Felületi hőkezelések

Felületi hőkezelésekKövetelmény:• kemény kopásálló felület (kéreg)• szívós mag• kifáradással szembeni ellenállás

Megvalósítás:• felületi edzéssel• egyidejűleg alkalmazott hő-és vegyi hatásokkal

Felületi hőkezelések osztályozása:• összetételt nem változtató felületi edzések• összetételt változtató kérgesítő eljárások

A felületi hőkezelések áttekintése az edzhetőség feltételei alapján

A felületi edzések alapelve: az edzéshez szükséges 3 feltétel közül mindhárom, csak a kéregben teljesül

• 1. ausztenitesítés ( hevítés T A c3 )

• 2. hűtés v kf-nél nagyobb sebességgel

• 3. C 0,2 %

A felületi hőkezelések áttekintése az edzhetőség feltételei alapján

• Felületi edzés (láng vagy indukciós edzés):

az 1. feltétel nem teljesül a magban, tehát a

C 0,2 % összetételű anyagot csak a felületen hevítjük fel, és hűtjük v vkf sebességgel.

• Betétedzés: a 3. feltétel nem teljesül mert

C 0,2 % , akkor a felületen megnöveljük a C tartalmat, és azután edzünk.

Felületi edzések

A felületi edzéseknél az acél felületét meghatározott mélységig T A c3 hőmérsékletre hevítik, és onnan a vkf-nél gyorsabban hűtik. Eközben a mag hőmérséklete és szövetszerkezete nem változik. A nagy hőteljesítmény, a gyors hevítés acetilén-oxigén gázlánggal vagy indukciós hevítéssel valósítható meg.

Felületi edzések fajtái

Lángedzés gázláng hevítés

Indukciós edzés indukciós hevítés

Bemártó edzés sófürdőben hevítés

Lángedzés jellemzői

• Hevítés: nagyteljesítményű gázégőkkel• Hűtés: vízzel • Megeresztés: 150-200 C• Kéregvastagság: 1,5 - 5 mm• Alkalmazás: Főleg kopásnak kitett alkatrészek

felületi keménységének növelése pl. nagyméretű fogas- és lánckerekek,, tengelyek, eszterga szánvezetékek, csúszólapok, forgattyústengely csapok

Lángedzés jellemzői

• Előnye: egyszerű, olcsó, kis darabszám esetén is gazdaságos. • Hátránya:a kéregvastagság nem lehet kisebb, mint

1 mmnem szabályozható pontosan a kéreg

Lángedzés

Lángedzés

Indukciós edzés

• Elvi alapja: egy váltóárammal átjárt vezető erőterébe helyezett acél a benne fellépő mágneses (hiszterézis) és villamos (örvényáram) veszteségek miatt felmelegszik. Minél nagyobb a frekvencia annál kisebb a felmelegedő kéreg vastagsága

• Edzés után 150-180 C-on megeresztés

Indukciós edzés

• Előnye:gyorsrevementespontosan szabályozhatóautomatizálható (a kéregvastagság, a

kéregkifutás.)

• Hátránya:nagy beruházási költségnagy darabszám esetén gazdaságos

Indukciós edzés

• Alkalmazás: fogaskerekek,bordástengelyek, gépjármű alkatrészek pl. vezérmű tengely

bütykök, forgattyústengely csapok, kormánygömbcsapszeg

Indukciós edzés

Indukciós edzés

Összfogedzés

Indukciós edzés

Fogankénti edzés

Az összetételt változtató felületi hőkezelések

Fajtái:

• Nitridálás, karbonitridálás

• Betétedzés

• Nagyenergiával végzett felületi kezelések

Nitridálás, karbonitridálás

• A nitridálás célja az acél felületébe nitrogén bejuttatása, amely a felületen kemény kopásálló, korrózióálló, a kifáradással szemben ellenálló kérget hoz létre anélkül, hogy azt edzeni kellene.

