Ϫ METALE.XMC.PL

Hartowanie Metali Umacnianie Zastosowanie Cechy

.:: Obróbka Skrawaniem ::.

Obróbka Skrawaniem – to proces wytwarzania elementów maszyn, w którym przez oddzielenie zbędnej warstwy materiału (naddatku obróbkowego) przetworzonej w wiór, uzyskuje się wymagane: kształt, wymiary oraz strukturę geometryczną powierzchni (chropowatość). Obróbka skrawaniem jest b. rozpowszechnioną metodą obróbki; można jej poddawać różne materiały: metale, drewno, tworzywa sztuczne, szkło. Obróbka skrawaniem jest realizowana za pomocą odpowiednich ruchów przedmiotu obrabianego i narzędzia skrawającego: ruchu głównego (ruchu skrawania), nadawanego narzędziu lub przedmiotowi obrabianemu, warunkującego wystąpienie skrawania, oraz dodatkowego ruchu posuwowego (narzędzia lub przedmiotu obrabianego), umożliwiającego objęcie skrawaniem całego przedmiotu i uzyskanie wymaganego kształtu i wymiaru. W zależności od rodzaju napędu obróbkę skrawaniem dzieli się na : ręczną, zmechanizowaną (przeprowadzaną narzędziami zamocowanymi w odpowiednich przyrządach, np. elektr.) i maszyn. (wykonywaną za pomocą obrabiarek skrawających). Rozróżnia się obróbkę skrawaniem wiórową i ścierną.

Obróbka wiórowa – jest wykonywana za pomocą narzędzi skrawających o jednoznacznie określonym kształcie i geometrii ostrza; do wyrobu tych narzędzi są stosowane gł. stale wysokiej jakości (stopowe szybkotnące), węgliki spiekane metali trudno topliwych (wolframu, tytanu), spiekane tlenki glinu i cermetale. Do obróbki wiórowej zalicza się: toczenie, wytaczanie, zataczanie, wiercenie, rozwiercanie, pogłębianie, nawiercanie, frezowanie, struganie, dłutowanie, przeciąganie, gwintowanie, obróbkę kół zębatych, wiórkowanie.

Toczenie – najczęściej przedmiot obrabiany jest wprawiany w ruch obrotowy (ruch gł.), a narzędzie (nóż tokarski) – w ruch posuwowy; rozróżnia się toczenie zewn. (powierzchni zewn.) i wewn. (otworów) oraz toczenie wzdłużne (narzędzie przesuwa się wzdłuż osi przedmiotu obrabianego) i toczenie poprzeczne (przesuw narzędzia jest prostopadły do osi przedmiotu). Toczenie wzdłużne ma miejsce np. przy obróbce wałków gładkich i stopniowych; poprzeczne – rowków prostokątnych i kształtowanych, przecinaniu i obróbce powierzchni czołowych; szczególne rodzaje toczenia stanowią: toczenie kopiowe (powierzchni o złożonych kształtach), gwintów, bezkłowe, zw. łuszczeniem, oraz obwiedniowe – za pomocą specjalnych noży obwiedniowych, którym nadaje się jednocześnie 2 ruchy posuwowe (obrotowy i prostoliniowy).

Wytaczanie – sposób obróbki otworów (uprzednio odlanych, odkutych lub wywierconych) za pomocą noży, zw. wytaczakami, wytaczadeł lub głowic nożowych; w zależności od konstrukcji obrabiarki ruch gł. obrotowy wykonuje przedmiot obrabiany lub narzędzie, ruch posuwowy – narzędzie lub przedmiot obrabiany, obydwa ruchy mogą też wykonywać narzędzia (wytaczadła).

Zataczanie – obróbka powierzchni kształtowych (np. o zarysie spirali Archimedesa), frezów (zataczanych), krzywek, na tokarkach – zataczarkach. W obróbce wiórowej wierceniem, rozwiercaniem, pogłębianiem i nawiercaniem ruch gł. (obrotowy) i posuwowy prostoliniowy wykonują narzędzia.

