Časti z uhlíkovej ocele
Uhlíková oceľ je oceľ s obsahom uhlíka od približne 0,05 do 3,8 percent hmotnosti.Definícia uhlíkovej ocele od American Iron and Steel Institute (AISI) uvádza:
1. nie je špecifikovaný ani požadovaný minimálny obsah chrómu, kobaltu, molybdénu, niklu, nióbu, titánu, volfrámu, vanádu, zirkónu alebo akéhokoľvek iného prvku, ktorý sa má pridať na dosiahnutie požadovaného legovacieho efektu;
2. špecifikované minimum pre meď nepresahuje 0,40 percent;
3. alebo maximálny obsah špecifikovaný pre ktorýkoľvek z nasledujúcich prvkov nepresahuje uvedené percentá: mangán 1,65 percent;kremík 0,60 percent;meď 0,60 percenta.
Termín uhlíková oceľ sa môže použiť aj vo vzťahu k oceli, ktorá nie je nehrdzavejúca oceľ;pri tomto použití môže uhlíková oceľ zahŕňať legované ocele.Oceľ s vysokým obsahom uhlíka má mnoho rôznych použití, ako sú frézky, rezné nástroje (ako sú dláta) a drôty s vysokou pevnosťou.Tieto aplikácie vyžadujú oveľa jemnejšiu mikroštruktúru, ktorá zlepšuje húževnatosť.
Keď sa obsah uhlíka zvyšuje, oceľ má schopnosť stať sa tvrdšou a pevnejšou tepelným spracovaním;stáva sa však menej tvárnou.Bez ohľadu na tepelné spracovanie, vyšší obsah uhlíka znižuje zvárateľnosť.V uhlíkových oceliach vyšší obsah uhlíka znižuje teplotu topenia.
Účelom tepelného spracovania uhlíkovej ocele je zmeniť mechanické vlastnosti ocele, zvyčajne ťažnosť, tvrdosť, medzu klzu alebo odolnosť proti nárazu.Všimnite si, že elektrická a tepelná vodivosť sú len mierne zmenené.Ako pri väčšine techník spevňovania ocele, Youngov modul (elasticita) nie je ovplyvnený.Všetky úpravy ocele obchodujú s tvárnosťou pre zvýšenie pevnosti a naopak.Železo má vyššiu rozpustnosť pre uhlík v austenitickej fáze;preto všetky tepelné úpravy, okrem sféroidizácie a procesného žíhania, začínajú zahriatím ocele na teplotu, pri ktorej môže existovať austenitická fáza.Oceľ sa potom kalí (vyťahuje teplo) miernou až nízkou rýchlosťou, čo umožňuje uhlíku difundovať z austenitu za vzniku karbidu železa (cementitu) a zanecháva ferit, alebo pri vysokej rýchlosti zachytávania uhlíka v železe, čím sa vytvára martenzit. .Rýchlosť, ktorou sa oceľ ochladzuje cez eutektoidnú teplotu (asi 727 °C), ovplyvňuje rýchlosť, ktorou uhlík difunduje z austenitu a vytvára cementit.Všeobecne povedané, rýchle ochladenie zanechá karbid železa jemne rozptýlený a vytvorí jemnozrnný perlit a pomalé ochladenie poskytne hrubší perlit.Ochladzovanie podeutektoidnej ocele (menej ako 0,77 % hmotn. C) má za následok lamelárno-perlitickú štruktúru vrstiev karbidu železa s a-feritom (takmer čisté železo) medzi nimi.Ak ide o hypereutektoidnú oceľ (viac ako 0,77 % hm. C), potom štruktúra je plný perlit s malými zrnami (väčšími ako perlitová lamela) cementitu vytvorenými na hraniciach zŕn.Eutektoidná oceľ (0,77 % uhlíka) bude mať perlitovú štruktúru v celom zrnách bez cementitu na hraniciach.Relatívne množstvá zložiek sa zisťujú pomocou pravidla páky.Nasleduje zoznam možných typov tepelných úprav.
Legovaná oceľ je oceľ, ktorá je legovaná rôznymi prvkami v celkovom množstve medzi 1,0 % a 50 % hmotnosti, aby sa zlepšili jej mechanické vlastnosti.Legované ocele sa delia na dve skupiny: nízkolegované ocele a vysokolegované ocele.Rozdiel medzi nimi je sporný.Smith a Hashemi definujú rozdiel na úrovni 4,0 %, zatiaľ čo Degarmo a kol. ho definujú na úrovni 8,0 %.Najčastejšie sa slovné spojenie „legovaná oceľ“ vzťahuje na nízkolegované ocele.
