Ocel k zušlechtění. Charakteristika

Ocel je materiál, který díky svým specifickým vlastnostem: vysoká odolnost vůči mechanickému zatížení, elasticita, tažnost a plasticita může být široce používán jako meziprodukt pro konstrukci různých struktur a jako surovina pro výrobu strojů a zařízení. V závislosti na dalších prvcích, které obohacují železo a uhlíkovou slitinu, může ocel dosáhnout různých vlastností, které jí umožní lépe vyhovět individuálním požadavků
Ocel lze také zlepšit ovlivněním její struktury a úpravou jejího povrchu. Jednou z více používaných metod pro změnu vlastností oceli je tepelné zlepšení. V důsledku toho se vlivem vysoké teploty dochází ke zlepšení cech užitečnosti oceli, mimo jiné tvrdost, odolnost proti únavě, napínání nebo kroucení nebo praskání.

Existuje mnoho jakostí oceli pro tepelné zpracování, které mohou být použity pro výrobu součástí a podsestavou obzvláště vystavený na zatížení, jako jsou části strojů, např. tělesa, hřídele, ozubená kola, čepy, kroužky. Podívejme se blíže na to, jak vypadají procesy tepelného zpracování, a uvidíme, jaké oceli v nich mohou být použity.

Procesy tepelného zpracování oceli

Tepelné zpracování je postup, jehož účelem je změnit strukturu materiálu vlivem zahřívání na určitou teplotu a chlazení, które zachodzą w precyzyjnie ustalonym czasie. W ramach obróbki cieplnej stosowane są procesy wyżarzania, hartowania i odpuszczania, a także przesycania. Wykonuje się również obróbkę cieplno-chemiczną, cieplno-magnetyczną, jak również cieplno-mechaniczną.

Jedním z nejčastěji používaných typů zpracování oceli jsou různé typy termochemického a kalení a popouštění. V průběhu tepelně-chemickým zpracováním, ocel se ohřívá, a jeho struktura je zavedena přídavných látek. Provádí se např. nitridování, chromování, hliníkováním nebo nauhličování. V důsledku difúze těchto prvků získává povrch prvku další vlastnosti, například větší tvrdost v případě nauhličování nebo odolnost vůči tepelnému zatížení během chromování nebo odolnosti proti korozi po nitridaci.

Tepelné zlepšení kalením a popouštěcí oceli je proces, který slouží ke změně struktury na martenzitickou nebo bainitickou. Během toho se materiál zahřívá na teplotu tvorby austenitu v případě hypoutektoidních ocelí (tedy ty, které obsahují do 0,8% uhlíku),

a ocele hypereutectoid (s obsahem uhlíku v rozmezí 0,8–1,35%) na teplotu koexistence austenitu a cementitu. Teploty, na které musí být ocel ohřívána, závisí na jejím složení, např. Vysokolegované oceli se zahřívají až na 1100 - 1200
během kterého se materiál mění austenit na bainit nebo martenzit, v závislosti na tempu, při které se teplota sníží. Pro chlazení se používá voda, což způsobuje rychlejší pokles teploty blízké do 600°C za sekundu nebo olej po dobu asi 200 ° C za sekundu. Posledním procesem nezbytným pro získání správné tvrdosti je popouštění. V tomto rámci je ocel opět zahřívá tak, aby ocelová struktura z metastabilních přemění na stabilní. Temperatura odpuszczania wpływa na właściwości materiału. Nízké popouštění (100–250°C) dává vysokou tvrdost, střední (250–500°) vysoká elasticita a zlepšená plasticita, vysoká (500–600°C)nižší tvrdost a vyšší plasticita.

Vybrané druhy oceli pro tepelné zlepšení

Druhy ocelí se liší svou náchylností k tepelnému zlepšení. Kalitelnost ocelí , to znamená, že náchylnost k tvorbě martenzitu závisí na složení oceli. V případě nelegovaná ocel, kalitelnost bude nízká, a vysoce legované oceli mají kalitelnost na vyšší úrovni. Struktura materiálu je také důležitá, velikost austenitického zrna je také důležitá pro kalitelnost. Hrubozrnné oceli mají větší kalitelnost než jemnozrnné oceli. Kalitelnost souvisí s čistotou oceli. Vysoce kvalitní oceli mají vyšší kalitelnost, ty, kde je mnoho dalších materiálů, například oxidů, mají nižší kalitelnost. Důležitým parametrem pro stanovení kalitelnosti je také tvrdost, která ukazuje maximální dosažitelnou tvrdost oceli. Důležité je také vytvrditelnost určující zvýšení tvrdosti v závislosti na vzdálenosti od povrchu materiálu a rychlosti ochlazování.
Volba oceli pro tepelné zlepšení, která splní určité požadavky, pokud jde o tvrdost a plasticitu výrobku, vyžaduje nalezení materiálu s vhodným chemickým složením a použití přesně vypočtených podmínek kalení a popouštění. Mezi ocelemi pro zlepšení tepla najdete takové druhy materiálů, jako jsou mimo jiné populární ocel 40H/41Cr4, C45 a 35HGS.

Ocel 40H/41Cr4 je chromová ocel, která obsahuje 0,8–1,2% chrómu a 0,36–0,45 uhlíku. Vhodné pro povrchové kalení a termochemické zpracování.Je obtížné svařovat (svařovat po zahřátí, což vyžaduje následné tepelné zpracování). Může být použit k výrobě prvků do velikosti 40 mm, které budou vystaveny silnému zatížení. Je vyroben mimo jiné ozubená kola, písty a pístní tyče, klikové hřídele, tělesa a formy. Může být použit k výrobě spojovací prvky, osy a pouzdra.

Ocel C45 je nelegovaná zušlechtěná ocel s obsahem uhlíku 0,42-0,5%. Má vysokou tažnost a pevnost. Může být povrchově kalen na tvrdost 50-60 HRC. Je obtížné svařovat. Vhodný pro výrobu středně pevných oděru odolných prvků. Vyrábí hřídele elektrických motorů, oběžné kolo čerpadel, jakož i hřídele, vřetena a upevňovací prvky. Používá se jako materiál pro tyče, náboje kol, páky, stejně jako nástroje, např. nože. Používá se také pro výrobu nekalených ozubených kol.

Ocel 35HGS je konstrukční ocel, která obsahuje 0,28–0,35% uhlíku. Vhodné pro kalení povrchů. Je odolný vůči oděru a má vysokou životnost. Může dosáhnout tvrdosti 52–57 HRC. Vyznačující se tím, že je obtížná svařitelnost. Může být použit k výrobě prvků o průřezu 90 mm. Používá se k výrobě silně zatížených prvků.Vyrábí se z něj hnací poloosy, hřídele, vřetena a ojnice.

Ocel označená 40HM je rovněž vhodná pro tepelné zušlechťování. Je odolný vůči oděru a trvanlivý. Může být mimo jiné použit pro potrubní spojky nebo pro výrobu částí zařízení používaných v ropném průmyslu.