Wiercenie – wykonywanie otworów lub powiększanie ich średnicy za pomocą wierteł.

Rozwiercanie – powiększanie średnicy otworu za pomocą narzędzi zw. rozwiertakami; rozróżnia się rozwiercanie zgrubne rozwiertakami zdzierakami (3- lub 4-ostrzowymi) oraz wykańczające – wykańczakami o kilku lub kilkunastu ostrzach; rozwiertaki wykańczaki usuwają b. małe naddatki obróbkowe, dzięki czemu polepsza się dokładność obróbki oraz gładkość powierzchni otworu; rozwiercanie wykańczające może być ręczne lub maszynowe. Pogłębianie otworów walcowych lub stożkowych na łby wkrętów, śrub, sworzni; także obróbka powierzchni czołowych związanych z otworami.

Nawiercanie – wykonywanie, za pomocą narzędzi zw. nawiertakami, specjalnych otworów – nakiełków (przeznaczonych do ustalania położenia wałków podczas obróbki).

Frezowanie – procesy obróbki powierzchni płaskich i kształtowych za pomocą wieloostrzowych narzędzi zw. frezami; rozróżnia się: frezowanie obwodowe, w którym oś obrotu narzędzia jest równoległa do obrabianej powierzchni, i czołowe – gdy jest prostopadła; frezowaniem, najczęściej na specjalnych frezarkach, można wykonywać gwinty, koła zębate i wałki wielowypustowe; frezowanie może być przeciwbieżne (kierunki obrotu frezu i posuwu przedmiotu obrabianego są przeciwne) i współbieżne (kierunki zgodne).

Struganie – jest to obróbka powierzchni płaskich i kształtowych za pomocą noży strugarskich; ruch gł. prostoliniowo-zwrotny wykonuje narzędzie (struganie poprzeczne i struganie pionowe zw. dłutowaniem) lub przedmiot obrabiany (struganie wzdłużne); każdy cykl ruchu gł. składa się z ruchu roboczego, gdy zachodzi skrawanie, i ruchu jałowego, gdy narzędzie lub obrabiany przedmiot wraca do położenia wyjściowego; ruch posuwowy okresowy wykonuje narzędzie lub przedmiot obrabiany.

Przeciąganie – proces obróbki, w której cały naddatek obróbkowy najczęściej jest usuwany w czasie jednego przejścia narzędzia zw. przeciągaczem; stosowane w produkcji wielkoseryjnej i masowej; rozróżnia się: przeciąganie wewn. (np. otworów, rowków) i przeciąganie zewn. powierzchni płaskich i kształtowych (np. korbowodów, kluczy, kół zębatych). Procesem podobnym do przeciągania jest przepychanie – obróbka otworów narzędziami podobnymi do przeciągaczy (przepychaczami).

Obróbka wiórowa uzębień (kół zębatych) – może być przeprowadzana 2 metodami: kształtową lub obwiedniową; w metodzie kształtowej narzędzie (np. frez krążkowy) odwzorowuje swój zarys w materiale obrabianym; w obwiedniowej złożony ruch narzędzia o odpowiednim kształcie względem przedmiotu obrabianego nadaje żądany zarys zębom. Do obróbki uzębień metodą kształtową są stosowane obrabiarki ogólnego przeznaczenia, najczęściej frezarki, w metodzie obwiedniowej zaś – specjalne obrabiarki do uzębień i specjalne narzędzia (dłutaki, noże zębatkowe, frezy ślimakowe, głowice). Obróbką wiórową wykańczającą kół zębatych może być tzw. wiórkowanie.

Czytaj Więcej Click »

.:: Miedź Właściwości Zastosowanie ::.

