7/30/2019 OS 6 Term_obr

1/17

7/30/2019 OS 6 Term_obr

2/17

Toplinska (ili termika) obrada materijalaje postupak kojim se odreenimreimima zagrijavanja i hlaenja mijenja mikrostruktura materijala (u pravilune i sastav), ime se mijenjaju neka mehanika svojstva materijala .

*

2

7/30/2019 OS 6 Term_obr

3/17

Iako se toplinska obrada provodi kod razliitih metala (elik, aluminij, bakar...),najee se koristi za poboljanje svojstava elika.

Toplinska obrada elika se u pravilu izvodi nakon to je elik proizveden iisporuen korisniku, odnosno na gotovim dijelovima.

Toplinsku obradu elika moemo podijeliti u dvije skupine:

arenje

*

Kaljenje

3

7/30/2019 OS 6 Term_obr

4/17

arenjeRazliitim reimima zagrijavanja i hlaenja postiemo promjene u kristalnojstrukturi materijala, a time i promjene odreenih osobina (izjednaenjekemijskog sastava i kristalne strukture, smanjenje veliine kristalnog zrna,smanjenje tvrdoe i smanjenje zaostalih naprezanja).

Vrste arenja:

a) Difuzijsko arenjeb) arenje za toplo gnjeenje (kovanje, preanje, valjanje itd.)

*

c aren e z og ome avan ad) arenje zbog odstranjivanja unutarnjih napetostie) Normalizacija

4

7/30/2019 OS 6 Term_obr

5/17

a) Difuzijsko arenje

Difuzijsko arenje je dugotrajno zagrijavanje elika pri visokim temperaturama.Slui izjednaenju nejednolike strukture nastale pri lijevanju, koja oteavaobradu i smanjuje vrijednost proizvoda.Za razliku od ostalih termikih obrada, difuzijsko se arenje u pravilu vri jo u fazi

proizvodnje elika.Difuzijskim arenjem nastaje grubozrnata struktura, koja se moe odstranitignjeenjem u toplom stanju ili normalizacijom.

5

7/30/2019 OS 6 Term_obr

6/17

b) arenje za toplo gnjeenje (kovanje, preanje, valjanje itd.)

Kristali elika nastali primarnom kristalizacijom iz taline ili narasli difuzijskimarenjem su grubozrnati.Oni mogu postati mnogo finiji gnjeenjem u vruem stanju.Pod pravilnim gnjeenjem razumijevamo tako temeljito gnjeenje materijala, da

je prognjeen do sri.

Ovo gnjeenje see dublje kod valjanja ili preanja, nego li kod kovanja. Zato jepanja kod arenja za kovanje naroito vana.

6

7/30/2019 OS 6 Term_obr

7/17

c) arenje zbog omekavanja

Stanovite vrste elika elimo dobiti u to mekem stanju, prikladnom za mehanikuobradu.Ujedno je to omekano stanje preduvjet za ispravno kaljenje bez opasnosti zavitoperenje ili pucanje predmeta.

Meke stanje postiemo:

1) duljim dranjem predmeta (2...20 h) kod temperature tik ispodtemperature stvaranja perlita A1, a zatim hlaenjem (gdje brzina

a en a n e naro o va na, a re a e no na ,

2) jednolinim grijanjem predmeta do perlitne temperature, zatimpolaganim ohlaivanjem do 600...650 C (gdje brzina daljnjegohlaivanja nije naroito vana),

3) kolebanjem temperature oko perlitne temperature.

7

7/30/2019 OS 6 Term_obr

8/17

d) arenje zbog odstranjivanja unutarnjih napetosti.

Nejednoliko ohlaivanje, obrada rezanjem, hladno gnjeenje (kovanje, valjanje,vuenje itd.) izazivaju napetosti u predmetima.

Zbog njih se predmeti vitopere kod ugrijavanja, jer osloboene napetosti izazivajuplastine deformacije.

Unutarnje napetosti u eliku odstranjujemo arenjem kod priblino 500 (...600)C iza m po agan m o a van em pre me a.

8

7/30/2019 OS 6 Term_obr

9/17

e) Normalizacija

Gruba struktura u elinim odljevcima, koji se zbog zadravanja svog oblika nemogu gnjeiti, i gruba struktura u velikim otkivcima, koji se kovanjem ne moguprognjeiti do sri, prelazi kod ohladivanja preko granice austenitskog podruja nanovu perlitno-feritnu strukturu koja je takoer grubozrnata.

