toplinska obrada vjezbe

Kolegij : Tehnologija 2Proizvodne tehnologije 2

Podruje: Toplinska obrada

Vjeba: Postupci toplinske obrade itavog volumena

(podloge za vjebu)

(3. izdanje)

Podloge pripremio: Prof. dr. sc. Darko Landek

e-mail: [email protected]

Podloge odobrio: Prof. dr. sc. Franjo Cajner

FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJESVEUILITE U ZAGREBU

Zavod za materijale

Ak. god. 2014./15.

Tehnologija II Vjeba 1. Postupci toplinske obrade itavog volumena

_________________________________________________________________________________________Fakultet strojarstva i brodogradnje-Zagreb Zavod za materijale 2

Dijagram postupka kaljenja

Tem

pera

tura

C

J TO

ugrijavanje progrijavanje dranje ohlaivanje Vrijeme

grijanje

povrina

jezgra

jezgra

povrina

ukupno vrijeme ugrijavanja

AUSTENITIZACIJA- , t- zatitaJa a

REIMGRIJANJA GAENJE

Ja

Opi dijagram postupka kaljenja

A. Odreivanje parametara austenitizacije i izbor ureaja za ugrijavanje

A.1. Parametri austenitizacije:I. Temperatura austenitizacije a :

a) podeutektoidni elici: a = A3 + (30 ...70 C) (1)b) nadeutektoidni elici: a = A1 + (50 ...70 C) (2)Podaci iz TTT dijagrama, dijagrama stanja, prirunika, preporuka proizvoaa elika

II. Reim ugrijavanja na temperaturu austenitizacije a) Konstrukcijski elici predgrijavaju se ovisno o Cekv:

1010555,0

510345AlWTiSiVNiMoCrMnCCekv

(3)

Najvei sadraj elementa do kojeg vrijedi jednadba (3):

%C %Mn %Cr %Mo %Ni %V %Si %Ti %W %Al0,9 1,1 1,8 0,5 5 0,25 0,5 0,5 2 2

Potreban broj predgrijavanja ovisno o Cekv:

Cekv < 0,55 > 0,55Broj i temperaturapredgrijavanja

Predgrijavanjenije potrebno

Predgrijavanjena 400...500 C

b) Alatni elici obavezno se predgrijavaju prema slijedeim preporukama - I. predgrijavanje na 400 ... 500 C (sve vrste alatnih elika) - II. predgrijavanje na 860 ... 880 C (visokolegirani alatni elici sa a = 960... 1150 C imaju I. + II. predgrijavanje)- III. predgrijavanje na 1050 C (brzorezni elici imaju I. + II. + III. predgrijavanje)

III. Vrijeme austenitizacije (vrijeme grijanja)Na vrijeme austenitizacije utjeu imbenici zavisni od samog obradka, izabranih tehnolokih parametara i ureaja u kojem se provodi grijanje. Za odreivanje vremena grijanja koriste se razliite analitike i numerike metode.

A.2 Izbor i parametri zatitne atmosfere:

Vrste zatitnih medija u toplinskoj obradi:a) plinske zatitne atmosfere (inertne, aktivne)b) rastaljena solc) fluidizirane kupked) vakuum



Aktivne plinske zatitne atmosfere sadre (zavisno od vrste) razliite plinske komponente koje mogu reagirati s elikom i izazvati nepoeljne reakcije oksidacije i razugljienja povrine obradka.

Oksidacija ()Redukcija ()

Fe + CO2 FeO + COFe + H2O FeO + H2

Izborom odgovarajueg sastava plinske atmosfere treba sprijeiti odvijanje oksidacije elika, tj. zatitna atmosfere treba biti reducirajua

Razugljienje ()Pougljienje ()

CO2 + [C] 2COH2O + [C] CO + H2

U plinskoj atmosferi mogu se odvijati nepoeljnereakcije razugljienja povrine elika koje treba sprijeiti izborom odgovarajueg ''C-potencijala'' atmosfere.

Reakcijavodenog plina CO2 + H2 CO + H2O

Odvija se u plinskim atmosferama koje sadre CO,CO2, H2O i H2

Utjecaj volumnih udjela komponenatavodenog plina na reakcije oksidacije iredukcije povrine nelegiranog elika

Svaka aktivna plinska atmosfera ima svojkarakteristian C-potencijal (''potencijal ugljika''), tj. onaj %C koji isto eljezo primi u termodinamikoj ravnotei s ispitivanom plinskom atmosferom. Akoje C-potencijal plinske atmosfere vii od sadrajauglijka u eliku nastupit e pougljienje, a ako je nii nastaje nepoeljno razugljienje povrine elika.

