NYUGAT-MAGYARORSZGI EGYETEM FAIPARI MRNKI KAR

Prof. Dr. Varga Mihly CSc. egyetemi tanr

GPSZETI ALAPISMERETEK

SOPRON 2009.

2

Tartalomjegyzk1. METALLOGRFIA..............................................................................................................3 1.1 Fmek ltalnos jellemzse s osztlyozsa....................................................................3 1.2 Fmek kristlyos szerkezete.............................................................................................3 1.2.1 Diffzi......................................................................................................................5 1.2.2 Fmek kristlyosodsa...............................................................................................6 1.3 tvzetek ........................................................................................................................8 1.3.1 tvzetek szerkezete.................................................................................................8 1.3.2 tvzetek llapotbri...............................................................................................8 1.4 Sznvas............................................................................................................................12 1.5 Vas- s szn tvzetek llapotbrja...............................................................................13 1.6 A vastvzetek kristlyrcsa...........................................................................................19 1.7 A hmrskletvltozs sebessgnek hatsa az acl termodinamikai folyamatra........20 1.7.1 A lehlsi sebessg vltozsnak hatsa az acl szvetszerkezetre.......................20 1.7.2 A Fe-C szvetelemeinek s a gyorshts kvetkeztben ltrejtt szvetelemek tulajdonsgai.....................................................................................................................25 2. HKEZELS......................................................................................................................29 2.1 A hkezels lnyege s clja..........................................................................................29 2.1.1. A hkezels alapmveletei.....................................................................................29 2.2. A hkezels mdszerei s gyakorlata...........................................................................32 2.2.1. A munkadarabok egsz tmegre hat eljrsok...................................................32 2.2.2. Felleti hkezel eljrsok.....................................................................................45 2.3. Edzhetsg vizsglata...................................................................................................50 3. ANYAGISMERET.............................................................................................................51 3.1 Nyersvasgyrts.............................................................................................................51 3.2 A nyersvasgyrts berendezsei.....................................................................................52 3.3 A nyersvasgyrts termkei...........................................................................................54 4. ACLGYRTS................................................................................................................55 4.1 Aclgyrtsi eljrsok....................................................................................................55 4.1.1. Az aclgyrts metallogrfija...............................................................................56 4.1.2. Simens-Martin eljrs............................................................................................57 4.1.3 Elektroacl gyrtsi eljrsok.................................................................................58 4.2 Az aclok csoportostsa................................................................................................60 4.3 Szerkezeti aclok............................................................................................................64 4.5 Az aclok hegesztanyagai ...........................................................................................81 5. NTTTVASAK................................................................................................................86 6. NEM VAS FMEK.............................................................................................................90 7. KEMNYFMEK...............................................................................................................93 8. KORRZI.........................................................................................................................96 9. NEM VASALAP, FMES SZERKEZETI ANYAGOK ................................................97 11. AZ NTSZET .................................................................................................................................................107

3

1. METALLOGRFIA1.1 Fmek ltalnos jellemzse s osztlyozsaA periodikus rendszer elemeit klnbzkppen csoportosthatjuk, gy fmtechnolgiai szempontbl fmek s nem fmek csoportjra. Az elemek nagy rsze a fmek kz tartozik, de gyakorlati alkalmazs szempontjbl csak kb. 30 elem elsrend fontossg. A fmeket a gyakorlatban elemi llapotban ritkn alkalmazzk. A legtbb fmet valamilyen ms elemmel tvzik, hogy a gyakorlati clnak jobban megfeleljenek. Vannak fmek, amelyek inkbb csak, mint tvzk jtszanak szerepet, az tvzetben kis arnyban szerepelnek. Mint tvzanyagok a nem fmes elemek, a metalloidok s a gzok kzl nhnyan rszt vesznek egy-egy tvzet tulajdonsgainak a kialaktsban. Sajnos ezek s nha mg a fmes elemek egyike-msika is mint nem kvnatos elem van jelen az tvzetben, rontva annak j tulajdonsgait. Az tvzetek alapanyagul a kvetkez fmeket hasznljk: vas (Fe), lom (Pb), rz (Cu), n (Sn), alumnium (AI), magnzium (Mg), horgany (Zn), arany (Au), Tlnyom rszben csak tvzfmknt hasznljk: berillium (Be), mangn (Mn), krm (Cr), molibdn (Mo), kadmium (Cd), nikkel(Ni), kobalt (Co), titn (Ti), ezst (Ag), platina (Pt).