Miedź była już znana w starożytności. Obecnie otrzymuje się ją za pomocą procesów ogniowych stosowanych w pirometalurgii oraz w mniejszym stopniu za pomocą procesów hydroelektrometalurgicznych. Miedź otrzymana za pomocą procesów pirometalurgicznych jest silnie zanieczyszczona i z tego powodu poddaje się ją zazwyczaj rafinacji ogniowej lub elektrolitycznej.

Cu
– metal półszlachetny
– dobra odporność korozyjna (pokrywa się patyną)
– wysoka przewodność elektr i cieplna
– łatwość odlewania
– przeróbka plast na zimno i gorąco
– bardzo dobra skrawalność i spawalność
– Miedź stopowa
– stop podwójny 98%Cu, do 2% pierw stopowych (np. na wymienniki ciepła)

Miedź elektrolityczna dla wielu celów, zwłaszcza naukowych i elektronicznych, jest jeszcze zbyt silnie zanieczyszczona i z tego powodu poddaje się ją dodatkowo rafinacji, ale najczęściej już w pracowniach naukowych lub w zakładach użytkowych, metodami metalurgii próżniowej. Jako materiał wyjściowy do tej rafinacji służy miedź elektrolityczna, którą poddaje się najpierw w stanie ciekłym redukcji tlenkiem węgla, lub węglem i otrzymuje się miedź beztlenową. Następnie przetapia się ją w próżni i otrzymuje się miedź próżniową pozbawioną prawie całkowicie gazów.

Własności Fizyczne
Do własności tych należą: bardzo duża przewodność elektryczna, co wpływa na znaczne zastosowanie miedzi w przemyśle elektrotech­nicznym i elektronicznym oraz duża przewodność cieplna; co dzięki również wysokiej odporności miedzi na korozję, czyni ją bardzo uży­teczną w przemyśle chemicznym. Z innych własności miedzi na szczególną uwagę zasługuje zdolność do tworzenia dużej liczby stopów z róż­nymi pierwiastkami o bardzo dobrych własnościach mechanicznych i specjalnych.
Wysoka przewodność elektryczna miedzi zależy przede wszystkim od jej czystości. Wszelkie zanieczyszczenia miedzi wpływają mniej lub bardziej szkodliwie na jej przewodność elektryczną. Z tego powodu w elektronice, oraz na przewody elektryczne stosuje się tylko miedź o dużej czystości. Na przewodność elektryczną miedzi naj­bardziej obniżająco działają zanieczyszczenia fosforem, krzemem, żela­zem, arsenem, berylem, aluminium, cyną i niklem. Natomiast srebro, kadm i cynk obniżają przewodność elektryczną miedzi tylko w stopniu nieznacznym.

Własności Chemiczne
Jedną z najważniejszych własności chemicznych miedzi jest jej stosun­kowo duża odporność na korozję. W wilgotnym powietrzu miedź pokrywa się warstwą tzw. paty­ny, która jest zasadowym węglanem miedzi, chroniącą w pewnym stopniu miedź przed dalszą korozją. Na działanie wilgotnej atmosfery przemysłowej, zawierającej dwutlenek siarki, jest miedź jednak nieodporna, ponieważ wytwarza­jąca się wtedy na jej powierzchni warstewka zasadowego siarczanu miedzi nie zabezpiecza jej przed dalszą korozją. Miedź w mniejszym lub w większym stopniu utleniona, z jaką przeważnie ma się do czynienia w przemyśle, traci zdolność do obrób­ki plastycznej po wyżarzeniu jej w temperaturze 500°C­ lub w tempe­raturze wyższej w atmosferze redukującej, zawierającej wodór, a więc przede wszystkim w czystym wodorze, gazie świetlnym, gazie koksow­niczym, gazie generatorowym wodnym itp. To szkodliwe zjawisko, zwane chorobą wodorową mie­dzi, spowodowane jest stosunkowo dużą zdolnością wodoru do dy­fundowania do miedzi, szczególnie w wyższych temperaturach i reak­cją wodoru z tlenkiem miedziawym w myśl równania

