Felületi hőkezelések

Felületi hőkezelések Követelmény: 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 mm nem 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: Hátránya: gyors revementes pontosan szabályozható automatizálható (a kéregvastagság, a kéregkifutás.) Hátránya: nagy beruházási költség nagy 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: 10-20m 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

A betétedzés = cementálás + edzés 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.