Transcript Terase ja malmi tugevdava termotöötluse valik

Terase ja malmi tugevdava
termotöötluse valik
Mittelegeer- ja legeerteraste liigitus
Mittelegeerterased
Legeerterased
Termotöötluse järgi:
- tsementiiditavad terased (kuni 0,25% C)
- parendatavad terased (0,3… 0,6% C)
- nitriiditavad ja nitrotsementiiditavad
terased
(0,1… 0,2 või 0,3… 0,4% C)
Terase karastamine (1)
Karastustemperatuuri valik
Alaeutektoidterased - ↑ AC3 (täiskarastus), struktuur M + (Aj)
Üleeutektoidterased - ↑ AC1 (poolkarastus), struktuur M + T´´ + Aj
Terase karastamine (2)
Kuumutuskeskkond ja kestus
- sulametallid ja -soolad
- õhk (oksüdeerumine, C väljapõlemine)
- induktsioonkuumutus
Ideaalne jahutuskõver
Jahutuskiirus
Vkr
- A lagunemise piirkonnas
- M tekke piirkonnas
Terase karastamine (3)
Karastamiskeskkonnad
• vesi
• õli
Keskkond
Vesi 18 °C
Vesi 50 °C
NaCl 10%-ne
NaOH 10%-ne
Mineraalõli
• soolavann
• õhk
Jahtumiskiirus, °C/s
650…500 °C
300…200 °C
600
100
1100
1200
150
270
270
300
300
30
Terase karastamine (4)
Karastusviisid (1)
a – karastus ühes
keskkonnas
b – karastus kahes
keskkonnas
c – astekarastus
d – isotermkarastus
Terase karastamine (5)
Karastusviisid (2)
• Lauskarastus – detaili karastamine kogu
pinna ulatuses
• Kohtkarastus – detaili ühe osa
karastamine
Terase karastamine (6)
Karastatud terase kõvadus
Kõvaduse sõltuvus C-sisaldusest
a – martensiidi kõvadus
b – täiskarastus (üle Ac3)
c – poolkarastus (üle Ac1)
üleeutektoidsete teraste
korral
Terase läbikarastuvus (1)
Terase struktuur mitteläbikarastuvuse korral
a ja b – jahtumiskiiruse muutus ristlõikes
c – struktuur mitteläbikarastuvuse korral
Terase läbikarastuvus (2)
Läbikarastuvuse kriteeriumid: D50, D90, D95
Poolmartensiitstruktuuri (50%M + 50%Tr) kõvadus
Terase läbikarastuvus (3)
Läbikarastuvusvöödid
HRC
60
C40/40
37Cr 4/40X
40
20
0
60
16M
nCr 5/18XT
18CrM
o4/18XM
40
20
0
0
10
20
30
40
50
0
10
Kaugus ja huta ta vas tots as t,mm
20
30
40
50
Terase läbikarastuvus (4)
Läbikarastuvuse määramine
HRC
60
2
50
100
40
25
30
20
1
10
0
0
5
10
15
20 25
Kaugusjahutatavastotsast,mm
30
Kõvadus katsekeha pikkusel pärast otskarastust:
l – väikese läbikarastuvusega teras,
2 – suure läbikarastuvusega teras
Terase pindkarastamine (1)
Kuumutamine
• kõrgsagedusvooludega (induktsioonkuumutus)
kuumutusügavus δ = 5030∙√ξ/μ∙f, kus
ξ – eritakistus, μ – magnetläbitavus, f – sagedus
• atsetüleeni-hapnikuleegiga
• elektrolüütides ja sulametallides või –soolades
• laseri- või elektronkiirega
Terase pindkarastamine (2)
Temperatuuri jaotus ristlõikes
T
I – täiskarastus
II – poolkarastus
III – mittekarastuv osa
A3
A1
Tkar – üle AC3 80-100°C
(suur vkuum, A-tera ei jõua kasvada)
I
II
III

Terase noolutamine
Mittelegeerterased (konstruktsiooni ja tööriistaterased)
3 põhilist noolutusviisi
• Madalnoolutus (g 200oC)
tööriistad
• Kesknoolutus (300…400oC)
vedrud,puidulõikeriistad
• Kõrgnoolutus (450…650oC)
Konstruktsioonidetailid, masinaosad
(karastus + kõrgnoolutus =
parendamine e. noolutus sorbiidile)
Noolutustemperatuuri
mõju kõvadusele
Tsementiiditavad terased
Tsementiiditavad
terased (0,1...0,25% C)
• Cr-terased
• Cr-Mn-terased
• Cr-Ni-terased
• B-terased
TT: Tsem + K + MN
Pind (Cg0,8) – 58...62 HRC
Südamik (C = 0,1...0,25) –
30...42 HRC
Parendatavad terased
Parendatavad terased (0,3...0,5% C; 3...5% leg.el.)
