Download
1 / 39
400 likes | 539 Views
Felület kezelés, felület nemesítés. A felület kezelés célja. A felület közeli anyagrész összetételének megváltoztatása A felület keménységének megváltoztatása Kopásállóság növelése. Lehetséges módszerek. Felületi hőkezelések Felületi edzések Összetételt változtató felületi hőkezelések
E N D
A felület kezelés célja • A felület közeli anyagrész összetételének megváltoztatása • A felület keménységének megváltoztatása • Kopásállóság növelése
Lehetséges módszerek • Felületi hőkezelések • Felületi edzések • Összetételt változtató felületi hőkezelések • A felület kezelése nagy energiájú forrásokkal (lézer, elektronsugár, ív stb.) • Átolvasztás • Ötvözés • edzés • Bevonatok létrehozása
Felületi hőkezelések Az elvárás a kemény kopásálló felület (kéreg) és szívós mag Így megkülönböztetünk: • összetételt nem változtató felületi edzéseket • összetételt változtató kérgesítő eljárásokat
A felületi hőkezelések áttekintése az edzhetőség feltételei alapján A felületi edzések alapelve az, hogy 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 %
Az acél összetételét nem változtató felületi hőkezelések,Felületi edzések • A felületet meghatározott mélységig T A c3 hőmérsékletre hevítik, és onnan a vkf-nél gyorsabban hűtik. • A kéregvastagságnak megfelelő mélységű hevítéshez rendkívül nagy hevítési sebességet (500-1000 C /sec) kell elérni • Ez csak nagy felületi teljesítménnyel lehetséges (1000-10000 W/ cm2). • Eközben a mag hőmérséklete és szövetszerkezete nem változik.
Termokémiai kezelések 1 • Cél: a felületen meghatározott mélységig valamilyen fémes vagy nemfémes elem koncentrációját megnövelni és így a kéreg tulajdonságát a kívánt módon megváltoztatni. • Az eljárások célja lehet mechanikai-, hő-és vegyi hatásokkal szembeni ellenállás növelése. A legtöbb esetben a cél a felület kopásállóságának és a munkadarab kifáradással szembeni ellenállásának növelése a kemény kéreg és szívós mag biztosításával.
Nitridálás, karbonitridálás • A nitridáláscélja az acél felületébe nitrogén bejuttatása, amely a felületen kemény kopásálló, korrózióálló, a kifáradással szemben ellenálló kérget hoz létre anélkül, hogy azt edzeni kellene. • A darabot a kezelés megkezdése előtt a legtöbb esetben nemesítik • A karbonitridálás esetében a nitrogénnel egyidejűleg karbon is diffundál a felületbe, aminek hatására a nitrideken kívül kemény karbonitridek is keletkeznek.
Nitridálás, karbonitridálás • A nitridáló közeg általában ammónia, és mivel a nitrogén a ferritben jobban oldódik • a kezelés hőmérséklete 500-600 C. A kemencetérbe bevezetett ammónia az acél felületén alkotóira bomlik. • A kezelési idő 30-40 óra • A darabot nitridálás előtt nemesítik
Nitridálás, karbonitridálás • Gáznitridálásra nitridképző ötvözőkkel ötvözött acélokat használunk. Ilyen ötvözők a Cr, az Al a Mo és a V • Az elérhető felületi keménysége 62-67 HRC.
Nitridált kéreg • A nitridált kéreg vastagsága 0,2-0,8 mm • 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. Alatta a befelé haladó nitrogén diffúziós frontnak megfelelően, élesen elválasztva a diffúziós zóna van
Ion nitridálás • A kezelés hőmérséklete 400-600 º
Ion nitridálás • Alapelv: a ritkított gázokban fellépő kisülés • A munkadarab katód • Anód a kötött és földelt kamra • 2000V, 250A, a gáz ammónia vagy nitrogén ammónia keverék • Nyomás 0,6-13,0 10-3 bar • Az ionizált gáz pozitív ionjai a katódtérben a ködfényplazma határrétegétől erősen felgyorsulnak és a felületbe ütköznek (hevítés) más részük Fe atomokat választanak le. A Fe atomok a ködfényplazmában kb 20% N-t vesznek fel
Lézer és elektronsugár • Jellemzők • Koncentrált energia bevitel • A felület meg is olvasztható, a felületre felvitt „ötvözők” beolvaszthatók • A kezelt térfogat nagyon kicsi • A kezelt anyagrész lehülése nagyon gyors, tehát finom szemcseszerkezet keletkezik • Acélok, öntöttvasak egyaránt kezelhetők
Elektronsugaras kezelés(edzés, átolvasztás) Az elektronsugaras kezelés során a vakuumkamrában elhelyezett darab felületet tekercsekkel fókuszált elektronsugárral kezelik.
A bevonatoknak az alábbi tulajdonságokkal kell rendelkezni • Keménység, és annak nagy hőmérsékleten való megtartása • Kémiai stabilitás, passzivitás a megmunkálandó anyaggal szemben • Alacsony hővezetőképesség • Erős kötés az alapanyaghoz a lepattogzás elkerülésére • Kis porozitás
A kezelés hőmérséklete 150 – 550 C, így lehetővé válik a CVD eljárás hőmérsékletén kilágyuló anyagok, mint pl. a gyorsacélok bevonása. • Leggyakrabban a TiN bevonatot készítenek, amelyet nitrogéndús környezetben titán elgőzölögtetésével hozzák létre. A Ti a nitrogénnel azonnal nitridet képez, amely a kis nyomáson (10-2 Pa) azonnal kicsapódik a tárgyak felületén, aranysárga bevonatot képezve
PVD eljárás. • Alacsony hőmérséklet: leválasztás T = 250 - 500°C • Kitűnő tapadás • Egyenletes rétegvastagság • Nitridált, carbonitridáltéstöbbrétegűbevonatok • Nagy nyomásállósság • Jellemző rétegvastagság 3 – 5 μm • Elsődleges felhasználási kör: • Lemezalakító szerszámok • Forgácsoló szerszámok • Autóipar / űrhajózás • Gyógyászati eszközök • Dekorációs célú bevonatok
Kémiai gőzfázisú bevonatolás CVD • Keményfémlapkák és kerámiák felületi kezelésére • 900-1000 Con
CVD • A reakciótérbe hidrogénnel dúsított atmoszférába elgőzölögtetett titánkloridot (TiCl4) vezetünk. Metán hozzávezetésével 900 – 1100 C-on vákuumban titánkarbid (TiC) és sósav (HCl) keletkezik. A TiC kicsapódik a kamrában elhelyezett tárgyakon, azok felületén 3-10 m vastag ellenálló réteget képez. • Ezzel a módszerrel készíthető TiN, Al2O3, gyémánt réteg is, sőt készíthetünk többrétegű bevonatokat is.