Presne povedané, každá oceľ je zliatina, ale nie všetky ocele sa nazývajú „legované ocele“.Najjednoduchšie ocele sú železo (Fe) legované uhlíkom (C) (asi 0,1 % až 1 %, v závislosti od typu).Pojem "legovaná oceľ" je však štandardným pojmom, ktorý sa vzťahuje na ocele s ďalšími legovacími prvkami pridanými zámerne okrem uhlíka.Bežné zliatiny zahŕňajú mangán (najbežnejší), nikel, chróm, molybdén, vanád, kremík a bór.Medzi menej bežné zliatiny patrí hliník, kobalt, meď, cér, niób, titán, volfrám, cín, zinok, olovo a zirkónium.
Nasleduje celý rad vylepšených vlastností legovaných ocelí (v porovnaní s uhlíkovými oceľami): pevnosť, tvrdosť, húževnatosť, odolnosť proti opotrebovaniu, odolnosť proti korózii, kaliteľnosť a tvrdosť za tepla.Na dosiahnutie niektorých z týchto zlepšených vlastností môže kov vyžadovať tepelné spracovanie.
Niektoré z nich nachádzajú využitie v exotických a vysoko náročných aplikáciách, ako sú lopatky turbín prúdových motorov a v jadrových reaktoroch.Kvôli feromagnetickým vlastnostiam železa nachádzajú niektoré zliatiny ocele dôležité aplikácie, kde sú veľmi dôležité ich reakcie na magnetizmus, vrátane elektromotorov a transformátorov.
Sferoidizácia
Sféroidit sa tvorí, keď sa uhlíková oceľ zahrieva na približne 700 °C počas viac ako 30 hodín.Sféroidit sa môže vytvárať pri nižších teplotách, ale potrebný čas sa drasticky zvyšuje, pretože ide o proces riadený difúziou.Výsledkom je štruktúra tyčiniek alebo guľôčok cementitu v primárnej štruktúre (ferit alebo perlit, v závislosti od toho, na ktorej strane eutektoidu sa nachádzate).Účelom je zmäkčiť ocele s vyšším obsahom uhlíka a umožniť väčšiu tvárnosť.Toto je najjemnejšia a najťažnejšia forma ocele.
Úplné žíhanie
Uhlíková oceľ sa zahrieva na približne 40 °C nad Ac3 alebo Acm počas 1 hodiny;to zaisťuje, že sa všetok ferit premení na austenit (hoci cementit môže stále existovať, ak je obsah uhlíka väčší ako eutektoid).Oceľ sa potom musí ochladiť pomaly, v oblasti 20 °C (36 °F) za hodinu.Zvyčajne sa len chladí v peci, kde sa pec vypne s oceľou stále vo vnútri.Výsledkom je hrubá perlitická štruktúra, čo znamená, že „pásy“ perlitu sú hrubé.Plne žíhaná oceľ je mäkká a ťažná, bez vnútorných pnutia, čo je často potrebné pre nákladovo efektívne tvárnenie.Len sferoidizovaná oceľ je mäkšia a ťažnejšia.
Procesné žíhanie
Proces používaný na zmiernenie napätia v uhlíkovej oceli opracovanej za studena s menej ako 0,3 % C. Oceľ sa zvyčajne zahrieva na 550–650 °C počas 1 hodiny, ale niekedy na teploty až 700 °C.Obrázok vpravo [potrebné objasnenie] ukazuje oblasť, kde dochádza k procesnému žíhaniu.
Izotermické žíhanie
Ide o proces, pri ktorom sa hypoeutektoidná oceľ zahrieva nad hornú kritickú teplotu.Táto teplota sa určitý čas udržiava a potom sa zníži pod dolnú kritickú teplotu a opäť sa udržiava.Potom sa ochladí na teplotu miestnosti.Táto metóda eliminuje akýkoľvek teplotný gradient.