Cu2 + H2 = 2Cu + H20

przy czym powstaje czysta miedź oraz para wodna, która z powodu braku zdolności do dyfuzji nie może się z miedzi wydostać na zew­nątrz. Ponieważ wytworzona para wodna może mieć duże ciśnienie, przeto może ono wywołać lokalne mikroskopowe pęknięcia miedzi, których wpływ na własności uwidacznia się wyraźnie dopiero podczas następnej obróbki plastycznej. Uniknięcie tego szkodliwego zjawiska jest możliwe przez użycie miedzi nie zawierającej tlenu lub przez za­stosowanie wyżarzania w atmosferze nie zawierającej wodoru, ani łatwo rozkładających się związków zawierających wodór.

Z technicznie ważnych materiałów chemicznych silnie działają na miedź: chlor, chlorek amonu, chlorek glinu, chlorek żelaza, fluorek amonu, kwas siarkowy w wyższych temperaturach, siarkowodór, a nie­co słabiej: acetylen (niebezpieczeństwo eksplozji), chlorek sodowy, chlorek wapnia, chlorowodór, kwas solny, siarczek sodowy, wapno bie­lące, zaprawa murarska itp. Rozpuszczalnikiem miedzi jest kwas azotowy, w którym rozpusz­cza się ona bardzo łatwo, szczególnie przy użyciu go w stanie stężo­nym.

Własności Mechaniczne
Umocnienie miedzi może być osiągnięte tylko przez obróbkę plastyczną na zimno (zgniot). Wyżarzanie miedzi zgniecionej, poczynając od temperatury rekry­stalizacji, powoduje znaczny spadek własności wytrzymałościowych przy jednoczesnym wzroście własności plastycznych. Jednoznaczna temperatura początku rekrystalizacji dla każdego rodza­ju miedzi: dla miedzi elektrolitycznej (jako dla miedzi bardziej czy­stej) wynosi ona ok. 200°C, a dla miedzi hutniczej (znacznie zanie­czyszczonej) – nieco więcej. Na ogół można stwierdzić, że temperatu­ra rekrystalizacji dla miedzi, objawiająca się najgwałtowniejszym spadkiem wytrzymałości na rozciąganie lub twardości, a jednocześnie wzrostem wydłużenia dla różnych gatunków miedzi i różnych zgniotów waha się w zakresie temperatury ok. 300-400°C. Dla miedzi elektrolitycznej, największą wartość wydłużenia otrzy­muje się po wyżarzeniu jej w temperaturze 400-500°C, a dla miedzi hutniczej – po wyżarzeniu w temperaturze 650°C.

Wpływ zanieczyszczeń na własności mechaniczne miedzi jest bar­dzo różny i zależy przede wszystkim od tego, w jakim stanie one wy­stępują się i gdzie się one umiejscawiają.

Wpływ antymonu na własności miedzi, zwłaszcza plastyczne, jest bardzo szkodliwy i z tego powodu nawet w najgorszej miedzi ra­finowanej ogniowo nie powinno go być więcej niż 0,2%.

Wpływ arsenu na własności plastyczne miedzi jest również szkodliwy, lecz dopiero przy większej zawartości, ponieważ zwiększa kruchość na zimno, a powyżej 1% As – również na gorąco. Dopuszczalna zawartość arsenu w miedzi wynosi 0,2%, gdyż w tych ilościach jest on jeszcze nie szkodliwy, a nawet przeciwstawia się innym domieszkom. Dodatek arsenu w podanej wyżej ilości podnosi wytrzymałość na rozciąganie, nie obniżając udarności.

Czytaj Więcej Click »

.:: Metalurgia Proszków ::.

