Název operačního programu: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název a adresa školy: Střední škola průmyslová a umělecká, Opava, příspěvková organizace, Praskova 399/8, Opava, 746 01 IČO: 47813121 Projekt: OP VK 1.5 Název operačního programu: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost Typ šablony klíčové aktivity: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT (20 vzdělávacích materiálů) Název sady vzdělávacích materiálů: STT I Popis sady vzdělávacích materiálů: Strojírenská technologie, 1. ročník Sada číslo: B–06 Pořadové číslo vzdělávacího materiálu: 16 Označení vzdělávacího materiálu: (pro záznam v třídní knize) VY_32_INOVACE_B–06–16 Název vzdělávacího materiálu: Kalení I Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Hynek Palát

Kalení Kalení je tepelné zpracování za účelem dosažení vyšší tvrdosti oceli. Kalení spočívá v : ohřevu na kalící teplotu (nad 727o C) , do oblasti austenitu; výdrži na této teplotě , aby se celý objem materiálu stačil přeměnit a austenit; ochlazování kritickou rychlostí pod teplotu 727o C, kde je austenit nestabilní a rozpadá se na nové „tvrdé“ fáze, které jsou stabilní - perlit, bainit, martenzit.

Průběh kalících teplot

Kalení = Rozpad Austenitu Kalení Spočívá v Rozpadu Austenitu na perlit, bainit, nebo martenzit. Ochlazování probíhá tzv. kritickou rychlostí, čímž se potlačí přirozená krystalizace a vznikají struktury nové s velkou tvrdostí.

Podmínka kalení Oceli musí mít technologickou vlastnost - kalitelnost = schopnost ocelí dosáhnout kalením určité tvrdosti. Kalitelné oceli jsou jen ty, které mají více než 0,35% C. Proto, pokud ocel tolik uhlíku nemá, musíme jej dodat cementováním.

Austenit a ferit Austenit je tuhý roztok C v Fe𝜸. Ferit je tuhý roztok C v Fe𝜶.

Jominiho zkouška prokalitelnosti

Výsledek Jominiho zkoušky

Kalící prostředí Ochlazení: Ohřev : vodou – vzniká velké pnutí, není plynulé, účinek lze zvýšit pohybem chladící látky nebo předmětu; vodnými roztoky – do vody se přidávají mýdlo, olej, sklo, abychom zvýšili teplotu varu; vodní sprchy - mají největší chladící účinek; oleje – mírné kalící prostředí, 10× pomalejší než voda; na vzduchu. Ohřev : Plamenem hořák s 02 + C2H2 plamenem, možno použít svítiplyn, propan. V hořáku je umístěna vodní sprcha nebo předmět po ohřátí ponoříme do lázně. b. Indukčně cívkou, která má 1 nebo 2 závity z Cu trubky. Cívkou prochází proud o určité frekvenci, vznikají vířivé proudy, které součást zahřejí.

Indukční ohřev + chlazení sprchou

Úkoly: Z diagramu Fe – Fe3C odečtěte kalící teplotu ohřevu oceli se 2% C. Jaké kalící prostředí (voda, olej, vzduch) je nejlepší? Jaká je podmínka kalení ocelí? Jaký způsoby ohřevu byste zvolili pro rozměrný obrobek? Jaký byste zvolili pro kalení hřídelových součástí? Popište průběh Jominiho zkoušky prokalitelnosti. K jakým závěrů dojdeme? Popište graf HV - ×

Rozdělení kalení podle výsledné struktury Martenzitické martenzit – jehlicovitá, tvrdá, křehká stukturA Termální T kalení = 220°C - 230°C volně chladit na vzduchu. Nevzniká vnitřní pnutí, nemusíme popouštět. Zmrazováním T kalení = 200°C, pak 0°C. Zbytkový Austenit →M. nutno popouštět! Bainitické T kalení = 400°C. Výsledná struktura je bainit nemusíme popouštět. Povrchové kalení Tpopouš. = 150°C -250°C. Houževnaté jádro, tvrdý povrch odolný proti Hl. zakalení závisí na hl. cementování.

Austenit se rozpadá na ferit a cementit Platí zákon zachování hmoty; Perlit = Feα+Fe3C; Martenzit = Feα+Fe3C; Bainit = Feα+Fe3C.

Struktury po kalení Struktura Teplota ochlazování Vlastnosti Mikroskopický vzorek perlit kolem 600°C směs feritu a cementitu; málo tvrdý; bainit kolem 400°C tvrdší , jemnější struktura než perlit; martenzit kolem 200°C nejtvrdší složka oceli.

Kalení Podle způsobu rozpadu austenitu - podle způsobu ochlazování, rozdělujeme kalení na izotermické a anizotermické; průběh kalení zaznamenáváme do diagramů IRA a ARA.

IRA DIAGRAM Materiál ohřejeme na teplotu A; vydržíme na této teplotě; ochlazujeme V kritickou na např. 200°C (martenzit); T [°C ]musíme pak udržet na vkonst. = 200oC, aby se veškerý A → M; průběh kalení zaznamenáváme do diagramu IRA.

ARA DIAGRAM Anizotermický rozpad austenitu; anizotermický = nekonstantní, plynulá T; k rozpadu A dochází za T ≠kons., ochlazování probíhá plynule; struktura je tvořena směsí perlitu, bainitu, martenzitu; nejčastější způsob kalení.

Popouštění Po martenzitickém kalení následuje většinou popouštění. ↓ tvrdost a ↑ houževnatost. Ohřevu na T popouštění - nikdy nepřekročí 727°C. T popouštění = 200°C až 300°C. Popouštění rozdělujeme na: popouštění za nízkých teplot: získáme bainit a martenzit s nižší tvrdostí, Tpopouštění = 350°C; popouštění za vysokých teplot = zušlechťování: Tpopouštění = 350°C - 700°C.

Úkoly: Co mají společného a v čem se liší struktury perlit, bainit a martenzit? Kdy provádíme popouštění? Jaký je rozdíl v průběhu rychlosti ochlazování u kalení IRA a ARA? Co znamená označení Ps a Pf ? Umíme z diagramu IRA odečíst délku prodlevy při přeměně austenitu na perlit? Naznačte v diagramu, okótujte t prodlevy . Vysvětlete přeměnu austenitu na perlit z hlediska zákona zachování hmoty.

Seznam použité literatury Hluchý, M., Kolouch, J. Strojírenská technologie 1 – 2.díl, 3. vyd. Praha: Scientia, 2002. ISBN 80-7183-265-0. Dillinger, J. a kol. Moderní strojírenství pro školu a praxi, Praha: Europa – Sobotáles, 2007. ISBN 978-80-86706-19-1.