vandium (V) wolfrm (W).

Az tvzetekben tvz elemknt, ill. nem kvnt szennyezsknt a kvetkez elemek fordulnak el: karbon (C), foszfor (P), kn (S), arzn (As) szilcium (Si), nitrogn (N), oxign (O). Ez a feloszts azonban nem jelenti azt, hogy a fmeket kizrlag ebben a felosztsban hasznljk a msodik csoport elemei is lehetnek az tvzet alapanyagai. Ha a fmes elemeket gazdasgossgi oldalrl, ill. felhasznlt mennyisgk alapjn csoportostjuk, akkor a felhasznlt fmes szerkezetek 95 %-a a vas tvzeteibl kszl s csak 5 %-a kszl ms fmbl, illetve tvzeteibl. A vasnak s tvzeteink ilyen nagyarny felhasznlsra val tekintettel a fmeket szoks mg a vas s tvzetei csoportra s a nem vas fmek csoportjra bontani. Innen ered az a ma elterjedt rtelmezs, hogy a fm sz alatt ltalban nem vas fmet rtnk. A fmeket (a nem vas fmeket) sznes (pl. rz), fehr (pl. n) s knny fmekre (pl. alumnium is fel lehet osztani.

1.2 Fmek kristlyos szerkezeteA fm legkisebb rszei az atomok, a trben bizonyos szablyos rendszer szerint helyezkednek el. A fmre jellemz szm atom a hmrsklet fggvnyben egy rcsszerkezet alakzatot vesz fel. Ezt az alakzatot, amely valamilyen geometriai test s klnbz szimmetria skokkal br, igen parnyi, szabad szemmel nem lthat elemi kristlynak nevezzk. Az atomoknak ezt a szablyos elrendezst trrcsnak is nevezik. Az elemi kristlyban az atomok egymstl maghatrozott tvolsgban helyezkednek el. Az ilyen elemi kristlybl plnek fel a fmek

4 kristlyai, amelyek mr szabad szemmel is lthatk. A fmbl kszlt alkatrsz viszont ilyen kristlyok halmaza. A sznfmek fontosabb elemi rcsszerkezeteit - alakzatait - az l. s 2. brn lthatjuk, ahol a pontok, ill. a kis krk az atomok magjait jelkpezik, amelyek krl a fmre jellemz szm elektron kering.

1. bra Kbs trrcs a.) trkzepes (Fe) b.) lapkzepes (Ni)

2. bra a.) tetragonlis (Sn) b.) hexagonlis (Un) c.) trigonlis (Sb) trrcs Az 1/a. bra geometriai alakzat sarokpontjain s a kocka belsejben elhelyezked 9 atombl ll rcsszerkezetet trkzepes kbs (vagy kocka) rcsnak nevezzk. Ilyen rcsszerkezete van a Fe-nak a W-nak, a Ti-nak s az alkli fmeknek. Az 1/b. brn az n. lapkzepes kbs trrcsot lthatjuk. Ennl az alakzatnl a kocka 8 sarkn s a kocka 6 lapjnak kzepn elhelyezked 6 atom sszesen 14 atom alkot egy elemi kristlyt. Ilyen rcszerkezete van a ksbbiek sorn ismertetsre kerl vasnak, Cu, Au, Ni, Al s Pb-nek. A 2/a. brn a tetragonlis rcs lthat. Tetragonlis rcsszerkezet a ksbb ismertetsre kerl martenzit s az n. A hexagonlis rendszerbeli rcs lthat a 2/b. brn, ilyen a Zn, Cd s Mg kristlyszerkezete. A trigonlis rendszerbeli rcs alapalakja a felleten kzppontos romboder. Ide tartozik az Sb s As (2/c. bra). Az atomok a rcsszerkezet meghatrozott helyein nem mozdulatlanok, hanem a hmrsklettl fggen ezen pont krl rezgmozgst vgeznek. A rezgmozgs amplitdja jellemz a fmre. Az atomok mozgsa lehetv teszi,