Metalurgią proszków nazywamy metodę wytwarzania metali z ich proszków, bez przechodzenia przez stan ciekły. Oddzielne ziarna proszków łączą się ze sobą w jednolitą masę podczas wygrzewania silnie sprasowanych kształtek w atmosferze redukującej lub obojętnej. Metodę tą najczęściej wykorzystuje się wtedy, gdy metody topnienia i odlewania zawodzą. Z tego powodu metodami metalurgii proszków wytwarzamy:

– metale trudno topliwe jak np. wolfram, molibden, tantal, iryd;

– spieki metali i niemetali wykazujących znaczne różnice temperatury topnienia jak np. materiały na styki elektryczne z wolframu i srebra, szczotki do maszyn elektrycznych z grafitu i miedzi;

– materiały porowate na łożyska samosmarujące;

– materiały, które w stanie ciekłym są gęstopłynne i trudne do odlewania jak np. materiały na specjalne magnesy trwałe.

Metody metalurgii proszków są kosztowne, jednak dzięki ich zastosowaniu można otrzymywać materiały o ściśle określonym składzie chemicznym i wysokim stopniu czystości. Dzięki tej metodzie można produkować przedmioty bez strat materiałów na wióry, nadlewy, ścinki itp.

Produkcja spieków dzieli się na trzy etapy; 1) wytwarzanie proszków metali, 2) prasowanie, 3) spiekanie.

Wytwarzanie Proszków Metali
W zależności od przeznaczenia proszków oraz rodzaju surowców wyjściowych stosuje się różne sposoby wytwarzania. Dzielą się one zasadniczo na dwie grupy:

– mechaniczne sposoby wytwarzania, polegające na rozdrobnieniu materiałów przez mielenie, piłowanie, rozpylanie itp.

– Procesy chemiczne i fizykochemiczne, jak np. kondensacja par metalu, redukcja chemiczna tlenków, elektroliza itp.

Często stosuje się metody obu grup, np. proszki uzyskane w drodze chemicznej mogą być jeszcze rozdrobnione mechanicznie lub proszki wykonane mechanicznie mogą w dalszym procesie podlegać oczyszczaniu chemicznemu (redukcji).

1. Metody Mechaniczne

Mielenie – Polega na kruszeniu materiału w prasach lub łamaczach, a następnie mieleniu w młynach kulowych z porcelany z kulami porcelanowymi lub ze stali. W pewnych przypadkach stosuje się nawet wykładziny z węglików spiekanych; w takich młynach kule wykonane są z twardych metali spiekanych. Najlepsze wyniki mielenia otrzymuje się przy przerabianiu materiałów kruchych. Wytworzone w ten sposób proszki mają duże znaczenie przemysłowe. Mielenie może odbywać się również w młynach wirowo-udarowych. W komorze takiego młyna wirują w przeciwnych kierunkach dwa śmigła z twardych stopów. Materiały porywane przez śmigła i wirujący gaz ulegają rozdrobnieniu przy uderzaniu o siebie. W celu zabezpieczenia wytwarzanych proszków przed utlenieniem lub wybuchem wprowadza się do wnętrza komory gaz ochronny obojętny lub redukujący (gaz świetlny, azot). Mielenie w takich młynach ma nawet zastosowanie do materiałów plastycznych.

Rozpylanie – Polega na rozdrobnieniu wypływającego z dyszy ciekłego metalu za pomocą strumienia gazu lub cieczy. Wypływający z dyszy cienki strumień metalu wraz z otaczającym go strumieniem wody wpada na wirujące noże tarczy, które rozbijają go na drobne, szybko krzepnące cząstki. Poprzez regulowanie ciśnienia metalu, wody oraz prędkości obrotowej tarczy, można uzyskać proszki o różnych wymiarach ziaren. W metodach rozpylania często stosuje się dodatkowo rozdrabnianie mechaniczne. Pomimo wydajnej pracy tego typu urządzeń, otrzymany w ten sposób produkt zawiera zanieczyszczenia materiału wyjściowego, dlatego stosowany jest głównie do wyrobu produktów masowego użytku.

