Felületi hőkezelések

1. Felületi hőkezelések

2. 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

3. 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 %

4. 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: a3. feltétel nem teljesül mert C  0,2 % , akkor a felületen megnöveljük a C tartalmat, és azután edzünk.

5. 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.

6. Felületi edzések fajtái Lángedzés gázláng hevítés Indukciós edzés indukciós hevítés Bemártó edzés sófürdőben hevítés

7. 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

8. Lángedzés jellemzői • Előnye: • egyszerű, • olcsó, • kis darabszám esetén is gazdaságos. • Hátránya: • a kéregvastagság nem lehet kisebb, mint 1 mm • nem szabályozható pontosan a kéreg

9. Lángedzés

10. Lángedzés

11. 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

12. Indukciós edzés • Előnye: • gyors • revementes • pontosan szabályozható • automatizálható (a kéregvastagság, a kéregkifutás.) • Hátránya: • nagy beruházási költség • nagy darabszám esetén gazdaságos

13. Indukciós edzés • Alkalmazás: • fogaskerekek, • bordástengelyek, • gépjármű alkatrészek pl. vezérmű tengely bütykök, forgattyústengely csapok, kormánygömbcsapszeg

14. Indukciós edzés

15. Indukciós edzés Összfogedzés

16. Indukciós edzés Fogankénti edzés

17. Az összetételt változtató felületi hőkezelések Fajtái: • Nitridálás, karbonitridálás • Betétedzés • Nagyenergiával végzett felületi kezelések

18. 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

19. 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.

20. 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.

21. 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

22. 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

23. 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.

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. Közvetlen vagy direkt edzés

28. Kettős hőkezelés

29. Kettős edzés

30. 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.

31. 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.