Normalizácia
Uhlíková oceľ sa zahrieva na približne 55 °C nad Ac3 alebo Acm počas 1 hodiny;to zaisťuje, že sa oceľ úplne premení na austenit.Oceľ sa potom ochladzuje vzduchom, čo je rýchlosť chladenia približne 38 °C (100 °F) za minútu.Výsledkom je jemná perlitická štruktúra a rovnomernejšia štruktúra.Normalizovaná oceľ má vyššiu pevnosť ako žíhaná oceľ;má pomerne vysokú pevnosť a tvrdosť.
Kalenie
Uhlíková oceľ s najmenej 0,4 % hmotn. C sa zahreje na normalizačné teploty a potom sa rýchlo ochladí (uchladí) vo vode, soľanke alebo oleji na kritickú teplotu.Kritická teplota závisí od obsahu uhlíka, ale vo všeobecnosti je nižšia, keď sa obsah uhlíka zvyšuje.Výsledkom je martenzitická štruktúra;forma ocele, ktorá má presýtený obsah uhlíka v deformovanej kubickej štruktúre centrovanej na telo (BCC), správne nazývanej tetragonálna centrovaná na telo (BCT), s veľkým vnútorným napätím.Takto ochladená oceľ je extrémne tvrdá, ale krehká, zvyčajne príliš krehká na praktické účely.Tieto vnútorné napätia môžu spôsobiť trhliny na povrchu.Kalená oceľ je približne trikrát tvrdšia (štyrikrát viac uhlíka) ako normalizovaná oceľ.
Martempering (marking)
Martemperovanie v skutočnosti nie je temperovací postup, preto sa používa termín marquenching.Je to forma izotermického tepelného spracovania aplikovaná po počiatočnom ochladení, zvyčajne v kúpeli roztavenej soli, pri teplote tesne nad "začiatočnou teplotou martenzitu".Pri tejto teplote sa uvoľnia zvyškové napätia v materiáli a zo zadržaného austenitu sa môže vytvoriť určitý bainit, ktorý sa nestihol premeniť na nič iné.V priemysle je to proces používaný na kontrolu ťažnosti a tvrdosti materiálu.Pri dlhšom ochladzovaní sa ťažnosť zvyšuje s minimálnou stratou pevnosti;oceľ sa udržiava v tomto roztoku, kým sa vnútorná a vonkajšia teplota dielu nevyrovná.Potom sa oceľ ochladí miernou rýchlosťou, aby bol teplotný gradient minimálny.Tento proces nielen znižuje vnútorné pnutie a trhliny spôsobené pnutím, ale zvyšuje aj odolnosť proti nárazu.
Temperovanie
Toto je najbežnejšie tepelné spracovanie, s ktorým sa stretávame, pretože konečné vlastnosti možno presne určiť teplotou a časom temperovania.Popúšťanie zahŕňa opätovné zahrievanie kalenej ocele na teplotu pod eutektoidnou teplotou a následné ochladenie.Zvýšená teplota umožňuje tvorbu veľmi malých množstiev sféroiditu, ktorý obnovuje ťažnosť, ale znižuje tvrdosť.Skutočné teploty a časy sú starostlivo vybrané pre každú kompozíciu.
Austomerovanie
Proces izotermického kalenia je rovnaký ako kalenie, okrem toho, že kalenie sa preruší a oceľ sa udržiava v kúpeli roztavenej soli pri teplotách medzi 205 °C a 540 °C a potom sa ochladzuje miernou rýchlosťou.Výsledná oceľ, nazývaná bainit, vytvára v oceli ihličkovitú mikroštruktúru, ktorá má veľkú pevnosť (ale menšiu ako martenzit), väčšiu ťažnosť, vyššiu odolnosť proti nárazu a menšie skreslenie ako martenzitická oceľ.Nevýhodou izotermického kalenia je, že sa dá použiť len na niekoľkých oceliach a vyžaduje si špeciálny soľný kúpeľ.
Cnc z uhlíkovej ocele
otočné puzdro pre hriadeľ
Cnc z uhlíkovej ocele
obrábanie čiernym eloxovaním
Bush diely s
černenie ošetrenie
Sústruženie z uhlíkovej ocele
diely so šesťhrannou tyčou
Uhlíková oceľ
Diely ozubenia DIN
Uhlíková oceľ
časti na obrábanie kovania
Cnc z uhlíkovej ocele
sústruženie dielov s fosfátovaním
Bush diely s
černenie ošetrenie