2. Metody Chemiczne

Redukcja Związków Chemicznych w Podwyższonej Temperaturze
Odbywa się w piecach z atmosferą redukującą w podwyższonej temperaturze. W urządzeniach tych redukowany tlenek jest umieszczony w łódeczkach metalowych, przesuwanych ruchem ciągłym przez długą komorę pieca w przeciwnym kierunku do ruchu gazu redukującego jakim najczęściej jest wodór. Ponieważ zbyt wysoka temperatura spowodowałaby rozrost ziarn i spiekanie proszków w jednolitą masę, proces ten przebiega w znacznie niższej temperaturze od topnienia tlenku metalu. Metoda ta ma zastosowanie do wytwarzania proszków wolframu, molibdenu, niklu, kobaltu i miedzi.

Redukcja Stopionych Soli
Tą metodą można otrzymać proszki berylu, tytanu, cyrkonu, niobu, tantalu i uranu poprzez stopienie pod znacznym ciśnieniem pewnych soli tych metali z metalami alkalicznymi (sód, potas) lub metalami ziem alkalicznych (magnez, wapń). Najczęściej stosowanymi solami są: chlorki, fluorki lub sole podwójne. Uzyskany w wyniku redukcji produkt ługuje się w wodzie (filtruje), a następnie oczyszcza.

Wytwarzanie Węglików
Polega na ogrzewaniu proszków metali zmieszanych z drobną sadzą w temperaturze 13002200 C°. W ten sposób wytwarza się proszki węglików molibdenu, wolframu, tytany i inne. Często wytwarza się węgliki przez nawęglanie tlenków metali, które następnie zostają mechanicznie rozdrobnione. Wytworzone ta metodą proszki stosowane są do wyrobów materiałów twardych.

Czytaj Więcej Click »

.:: Hartowanie Metali ::.

W zależności od wymaganych własności wyrobów hutniczych oraz rodzaju obrabianego metalu lub stopu obróbka plastyczna odbywać się może na zimno lub na gorąco. Obróbka plastyczna na zimno jest wykonywana w temperaturze niższej od temperatury rekrystalizacji, a obróbka plastyczna na gorąco powyżej tej temperatury. Wielkość odkształcenia plastycznego charakteryzuje geometryczna zmiana przekroju przedmiotu obrabianego plastycznie, określana stopniem gniotu Z: Z=[(S0 – S1): S0] . 100% gdzie: S0 i S1 – odpowiednio przekroje poprzeczne przedmiotu przed i po obróbce plastycznej. W zależności od warunków obróbki plastycznej, tzn. głównie od temperatury i stopnia gniotu, a także sposobu i szybkości odkształcenia, liczby przepustów i innych czynników technologicznych, o własnościach metalu obrabianego plastycznie decydują różne mechanizmy odkształcenia plastycznego oraz procesy aktywowane cieplnie, usuwające skutki umocnienia zgniotowego.

Hartowanie – jest zabiegiem cieplnym polegającym na nagrzaniu przedmiotu do temperatury austenityzowania, wygrzaniu i szybkim chłodzeniu w celu uzyskania struktury martenzytycznej lub bainitycznej. Stosowanie odpowiedniej temperatury hartowania stali zapewnia otrzymanie drobnoziarnistego austenitu, a przy chłodzeniu drobnoiglastego martenzytu. Austenit gruboziarnisty po przemianie inicjuje natomiast powstanie gruboiglastego martenzytu o gorszych własnościach wytrzymałościowych i zwiększonej kruchości. Dlatego też stale nadeutektoidalne hartuje się w temperaturach powyżej Ac1+(30-50 oC), a więc w zakresie, w którym cementyt wtórny przechodzi w bardzo małej ilości do roztworu. Wygrzewanie stali w temperaturze powyżej Acm wpływa na powstanie gruboziarnistego (przegrzanie); po oziębieniu powstaje martenzyt gruboziarnisty zwany także gruboiglastym oraz austenit szczątkowy. Im wyższa jest temperatura przegrzania, tym większa jest ilość austenitu szczątkowego. Cementyt pozostający w strukturze stali po ogrzaniu do temperatury powyżej A1 jest składnikiem bardzo twardym. Drobnoziarnisty cementyt nadaje stali hartowanej korzystne własności, zwłaszcza zwiększa jej odporność na ścieranie. Struktura wyjściowa (ferryt z cementytem ziarnistym) uzyskana w wyniku obróbki plastycznej (rozbicie cementytu) i wyżarzania zmiękczającego jest bardzo ważnym czynnikiem, od którego zależy otrzymanie korzystnej struktury po hartowaniu stali nadeutektoidalnej.