Ovu strukturu moemo profiniti normalizacijom.Ovim se postupkom elik zagrije do temperature normaliziranja, tj. za 30...50 iznadtemperature predkristalizacije, i to sasvim kratko vrijeme, da se struktura bapromijeni opet u austenitsku. Kod te se predkristalizacije stvaraju novi finiaustenitski kristali ko i zatim sl edeim normalnim ohlaivan em na zraku relaze u

kristale ferita i perlita, zadravajui finu homogenu strukturu i kod temperatureokoline.Kod previskoke temperature ili predugog grijanja u austenitskom podruju kristali biopet narasli te bi korist normaliziranja propala.Ipak, pregrijani se grubozrnati elik moe popraviti ispravno provedenim

ponovljenim normaliziranjem.Finozrnatom strukturom se poboljavaju svojstva vrstoe i to izjednaivanjernnejednolikosti i profinjenjem grube strukture elika, koja nastaje kod ljevanja, vruegvaljanja, preanja ili kovanja

9

7/30/2019 OS 6 Term_obr

10/17

Kaljenje *Kaljenjem nazivamo naglo hlaenje elika (gaenje) s odreene temperature priemu se poveava tvrdoa materijala.

Kako je uvjet za stvaranjetvrde strukture odgovoransadraj ugljika u leguri, elici spremalo ugljika (< 0,6 0,8%C)se loe kale.

10

U postupke kaljenja ubrajamo:

a) Obino kaljenjeb) Povrinsko kaljenjec) Poboljanjed) Cementacijae) Nitriranjef) Karbonitriranje

7/30/2019 OS 6 Term_obr

11/17

a) Obino kaljenje

Kaljenjem nazivamo brzo ohlaivanje kaljivih elika s odreene temperature zakaljenje (iz podruja austenita), kod ega se stvara posebna tvrda strukturamaterijala (martenzit).

Temperatura kaljenja ovisi o vrsti elika.

*

11

Veliki predmeti se zagrijavaju do gornje granice propisanog podrujatemperature.Kod obinog kaljenja predmet je prokaljen kroz cijeli presjek.

7/30/2019 OS 6 Term_obr

12/17

Da bi kaljenje uspjelo, predmet treba ohlaivati s temperature kaljenja najmanje

kritinom brzinom hlaenja.Ona je razliita za razliite vrste elika.Ugljini i nelegirani elici imaju veliku kritinu brzinu hlaenja, koju postiemo samohlaenjem u vodi.Srednje legirani elici imaju takvu kritinu brzinu hlaenja, da je moemo postii

hlaenjem u ulju

Visokolegirane elike dovoljno je hladiti na zraku (u zranoj struji ili mirnom zraku).

*

12

predmeta, to zbog razline dilatacije izaziva napetosti i opasnost za pucanje.Zaostale unutranje napetosti nakon kaljenja rjeavamo naputanjem.Naputanje zagrijavanje do 180C neposredno nakon kaljenja

7/30/2019 OS 6 Term_obr

13/17

b) Povrinsko kaljenje

Obinim kaljenjem se otvrdne cijela struktura materijala, koja postaje tvrda ali zato i krta.Povrinskim kaljenjem se brzo zagrijava samo povrina predmeta, te naglo gasi dok sudublji slojevi jo hladni.

Jezgra zato ostaje nezakaljena vrsta i ilava.Brzo zagrijavanje se izvodi: Induktivno visokofrekventnom strujom

*

13

Plamenom

7/30/2019 OS 6 Term_obr

14/17

c) Poboljanje

To je sloena toplinska obrada koja se sastoji iz kaljenja i poputanja pri visokimtemperaturama u svrhu dobivanja optimalne kombinacije vrstoe, tvrdoe i ilavosti.Primjenjuje se kod elika za poboljanje s udjelom ugljika 0,3 0,6 %C.

14

7/30/2019 OS 6 Term_obr

15/17

d) Cementacija

Kaljenje e uspjeti ako elik sadri dovoljnu koliinu ugljika.

ilavi elici s malim udjelom ugljika zato nisu zakaljivi.

Da bi se kod takvih elika ipak dobila tvrda povrina treba na neki nain u povrinski slojprije kaljenja ubaciti ugljik.

*

ugljikom.

15

7/30/2019 OS 6 Term_obr

16/17

Sredstvo za cementaciju moe biti: kruto (drveni ugljen) tekue (posebne solne kupke) plinovito (CO)

Predmet se moe kaliti: Neposredno iz pei za cementiranje -

Prvo se kali s temperature kaljenjameke jezgre, zatim za tvrdipovrinski sloj.

Rezultat je tvrdi zakaljeni povrinski slojdubine do 2 mm.

16

7/30/2019 OS 6 Term_obr

17/17

e) Nitriranje

U sluaju premalog udjela ugljika u eliku, slian uinak dodavanju ugljika u povrinskisloj cementacijom, ima i obogaivanje povrinskog sloja duikom nitriranje.Za nitriranje su pogodni konstrukcijski i alatni elici legirani s Cr, Mo, V, Al itd.Rezultat je kvalitetan otvrdnuti sloj (relativno tanak do 1 mm), a postupak traje dugo(10 100 sati).

Predmet se grije: u solnim kupkama (cijaniranje) u plinskoj struji amonijaka (NH3)

17

f) Karbonitriranje

Ovim se postupkom povrinski sloj elika koji nisu direktno zakaljivi zbog premalogudjela ugljika, obogauje u peima istovremeno ugljikom i duikom, nakon ega slijedi

kaljenje.Dobiva se kvalitetna tvrda povrina otporna na troenje.