D95, mm
T50, °C
I gr – mittelegeerterased
10...15
20
II gr – Si-Mn/Cr-terased (~1%)
20
-30...-50
III gr – Mn-Cr-terased
25
-60
IV gr – Ni-Mo-terased
40
-80
V gr – Ni-rasksul. (W, Mo, V jt.)
100
-100
Rm g1200 N/mm2; Rp0,2 g 1100 N/mm2; A = 10...12%; KUg40J
Nitriiditavad (C-, leg. el. – sama, mis parend. ter.)
Tnitr 500...600°C (erinevalt tsem.)
Leg. el. Cr, Mo, Al + N g CrN, MoN, AlN
Kõvadus: Pind – legeerterased 950...1150 HV, mittelegeerterased 400...500 HV
Südamik 250...300 HB
Terase termokeemiline töötlus (1)
Tsementiitimine (tsementiiditavad terased)
• C – tsementiitimine, 900…950 °C, tahke, vedel, gaasiline
Terased 0,05…0,25% C → pind 0,7…1,5% C
→ K + MN HRC 58…62
↑ kõvadus ja kulumiskindlus
Nitrotsementiitimine
• C ja N – nitrotsementiitimine, 700…900 °C, gaasiline
Eesmärk – sama, mis nitriitimisel, 700…800 °C - ↑ korrosioonikindlus
800…900 °C - ↑ kulumiskindlus
Terase termokeemiline töötlus (2)
Nitriitimine (nitriiditavad terased)
C, leg. el. – sama, mis parendatavatel terastel
Tnitr 500-560°C, δ → 0,2...0,8 mm
Kõvadus
- mittelegeerterased
→ 500 HV
- legeerterased
→ 800...1150 HV
Leg. el. Cr, Mo, Al, V + N → CrN, MoN, AlN
31 CrMoV9
41 CrAlMo7-10
Pind HV
Südamik HB
800
950
248
262
Malmi termotöötlus (1)
• Lõõmutamine - tempermalmi
saamiseks
• Normaliseerimine grafiitmalmide omaduste
parandamiseks
• Karastamine - P, F+P
struktuuriga malmid,
kõvaduse ja kulumiskindluse
tõstmiseks
• Noolutamine – analoogselt
terastele karastuspingete
kõrvaldamine,
sitkuse tõstmine
Perliitmalm
Tnool., oC
HRC
g170
g400
g550
g650
52 …59
38 .. 45
26 … 30
22 … 27
Malmi termotöötlus (2)
Saadavad kõvadused
Metalne põhimass
TT
HB
F
P
S
B
M
P+M
A
L, Norm
L, Norm
K+KõN
Isoterm K
K
K
Norm
100 … 160
160 … 220
220 … 300
300 … 380
380 … 600
380 … 550
140 … 220
Duralumiiniumi termotöötlus (1)
Al-sulamite termotöötlusviisid
• karastamine
• vanandamine
– loomulik
– kunstlik I 100...150°C → Rp0.2/Rm → 0,6...0,7
II 150...250°C
→ 0,9...0,95
– ülevanandamine: täielik pingetustumine CuAl2 välja
sadestunud → ↓HB ja Rm
• lõõmutamine
Duralumiiniumi termotöötlus (2)
Al ja Al-sulamite oleku (töötluse) tähistus (1)
Tähis
Sisu
Lõõmutatud
O
nt. O1 – aegalane jahutus lõõmutust°-lt
O2 – TMT-dud, O3 – homogeniseeritud
Kalestatud
H
W
nt. H1 – kalestatud ilma TT
H2 – kalestatud ja osaliselt lõõmutatud (jne)
H3 – kalestatud ja stabiliseeritult TT-dud
H4 – kalestatud ja lakitud
Karastatud
Duralumiiniumi termotöötlus (3)
Al ja Al-sulamite oleku (töötluse) tähistus (2)
Tähis
T
Sisu
Termotöödeldud
T1 – jahutatud vormimist°-lt, LV
T2 – jahutatud vormimist°-lt, kalestatud, LV
T3 – karastatud, kalestatud, LV
T4 – karastatud, LV
T5 – jahutatud vormimist°-lt, KV
T6 – karastatud, KV
T7 – karastatud, ülevanandatud
T8 – karastatud, kalestatud, KV
T9 – karastatud, KV, kalestatud