Przedmioty o skomplikowanych kształtach, ze stali stopowych, mające mniejszy współczynnik przewodności cieplnej należy podgrzewać do hartowania powoli; czas wygrzania powinien być możliwie krótki, lecz dostateczny do wygrzania na wskroś i do przebiegu austenityzowania.  Nagrzewanie odbywa się na ogół w powietrzu, ale lepiej w atmosferze obojętnej, aby zapobiec odwęglaniu, nawęglaniu lub utlenieniu stali. W zależności od rodzaju stali i sposobu chłodzenia rozróżnia się hartowanie ciągłe (zwykłe), stopniowe, z przemianą izotermiczną.

Hartowanie ciągłe (zwykłe) polega na nagrzaniu stali do temperatury 30-50 oC powyżej Ac3, wygrzaniu jej w tej temperaturze i bezpośrednim chłodzeniu z prędkością większą od krytycznej. Szybkość chłodzenia jest zależna od ciepła właściwego i przewodności cieplnej stali, rodzaju środka chłodzącego oraz kształtu i wielkości przedmiotów. Spośród tych czynników największy wpływ wywiera środek chłodzący, warunkujący szybkość oziębiania większą od szybkości krytycznej. W zakresie temperatur 700-450 oC, w którym austenit jest najmniej trwały, chłodzenie powinno być bardzo szybkie, zaś w temperaturach powyżej i poniżej tego zakresu może być wolniejsze, bo austenit znajduje się wówczas dłużej w stanie przechłodzonym. Chłodzenie pomiędzy Ms i Mf powinno być wolniejsze, aby uniknąć naprężeń strukturalnych. Niestety nie ma takich ośrodków chłodzących, przy których stosowaniu chłodzenie przebiegałoby w ten sposób. Szybkość chłodzenia ośrodków w odniesieniu do przedmiotów o tej samej masie zmienia się z temperaturą. Wiadomo, że powietrze chłodzi wolniej niż ciecze. Najogólniej chłodzenie odbywa się następująco: w pierwszym okresie ze spadkiem temperatury szybkość chłodzenia szybko zwiększa się, po czym zmniejsza się proporcjonalnie do różnicy temperatur przedmiotu i ośrodka. Przy chłodzeniu w powietrzu nie uzyskuje się szybkości krytycznych wymaganych dla stali węglowych. Jedynie stale wysokostopowe o małej szybkości krytycznej hartują się w powietrzu, są to tzw. Stale samohartujące się. Stale węglowe hartuje się na ogół w wodzie, stale stopowe najczęściej w oleju.

Oziębianie przy hartowaniu zwykłym można przeprowadzić:

– w cieczy spokojnej,
– w cieczy z wymuszonym obiegiem,
– za pomocą prasy hartowniczej.