• A karbonitridálás esetében a nitrogénnel egyidejűleg karbon is diffundál a felületbe, aminek hatására a nitrideken kívül kemény karbonitridek is keletkeznek

Nitridálás

A nitridált kéreg vastagsága 0,2-0,8 mm, amelynek eléréséhez szükséges hőntartási idő 40-60 óra ammónia közegben. A nitrogén diffúziója következtében a darab duzzad. A kéreg szerkezete nem egységes. A felületen egy néhány mikron vastagságú vegyületi réteg "fehér kéreg" található. Ezt a vegyületi réteget vas és ötvöző nitridek alkotják.

Karbonitridálás (nikotrálás)

• A közeg 50 % ammónia és 50 % cementáló gáz. A kezelés hőmérséklete 570 C ideje 3-4 óra. A kéreg két részből áll: 10-20m vastagságú vegyületi kéreg (nitridek), alatta 0,3-0,5 mm nitrogénben dús diffúziós zóna.

Nitridálás, karbonitridálás

Alkalmazás:

A nitridálást, nikotrálást koptató hatásnak és ismételt igénybevételnek kitett alkatrészeknél használják. pl. motor főtengelyek, szelepemelő himba, vezérmű tengelyek, fogaskerekek, kipufogó szelepek, bordástengelyek

Betétedzés

A betétedzés lényege, a kis C tartalmú, nagyon szívós acélok felületi rétegét karbonnal dúsítják, majd az ily módon a kérgében edzhetővé vált darabot edzik.

A betétedzés = cementálás + edzés

Cementálás

• A cementálás két részfolyamatból áll. A karbon atomok a cementáló közegből az ott lejátszódó reakciók következményeként az acél felületére mennek, ott megtapadnak, majd diffundálnak az anyag belsejébe.

Cementáló eljárások

• A cementálás során az alkatrészt karbont leadó közegben 850-930 C, ma egyre magasabb gyakran 950-970 C-on izzítjuk.

• A cementáló közeg lehet:szilárd (faszén, csontszén, koksz), folyékony (sófürdő + karbont leadó anyag) vagy gáz. Ipari körülmények között már csak a gázcementálásnak van jelentősége.

A cementálást követő hőkezelések

• A cementált darabok C tartalma:Felület: 0,8-0,9 %,Mag: 0,17-0,23 %

• A kemény, kopásálló, fárasztó igénybe-vételnek ellenálló kéreggel és szívós maggal rendelkező darabot csak akkor tudjuk teljesíteni, ha a darabot további hőkezelésnek vetjük alá. Ez az edzés és a megeresztés.

Cementálást követő edzés

• Alkalmazott edzések fajtái:– Közvetlen vagy direkt edzés

(szemcsedurvulásra nem hajlamos acéloknál)– Kettős hőkezelés (szemcsefinomítás +

kéregedzés)– Kettős edzés (mag és kéreg edzés)

• Az edzést kishőmérsékletű 160 C-on 1 órás megeresztés követi.

Közvetlen vagy direkt edzés

Kettős hőkezelés

Kettős edzés

Nagyenergiával végzett felületi kezelések

Lézer, plazma és elektronsugárzás felhasználásával nagyobb, mint 104 W/m2 felületi teljesítmény érhető el, vagyis a szokásos hőforrásoknál 1000-10000-szer nagyobb.

Nagyenergiával végzett felületi kezelések

Jellemzőik: Az ütközési pontban a legnagyobb az energia sűrűség. A

hevítés sebessége 106-108K/sec. A sugár nagyon pontosan szabályozható, automatizálás

szükséges. A felhevített térfogat nagyon kicsi, a kezelt és az alapanyag

közötti nagy hőmérséklet-különbség miatt igen gyors a lehűlés, ami ultrafinom martenzit képződését eredményezi.

A több szilárdságnövelő mechanizmus együttes eredménye a szuperkeménység.