SVEUILITE U RIJECI

TEHNIKI FAKULTET

Sveuilini diplomski studij strojarstva

Toplinska obrada metala i inenjerstvo povrina

Domaa zadaa 4

Rijeka, 3. studenog 2014. Ante Crnica Barbara Malnar Sebastijan Komrl Darko Petrovi

SADRAJ

1. Osnovni postupci toplinske obrade elika ........................................................................ 3

1.1. Kaljenje elika ................................................................................................................... 3

1.2. Poboljavanje elika .......................................................................................................... 4

1.3. Postupci arenja elika ...................................................................................................... 6

1.3.1. Rekristalizacijsko arenje ................................................................................................. 6

1.3.2. Meko arenje ..................................................................................................................... 7

1.3.3. Normalizacijsko arenje .................................................................................................... 7

1. OSNOVNI POSTUPCI TOPLINSKE OBRADE ELIKA

Nakon izvoenja mnotva pokusa toplinske obrade nekog obratka, moemo izraditi

dijagram najboljeg kaljenja, te je on osnova odabira procesa toplinskog tretiranja materijala.

1.1. Kaljenje elika

elik se kali iz razloga postizanja tvrde molekularne strukture (preteito martenzit). Da

bi se elik kalio potrebno ga je zagrijati na temperaturu austenitizacije, te nakon toga naglo

ohladiti u nekom fluidu (kako bi brzina hlaenja bila vea).

Slika 1.1. Dijagram postupka kaljenja s niskotemperaturnin1 poputanjem

Temperatura austenitizacije podeutektoidnih elika je 30-70C via od temperature Ac3, dok je

za nadeutektoidne elike temperatura austenitizacije 30-70C vea od Ac1. Ako pretjeramo s

temperaturom austenitizacije dolazi do pojave zaostalog austenita.

Obradak se dri na temperaturi austeintizacije kako bi se ustalile temperature jezgre i povrine,

taj proces se zove progrijavanje i otapaju se neotopljeni karbidi.

elini obradak ne smijemo grijati bilo kako (prevelika brzina grijanja uzrokuje pukotine i

velika naprezanja te deformacije), doputena brzina grijanja ovisi o geometriji, dimenzijama te

o kemijskom sastavu elika.

Nain na koji emo hladiti elik odreuje se analizom prokaljivosti elika te ovisi o

dimenzijama obratka.

Nakon svakog kaljenja potrebno je popustiti obradak zbog pojave zaostalih naprezanja u

obratku. Vrijeme poputanja elika ovisi o maksimalnoj temperaturi niskotemperaturnog

poputanja:

Temperatura 180-220C, dri se 1,5-2 sata

Temperatura 100-120C, dri se 10-15 sata

1.2. Poboljavanje elika

elik moemo poboljavati na dva naina:

Jednostavno poboljavanje (kaljenje i visokotemperaturno poputanje)

Poboljavanje (brzim hlaenjem do pretvorbe austenita u perlit, tzv. Izotermiko

poboljavanje)

Kako bi se naznailo da se kod prvog tipa poboljavanja ne radi o izotermikom poboljavanju,

on se esto naziva i klasinim poboljavanjem ili poboljavanje s kaljenjem i poputanjem.

Slika 1.2. Dijagram postupka poboljanja elika

Trajanje viskotemperaturnog poputanja je oko 1,5-2 sata. Dijagramom poputanja elika

odreujemo temperature poputanja.

Slika 1.3. Dijagram poputanja elika 1530

Na slici iznad je prikazan postupak poboljavanja elika, hlade se u solnim kupkama na

temperaturi od 350 do 450C pri emu dolazi do izotermikog poboljavanja. U ovome procesu

nestabilni austenit se izotermikom pretvorbom raspada na bainit ili na sorbit.

Slika 1.4. Dijagram izotermikog poboljanja elika

Pomou TTT-dijagrama dobivamo pravilnu temperaturu raspada austenita te potrebno vrijeme

dranja na toj temperaturi.

1.3. Postupci arenja elika

arenje elika koristi se uglavnom kao priprema obratka za daljnje postupke, ali ponekad i kao

zavrna obrada.

arenje se sastoji od:

Razmjerno sporog grijanja

Dranja na temperaturi arenja

Te relativno sporog hlaenja

Na taj se nain dolazi do mikrostrukture koja je u ravnotei. Postoji veliki broj arenja, mi emo

prikazati:

Rekristalizacijsko arenje

Meko arenje

Normalizacijsko arenje

1.3.1. Rekristalizacijsko arenje

Ovim se arenjem elik s deformiranom strukturom i s anizotropnim svojstvima dovodi u

nedeformiranu strukturu te s minimalnom koliinom nesavrenih kristala. Temperatura

rekristalizacijskog arenja ovisi o vrsti i stupnju deformacije, a kree se ok 400-600C.

Slika 1.5. Dijagram rekristalizacijskog arenja

1.3.2. Meko arenje

Ovo arenje koristimo iz razloga lake obrade elika (hladna deformacija i rezanje), to se

postie kada imamo feritno perlitnu strukturu.

Slika 1.6. Dijagram mekog arenja

1.3.3. Normalizacijsko arenje

Sitnozrnati perlitno feritni elik ima bolja mehanika svojstva od neujednaene feritno perlitne

strukture. Iz tog razloga koristimo normalizacijsko arenje, koje uz pomo dvostruke

austenitno-prlitne pretvorbe dobiva usitnjenu i ujednaenu strukturu.

Normalizacijskim arenjem se mogu ukloniti sve promjene u mikrostrukturi koja nemaju trajnja

oteenja kao to su pukotine, progorjevanje, prevaljanost i slino.

Temperatura normalizacije je za 30-70C via od temp Ac3 za podeutektoidne elike, i za 10-

30C vie od Accm za nadeutektoidne elike.

Slika 1.7. Dijagram normalizacijskog arenja

Ako predugo drimo na temperaturi normalizacije moe doi do koagulacije, spajanja,

austenitnih kristalnih zrna.

1. Osnovni postupci toplinske obrade elika1.1. Kaljenje elika1.2. Poboljavanje elika1.3. Postupci arenja elika1.3.1. Rekristalizacijsko arenje1.3.2. Meko arenje1.3.3. Normalizacijsko arenje