5 hogy az tvzetben szilrd llapotban is vndorolhasson az anyag, hogy bizonyos krlmnyek fennllsa esetn az atomok helyket vltoztassk. Ezt a mozgst diffzinak nevezzk s ennek kvetkeztben vlik lehetv, hogy klnbz tulajdonsg tvzeteket tudjunk ellltani. 1.2.1 Diffzi

A diffzi lnyegben az anyagok (elemek) egymsba hatolsa, ami az atomok helyvltoztatsval trtnik Ha az atomok hmozgsnak amplitdja a hmrsklettel n, akkor a kristlyrcsban kt szomszdos atom kzti tvolsg is pillanatnyilag n, gy egy msik atom szmra klnsen, ha mretben kisebb az atom - lehetv vlik, hogy a pillanatnyi rsen tjusson, helyzett megvltoztassa (3. bra). A diffzis folyamat teht magasabb hmrskleten knnyebben s annak nvekedsvel nvekv sebessggel jtszdik le. Gyakorlatilag a hmrsklet 10C-al val emelse a diffzis sebessget megktszerezi. 3. bra Atomok egymshoz viszonytott helyzete A diffzi a kristlyrcsban hromfle mdon jtszdhat le (4. bra): - kicserldses diffzi formjban, amikor a szomszdos atomok helycsert hajtanak vgre. - intersticilis bekeldses diffzis md esetn a diffundl atom az alapfm rcsatomjai kztt vndorol. Ez akkor lehetsges, ha a diffundland atom kismret, pl. a C atom diffzija az aclban; - lyukdiffzis md esetn a diffundl atomok az atomokkal meg nem szllt - res rcshelyeket foglaljk el. Az res helyek vagy a kristlyosods sorn jnnek ltre, vagy ksbb egyes atomok interesticis helyzetben val vndorlsakor. A legtbb diffzis folyamat ezen harmadik mdon zajlik le. A diffundls a kristlyokon keresztl, a kristlyhatr mentn vagy a fmdarab felletn mehet vgbe. A diffzi legknnyebben a fm felletn, legnehezebben a kristlyon keresztl jtszdhat le. Ennek oka az, hogy a fm felletn vagy a kristlyhatron az atomok knnyebben aktivlhatk, mint a kristly belsejben. 4. bra Diffzis mozgsok

6

1.2.2

Fmek kristlyosodsa

Ha egy tetszleges fmet melegtnk az atomok rezgmozgsa megvltozik, megn az amplitdja, s a frekvencija, n a mozgsi energija. Bizonyos hmrskleten az atomok mozgsa a kristlyrcson bell annyira "lnk" lesz, hogy a rcs sszeomlik, az atomok mintegy kiszabadulnak s az atomok szablytalan sszevisszasgban folytatjk mozgsukat: a fm megolvadt. Azt a hmrskletet, amelyen a kristlyrcs sszeomlik s a szilrd anyag folykony halmazllapotv vlik olvadspontnak nevezzk. Ha a folykony fmet htjk, ht vonunk el, egy bizonyos hmrskleten megindul a dermeds, az atomok mozgsi energija cskken s a kristlyrendszernek megfelelen kezdenek szablyosan elhelyezkedni. Mivel a hts sorn a helvons az olvadt fmben nem egyforma (az olvadkot magba foglal edny falnl s a felsznen a legersebb) ezrt a kristlyosods nem egyszerre mindentt hanem csak bizonyos helyeken indul meg, ahol a felttelek adottak. Teht egyes atomok a dermedsnek megfelel hmrsklet helyeken olyan rendezett helyzetet vesznek fel, amely az illet fm rcsszerkezetnek megfelel. gy jnnek ltre a kristlyosodsi kzppontok vagy kristlymagok (5. bra).