Primjer odreivanja C-potencijala plinske atmosfere na osnovi mjerenja %CO2

Metode ispitivanja C-potencijala atmosfere:

a) direktne metode: ispitivanje Fe-folijom, ispitivanje mjerenjem elektrinog otpora

b) indirektne metode (temelje se na poznavanju jednadbi oksidacije, razugljienja, reakcije vodenog plina i konstanti ravnotee ovih kemijskih reakcija): odreivanje %CO2 plinskimanalizatorom, odreivanje temperature roenja plinske atmosfere (odnosno sadraja vlage u atmosferi), ispitivanja sadraja kisika ''kisikovom sondom''



Razugljienje i pougljienje razliitih elika u plinskoj atmosferi

Postizanje i odravanjezahtijevanog C-potencijalaatmosfere provodi se poveanjem ili smanjivanjem protoka pojedinihplinskih komponenti ovisno otemperaturi. Sve zapaljivekomponente zatitne atmosfere(CO, H2) spaljuju se na baklji prijeisputanja u okoli

A.3. Ureaji za grijanje

Pei Kupke

plamene

elektrine

komornejamskekonvejerske

solne

fluidizirane

vakuumske horizontalne (1, 2, 3-komorne)vertikalne

PLAMENE PEIa)sa zatitnom atmosferom (ili bez nje) grijane

plamenom iz plamenika (prirodni plin, loivo ulje)b) sa zatitnom atmosferom, grijane zraenjem iz cijevnih grijaa (prirodni plin, smjesa propana i zraka)

ELEKTRINE PEI

Komorna elektrina pe s aktivnom zatitnom atmosferom

a) Elektrine pei bez zatitne atmosfere: za poputanje iarenja ispod A1

b) Elektrine pei s plinskom zatitnom atmosferom (inertniplinovi, aktivne plinskeatmosfere): za austenitizaciju itoplinsko-kemijske obrade

Toplinske obrade: arenje,poputanje, kaljenje,pougljiavanje, nitriranje, nitrokarburiranje, ...



VAKUUMSKE PEIRadno podruje pei: - vakuum < 10-4 mbar- max



B.2 Faze pri gaenju u sredstvu koje podlijee Leidenfrost-ovom fenomenu (voda, ulja za kaljenje)

I. Faza parnog omotaa

nastaje na poetku gaenja kad se oko obratka stvara parniomota koji sprijeava odvoenje topline

II. Faza vrenja nastaje kad dolazi do

raskidanja parnog omotaa i postizanja najveeg odvoenja topline iz obratka

III. Faza hlaenja konvekcijom

nastaje na zavretku gaenja kad se vrijednost temperatureobratka spusti do temperaturevrelita sredstva za gaenje

Intenzitet gaenja

Krivulja hlaenja i odreivanje srednje brzine hlaenja mjerne sonde u temperaturnom intervalu od 700 do 300 C

B.3 Ureaji za gaenje

- bazeni za gaenje, solne kupke, fluidizirane kupke,- hladne komore (u dvokomornim peima) - stolovi i palete za hlaenje na zraku



BAZEN ZA GAENJE Ispitivanja sposobnosti ohlaivanja

Bazen za gaenje s cirkulacijom sredstvaza gaenje (FSB-LTO & QRC) Mjerni sustav IVF SmartQuench za odreivanje krivulja hlaenja prema normi ISO 9950:1995(E)

ZadatakProvedena su ispitivanja hlaenja prema normiranoj metodi ISO 9950:1995(E) u mirnoj vodi i ulju za kaljenje sobne temperature (18 C). Iz rezultata ispitivanja u dijagramu temperatura-vrijeme odreditisrednju brzinu hlaenja vsr (izmeu 700 do 300 C) i intenzitet gaenja H mirnog ulja za kaljenje i 5%-tne vodene otopine polimera PAG.

Rjeenje

Sredstvo zagaenje:

Vrijeme hlaenja probe (s) / Temperatura u sreditu probe (oC)0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60

Mirna voda18oCMirno ulje zakaljenje5%PAG uvodi

Sredstvo za gaenje: mirna voda (18 C) mirno ulje (18 C) 5% PAG u vodi (18 0C)Srednja brzina hlaenja od 700 do 300 C (C/s)Intenzitet gaenja H (1) 1

Documents

toplinska obrada vjezbe