dobivenog sloja 0,3 do 1 mm 2. NITRIRANJE U SOLNOJ KUPELJI 37 Zagrijavanje 1-3 sata pri temperaturi 500-530°C Dubina dobivenog sloja 0,13 mm Tehnologija obrade materijala 1.8. NITRIRANJE Prednosti pred cementiranjem Izvodi se na znatno niţoj temperaturi (manje deformacije u materijalu) Materijali postojaniji na temperaturi do 500°C (cementiranjem postojani do 200°C) Otpornost na koroziju Površine mogu biti prethodno obrađene na potrebne dimenzije Nedostatci pred cementiranjem Veća krtost (pojava pukotina pri lakšim udarcima) Proces traje znatno dulje Skuplja postrojenja za provođenje postupka 38 Tehnologija obrade materijala
© Copyright 2024 Paperzz