5. bra A krisztalitok kialakulsa: a.) polideres; b.) dendrites A krisztallitoknak, kialakulsuk jellege s ebbl kifolylag alakjuk szerint, kt tpusa van. Ha a krisztallitok nvekedsekor nincs kitntetett irny, vagyis a kis kristlyok a tr minden irnyban kzel azonos mdon, egyenl mrtkben nvekednek, akkor sok skkal hatrolt, n. polideres kristlyok fejldnek (5/a. bra). Ha a krisztallitok nvekedsekor a kristlyosods sebessge nem egyenl a tr minden irnyban, hanem van a nvekeds szempontjbl kitntetett kristlytani irny, melyben a nvekeds nagyobb, a kialakul kristlyok megnyltak, ts szerkezetek, elgazak lesznek. Ezeket dendrites krisztallitoknak nevezik (5/a. bra). Szmos krlmnytl, gy a folykony rsz ramlstl is fgg; hogy az jabb elemi rcsok gy ktdjenek a csirhoz, hogy az tovbb is 6. bra Dendrit

7 megtartja a rcsszerkezet szablyos alakjt. gy a leggyakrabban hasznlt vasnl dermedskor kialakul trkzepes hexaderes elemi rcshoz az jabb hexaderek a szablyos kocka irnyaitl eltr, ms meghatrozott irnyban vagy irnyokban sorakoznak egyms mell s olyan vzat alkotnak, mint egy fag, ezt nevezik dendrit-nek. (6. bra). A dendritgak a kristlyosods sorn nemcsak nnek, hanem vastagodnak is. A kristlyok, ill. a krisztallitok mrete - nagysga - kt tnyeztl fgg: 1. A kristlyosodsi kpessgtl, ami alatt az olvadk 1 cm3-ben 1 perc alatt keletkezett kristlyosodsi kzppontok (csirk) szma rtend. 2. A kristlyosodsi sebessgtl, amely a kristly percenknti nvekedsnek mrtke cm-ben mrve. Ezen tnyezk vltozst szemllteti a 7. bra diagramja. Kismrtk tlhtsnl (a jelzvonal) a kristlyosodsi kpessg s a sebessg kicsi, ekkor kzpnagysg krisztallitok keletkeznek. A b jelzvonalnak megfelel tlhtsnl a kristlyosodsi kpessg kicsi, a kristlyosodsi sebessg azonban arnylag nagy, teht kevs szm s nagysg krisztallit keletkezik. A c jelzvonalnak megfelel tlhtsnl mindkt rtk nagy, teht kismret finom kristlyok keletkeznek. Egy nagyobb mret nttt hasbnl elvileg mindegyik eset elllhat akr egyidejleg is. A darabnak a formval rintkez rszein a leggyorsabb a helvezets, teht a legnagyobb lesz a tlhts, a bels rszen viszont a kls rszek hszigetel hatsa folytn a legkisebb. A krisztallitok nagysga lnyegesen befolysolja a fmek tulajdonsgait, pl. a szakt szilrdsgot, alakthatsgot stb.