Hartowanie stopniowe.
Hartowanie stopniowe jest zabiegiem cieplnym polegającym na nagrzaniu stali powyżej temperatury Ac3, wygrzaniu w tej temperaturze, wytrzymaniu w kąpieli solnej o temperaturze nieznacznie wyższej od Ms (potrzebnym do wyrównania temperatury na przekroju) i następnym chłodzeniu na powietrzu. Przetrzymanie przedmiotów w kąpieli ma na celu zmniejszenie (do minimum) naprężeń cieplnych, tworzących się przy hartowaniu. Hartowanie stopniowe zmniejsza również naprężenia strukturalne przez przedłużenie przebiegu przemiany martenzytycznej. Zabieg zmniejsza częściowo również odkształcenia i nie dopuszcza do powstania pęknięć w przedmiocie. Hartowanie stopniowe stosowane jest w obróbce cieplnej przedmiotów o małych przekrojach (narzędzia, części maszyn), ze stali węglowych lub niskowęglowych oraz przedmiotów o skomplikowanym kształcie.

Hartowanie z przemiana izotermiczną.
Hartowanie z przemianą izotermiczną jest zabiegiem cieplnym polegającym na nagrzaniu przedmiotu do temperatury wyższej od Ac3, wygrzaniu go w tej temperaturze, oziębieniu w kąpieli o temperaturze wyższej od Ms, wytrzymaniu w tej kąpieli aż do zupełnego zakończenia przemiany bainitycznej i następnym dowolnym chłodzeniu do temperatury otoczenia.
Po hartowaniu z przemianą izotermiczną uzyskuje się na ogół strukturę bainityczną. Równocześnie występują wszystkie dodatnie cechy hartowania stopniowego, a więc zmniejszenie naprężeń cieplnych, strukturalnych oraz zmniejszenie możliwości powstawania pęknięć i deformacji. W zasadzie izotermicznie hartuje się części o małych przekrojach. Można również hartować części o większych przekrojach, ze stali wysokostopowych, których zakres trwałości austenitu jest duży. Pewną odmiana hartowania izotermicznego jest hartowanie w celu uzyskania bainitu i martenzytu. Przeprowadza się je w podobnych temperaturach jak hartowanie stopniowe, jednak czas wytrzymania w kąpieli solnej zostaje przedłużony aż do otrzymania częściowej przemiany bainitycznej. Po wyjęciu z kąpieli solnej pozostały austenit rozpada się na martenzyt i w ten sposób otrzymuje się strukturę martenzytu i bainitu o pośrednich własnościach mechanicznych. Obróbce tej poddaje się najczęściej narzędzia w celu otrzymania dużej twardości i ciągliwości.

Hartowanie powierzchniowe.
Hartowanie powierzchniowe przeprowadza się najczęściej w celu otrzymania twardej i odpornej na ścieranie warstwy powierzchniowej i zachowania niezmienionych własności rdzenia. Polega ono na nagrzaniu warstwy zewnętrznej przedmiotu do temperatury o 50 oC wyższej od temperatury hartowania danej stali i następnym chłodzeniu tej warstwy z szybkością większą od krytycznej. Grubość warstwy zahartowanej zależy od grubości warstwy nagrzanej powyżej Ac3. Przegrzanie powierzchni ponad właściwą temperaturę hartowania nie powoduje rozrostu ziaren austenitu ze względu na bardzo krótki czas nagrzewania, potrzebne jest tylko dla przyspieszenia przemiany w austenit. Hartuje się powierzchniowo stale węglowe (0,4 do 0,5% C) lub stale niskostopowe (0,3-0,6% C).  Cienka, zewnętrzna warstwa powierzchniowa wymaga bardzo szybkiego nagrzewania i natychmiastowego ochłodzenia, aby jej ciepło nie zdążyło na skutek przewodzenia nagrzać rdzenia przedmiotu. Rozróżnia się hartowania powierzchniowe płomieniowe i indukcyjne. Hartowanie powierzchniowe metodą płomieniową polega na nagrzaniu powierzchni stalowego przedmiotu do właściwej temperatury za pomocą płomienia uzyskanego przez spalanie gazów i następnym szybkim oziębianiu przedmiotu natryskiem wodnym. Gazami palnymi są przede wszystkim: acetylen, gaz świetlny, gaz generatorowy wodny i inne.

Czytaj Więcej Click »

Nastepne Tematy »« Poprzednie Tematy