Otázka: Chemicko-tepelné zpracování
Předmět: Strojírenská technologie
Přidal(a): David Veselík
Jako chemicko-tepelné zpracování se označují způsoby difusního sycení povrchu ocelí různými prvky (kovy i nekovy). S cílem dosáhnout rozdílných mechanických nebo chemických vlastností povrchu a jádra součásti.
Na rozdíl od povrchového kalení, při němž se rozdíly povrchu a jádra získají změnou struktury povrchové vrstvy teplotního průřezu součásti, je základem chemicko-tepelného zpracování změna chemického složení povrchové vrstvy. Požadovaných vlastností se dosahuje přímo jen obohacením povrchové vrstvy přísadovým prvkem za zvýšených teplot a pomalým ochlazováním (nitridováním), nebo následujícím tepelným zpracováním, který bývá obvykle kalení a popouštění při nízkých teplotách.
Cílem chemicko-tepelného zpracování bývá často zvýšení tvrdosti a odolnosti proti opotřebení a zachováním houževnatého jádra. Podle druhu sycení se následně provádí nebo neprovádí následné tepelné zpracování jakým je již výše zmíněné kalení a popouštění.
Sycení povrchu nekovy
Cementace (sycení obrobku uhlíkem)
- Sycení povrchové vrstvy uhlíkem při teplotě 850 až 950 stupňů Celsia.
- Zdroje uhlíku jsou pevné látky (dřevěné uhlí – obsahuje uhlík, cementujeme do hloubky 1,5 mm) a roztoky – kapaliny (kyanid draselný nebo sodný) nebo plyny (CH3).
- Cementujeme do hloubky 1,5 mm (0,1 mm /1 hodina)
- Postup technologie při cementování:
-
- 1) cementace
- 2) Kalení: nad 723 stupňů Celsia, ohřev nad překrystalizační teplotu GSE a rychlé ochlazení. Austenit se mění na martenzit. Nutná „kritická“ rychlost ochlazování.
- Zásada: Musí být známa jakost oceli, je předepsána kalící teplota, kalící prostředí, průběh popouštění (teploty, časový průběh)
- Prostředí kalení: žíhací pec, nebo solná lázeň
- Postup ohřevu: Pomalé předehřívání, konečný ohřev na kalící teplotu musí být rychlý (zabránění okujení oduhličení povrchu.
- (kalící prostředí voda – uhlíková ocel, olej – nízkolegovaná ocel, vzduch – vysokolegovaná ocel) účelem je tvrdý povrch a houževnaté (neprokalené) jádro:
- Povrchové úpravy bez předúpravy, ocel musí mít obsah uhlíku 0,35 až 0,84 % C – uhlíku. Kalení je buď plamenem, nebo indukční. Povrchové kalení nastává po předchozí úpravě.
- (Zušlechťování – kalení oceli a následné popouštění za vysokých teplot 350 až 680 stupňů Celsia) Dojde ke zjemnění a vyrovnání struktury.
- 3) popouštění (je to další stupeň tepelného zpracování oceli, který následuje po zmrazování nebo ve většině případů přímo po kalení. Je to proces spočívající v ohřevu martenzitické struktury na teploty nižší než je teplota A1, výdrži na této teplotě po určitou dobu a poté v ochlazení na teplotu okolí).
Nitridace (sycení povrchu dusíkem):
- Je to sycení povrchu dusíkem při teplotách 500 – 600 stupňů Celsia buď v roztocích (kyanidy), nebo v plynu čpavek (Amoniak NH3)
- Nitridace je pomalá proti cementaci, nitriduje se zhruba do hloubky 0,5 mm.
- Nastává vysoká tvrdost, odolnost proti otěru
- Výhoda: Nemusí se po nitridaci již kalit. Povrch je oproti cementaci tvrdší.
KARBONIZACE: se rozumí obohacení povrchové vrstvy železných materiálů dusíkem (N) a v malých množstvích uhlíkem (C). Toto chemicko-tepelné zpracování slouží ke zlepšení odolnosti proti opotřebení a trvalé pevnosti. V případě použití silné oxidační ochlazovací lázně dostanou navíc součástky efektní černý vzhled a odolnost proti korozi.
NITROCEMENTACE: Povrch oceli je sycen dusíkem (N) a uhlíkem (C) a proces se provádí za účelem zvýšení tvrdosti povrchu součásti při zachování houževnatého jádra. Pro ocel s obsahem uhlíku 0,3- 0,4 %.
SULFONITRIDACE: Je to difúzní sycení povrchů kovových materiálů sírou (S), dusíkem (N) a uhlíkem (C) v plynném prostředí. Součástky takto chemicko-tepelně upravené mají velmi tvrdou povrchovou vrstvu s vynikajícími kluznými vlastnostmi.
SULFINIZACE: Je to stejně jako sulfonitridace difuzní sycení kovových povrchů sírou ovšem v solných lázních.
BORIDOVÁNÍ: Povrch součásti je sycen bórem (B). Tímto postupem se rozumí nadifundování bóru do povrchu kovového obrobku. U železných materiálů se podle způsobu účinku boridovacího prostředku vytvářejí jednofázové nebo dvoufázové vrstvy. Význačnou vlastností této železo-boridové vrstvy je vysoká tvrdost.
Sycení povrchu kovy:
CHROMOVÁNÍ: Povrch součásti je sycen chrómem (Cr) za účelem zvýšení tvrdosti a estetičnosti.
ZINKOVÁNÍ: Povrch součásti je sycen zinkem (Zn) za účelem zvýšení korozivzdornosti a estetičnosti.
NIKLOVÁNÍ: Při tomto procesu je povrch součásti sycen niklem (Ni) elektrochemicky po předcházejícím nasycení povrchu mědí. Nikluje se za účelem zvýšení korozivzdornosti.
ALITOVÁNÍ: Tento proces je nasycování povrchů kovů hliníkem (Al). Hliník difunduje do povrchu ocelové součásti za vysokých teplot a materiál je tak odolnější proti korozi. Podstatou je difúze hliníku do povrchu základního ocelového materiálu při teplotě zpravidla 800–1100 °C v prášku feroaluminia s přídavkem chloridu amonného.
ALUMETOVÁNÍ: Alumetování je úprava povrchu ocelových součástí hliníkem. Provádí se metalizací hliníku o tloušťce až 0,5 mm na hrubě otryskaný povrch, nátěrem vodního skla na vrstvu hliníku a ohřevem v peci na 650 ° C po dobu 2 h a pak při 900–1000 °C několik hodin. Hliník difunduje do povrchu a kromě toho vytvoří na povrchu tenký film Al2O3, který zabraňuje pronikání kyslíku do předmětu a jeho okujení. Součásti takto upravené lze používat do teplot 800–1000 °C.
INCHROMOVÁNÍ: Je nasycování povrchu oceli chrómem. Výrobky se žíhají v práškovém ferochrómu při teplotě asi 1000 °C. Chróm vniká do povrchu ocelovýh výrobků asi do hloubky 0,1 mm. Inchromované výrobky jsou odolné proti účinkům slané vody.
ŠERARDOVÁNÍ: Název této metody je podle firmy C. C. Sherard a spol., jde o nasycování povrchu drobných ocelových součástek zinkem při teplotě 380 až 450 °C. Součásti vložené do elektricky vytápěného bubnu, který se otáčí, jsou obklopeny práškovým zinkem. Zinek vniká do součástí (šrouby, matice, podložky atd.) a vytváří na jejich povrchu vrstvu, která je chrání před škodlivými atmosférickými vlivy.