7. bra A kristlyosodsi kpessg s sebessg vltozsa a tlhts fggvnyben Egy adott fm nagyobb mret krisztallitjnak hasonl a szilrdsga, mint a kisebb krisztallitnak, de a nagyobb krisztallitok kztt kisebb kterk lpnek fel, mint a kisebb mret krisztallitok kztt. Az egyes krisztallitok kztti vonzerk kisebbek a krisztallitokon belli erknl. Mivel pedig egy test sztszaktsnl a szakads a leggyengbb ponton kvetkezik be nyilvnval, hogy a szakads gy ll be, hogy a krisztallitok elvlnak egymstl. Ebbl az kvetkezik, hogy kisebb krisztallitokbl ll anyag szaktszilrdsga nagyobb, mint a nagyobb krisztallitokbl ll anyag.

8

1.3 tvzetek1.3.1 tvzetek szerkezete Ritkn fordul el, hogy egy fm sznfm llapotban kerljn felhasznlsra, mert a gyakorlat szmra tvzssel tulajdonsgai nagymrtkben javthatk. A sznfmeket ltalban akkor hasznljk, ha azok a tulajdonsgai rtkesek szmunkra, amelyek tvzssel nem javthatk. pldul a rz, vagy az alumnium elektromos vezetkpessge vagy az lom s az alumnium vegyi hatsokkal szembeni ellenllkpessge sznfm llapotban a legjobb. Az tvzeteket ltalban vagy gy lltjk el, hogy az alkotkat megmlesztik s a kvnt slyarnyban sszentik, vagy csak az egyik alkott - rendszerint az alacsonyabb olvadspontt - mlesztik meg s a msik alkott ebben oldjk fel. A msik ritkbban alkalmazott mdszer, hogy fmporokat kevernek ssze, ezeket sszesajtoljk s az olvads alatti hmrskletig felhevtve kts jn ltre anlkl, hogy az anyag megolvadna. Az tvzet kt vagy tbb alkotbl ll akkor azt az alkott, amelybl 50 %-nl tbb van az tvzetben alapfmnek azt, amelybl 50 %-nl kevesebb van tvzfmnek nevezik. Az tvzetek kristlyos szerkezete klnbz lehet: - ha az tvzfm atomjai az alapfm trrcsba beplhetnek, vagy gy, hogy az alapfm egyik-msik atomja helyt foglalja el (8. bra) vagy gy, hogy az alapfm atomjai kztti trben helyezkedik el (9. bra), akkor ezt szubszticis, ill. interszticis vegyes kristlynak vagy szilrd oldatnak nevezzk.

8. bra Szubsztitcis vegyes kristlyban az tvzfm atomja az alapfm atomja helyn -

9. bra Interszticis vegyes kristlyban az tvzfm atomja az alapfm rcs res belsejben

ha a vegyes kristly keletkezsnek nincsenek meg a felttelei, egy jabb kristlyrcs keletkezik, amely mindkt alkot kristlyrcstl klnbzik. Ha mindkt alkot fm, akkor az gy keletkezett vegyletet fmes vegyletnek nevezik. tvzetek llapotbri

1.3.2

Azokat a grafikonbrkat, amelyek megmutatjk, hogy az tvzetek dermedsi, illetve kristlyosodsi folyamatai milyen trvnyszersgek szerint kvetkeznek be, llapotbrknak nevezzk.

9 1.3.2.1 Tiszta fm s tvzet lehlsi s felmelegedsi grbi Ha sznfmet melegtnk s egyenl idkzkben a hmrsklett mrjk megfigyelhetjk, hogy a hmrsklete folyamatosan emelkedik, majd bizonyos hmrskleten egy ideig lland marad, vgl ismt folyamatosan emelkedik tovbb. A folyamatot grafikusan brzolja a 10. bra a grbje. A felmelegedsi grbn jl lthat, hogy egy helyen a hmrsklet egy ideig lland marad. Ez a hmrsklet az anyag olvadspontja. A jelensg magyarzata az, hogy az olvadskor a henergia az atom mozgsi energijv alakul t, ezrt az anyag hmrsklete nem emelkedhet. 10. bra Sznfmek: a.) felmelegedsi, b.) lehlsi grbje A fm lehlsekor hasonl jelensggel tallkozunk. A hmrsklet kis idre megllapodik s mindaddig nem cskken tovbb, amg a fm nem dermed meg. A fm kristlyosodsakor az atomok mozgsi energija, mint henergia szabadul fel, ami kis idre a lehlst gtolja. A folyamat menett a lehlsi grbe brzolja (10. bra b grbje). Igen lass lehts s hevts esetn a dermedspont s az olvadspont egybeesik. A gyakorlatban azonban a dermedspont kisebb, az olvadspont nagyobb hmrskleten jelentkezik. Ezt a jelensget hiszterzisnek nevezik s ez annl nagyobb minl gyorsabban htnk, illetve hevtnk. Az tvzetek olvadspontja sszettelk szerint vltozik. A legtbb tvzet felmelegedsi s lehlsi grbjnek jellege nem egyezik a sznfmekvel. Ha egy fm valamely elemmel vegyletet kpez, akkor a vegylet sszettelnek megfelel tvzet felmelegedsi s lehlsi grbje hasonl a sznfmhez (9. sz. bra). A szilrd oldatok lehlsi grbjn (11. bra a grbje) valamely t 2 hmrskleten trs jelentkezik, azonban ezutn nem vzszintes, hanem lassabban sllyed szakasz kvetkezik. Valamely t1 hmrskleten lv jabb trs utn a grbe ismt folyamatosan sllyed. E jelensg magyarzata, hogy a szilrd oldatok olvadkbl egyms utn klnbz sszettel kristlyok vlnak ki, amelyek olvadspontja klnbz. 11. bra tvzetek lehlsi s felmelegedsi grbi Vannak tvzetek, amelyeknek alkoti folykony llapotban olddnak egymsban, de szilrd llapotban sem vegyletet, sem szilrd oldatot nem kpeznek. Az ilyen tvzetek lehlsi grbjn (11. bra b grbje) meghatrozott t2 hmrskleten trs jelentkezik, majd t1 hmrskleten jabb trs utn a hmrsklet vonal vzszintes, egy ideig a hmrsklet nem sllyed, vgl a grbe folyamatosan sllyed. A t2 hmrskleten az egyik alkot kezd

10 kristlyosodni, az olvadk egyre szegnyebb lesz ebbl az alkotbl, mg viszonylag a msik alkotbl dsabb lesz. A t1 hmrskleten a folyamatosan fogy egyik alkot s a viszonylag feldsult msik alkot olyan szzalkos arnyt r el, amely mindkt alkotra nzve teltett vagyis egyik sem tud folykony llapotban a msikbl tbbet oldatban tartani. Ezen a hmrskleten a kt alkot kristlyai vltakozva vlnak ki az olvadkbl. Az ilyen sszettel tvzetet, mivel valamennyi lehetsges sszettellel szemben a legalacsonyabb hmrskleten olvad eutektikusnak (grg sz: jl olvad) nevezzk. A tlteltett tvzet sszettelekben mikroszkppal megklnbztethetk: az elszr kivlt sznfmkristlyok s az eutektikum. Az egyik alkot vegylet, a msik szilrd oldat is lehet, ilyen pl. a fehr ntttvas eutektikuma, amelyet ledeburitnak neveznek. A 11. bra a1 grbje szilrd oldat, a b 1 grbje eutektikus tvzet felmelegtsi grbinek jellegt mutatja be. sszefoglalva az tvzetek jellemz tulajdonsga, hogy olvadsuk s kristlyosodsuk az eutektikus sszettel s a vegylet kivtelvel mindig t 1, t 2 hmrsklet kztt megy vgbe. 1.3.2.2 llapotbra szerkesztse s az emelszably Ha egy ktalkots tvzetnek - szmos klnbz sszettel arnyait vizsglva meghatrozzk valamennyi lehlsi grbjt, ezekbl a grbkbl megszerkeszthetjk az n. llapotbrt. Egy A-fmbl s egy B-tvzetbl ll ktalkots tvzetrendszer egyenslyi diagramjt termikus analzissel hatrozhatjuk meg. Ennek sorn a kt alkotnak, valamint a bellk ksztett, klnbz tvzeteknek felvesszk a hlsi diagramjt (12/a. bra). Ezeket a hmrsklet-id diagrammokat egyms mell szerkesztjk. Ha ezek folytatsaknt egy hmrsklet-sszettel koordintarendszert rajzolunk fel, akkor ebbe a hlsi diagrammokbl megszerkeszthetjk az tvzetrendszer llapotbrjt. Az ordintatengelyen itt is a hmrsklet, az abszcisszatengelyen pedig az sszettelt tntetjk fel slyszzalkban gy, hogy pldul az sszetteli tengely kezdetnl legyen a 100% A s a vgnl a 100% B tartalom, gy a tengely mentn leolvashat a B-tvz mennyisgnek nvekedse 0-tl 100%-ig. A szerkesztst pldaknt ngy klnbz AB tvzet, a szn A s szn B fm hlsi grbje alapjn vgezzk. A felvett sszettelek: 0%, 22%, 80%, 100% B.

12. bra llapotbra szerkesztse A ngy hlsi grbe felvtele utn a hmrsklet-sszettel koordintarendszerbe elbb jelljk be a vizsglt hat klnbz sszettelt, egy-egy, az sszetteli tengelyre merleges vonal segtsgvel. Mivel minden ilyen, az abszcisszatengelyre merleges vonal egy-egy tvzetet jell, ezrt ezeket tvzetjelz vonalaknak nevezik. Az ezekre merleges, ordintatengelyt metsz vonalak egy-egy hmrskletet jellnek, gy ezeket hmrskletjelz

11 vonalaknak nevezik. A szerkeszts kvetkez lpseknt a hlsi grbkrl az talakulst jelz trspontokat tvettjk, az abszcisszatengellyel prhuzamosan, a megfelel tvzetjelz vonalra (11/b. bra). gy valamennyi tvzetjelz vonalon kt, az talakuls kezdett s vgt jelz, talakulsi pont tallhat. Sznfmeknl, eutektikumoknl s vegyleteknl csak egy pont tallhat, mivel ezek, mint korbban emltettk, egy meghatrozott hfokon szilrdulnak. Lnyegben itt is kt pont van, csak ezek egybeesnek. Valamennyi talakulsi pont megrajzolsa utn jl lthat, hogy a pontok kt pontsoron helyezkednek el. Az egyes pontsorokat alkot pontok azonos tulajdonsgak, ezrt sszekthetk. A fels pontsort azon talakulsi pontok alkotjk, melyeknl megkezddik az egyes tvzetek megszilrdulsa. E pontok sszessge alkotja az n. likvidusz grbt. A msik pontsort azok az talakulsi pontok alkotjk, amelyeknl befejezdik az egyes tvzetek megszilrdulsa. A pontokbl megrajzolt vonal a szolidusz grbe. A kt grbe hrom rszre osztja az llapotbra terlett. A grbk mindig kzs pontbl indulnak s kzs pontban vgzdnek, vagyis mindig bezrnak egy terletet. Erre a terletre az jellemz, hogy az tvzetekben egytt van a mr megszilrdult fzis a mg meg nem szilrdult tvzrsszel. A likvidusz feletti terletnek megfelel hmrskleten minden tvzet mg folykony halmazllapot, teht mledk. A szolidusz alatti terletnek megfelel hmrskleten pedig mr minden tvzet szilrd llapot. Az llapotbrbl megllapthat teht, hogy egy bizonyos hmrskleten mennyi a folykony s a szilrd rsz sszetteli arnya. Vizsgljunk ebbl a clbl egy grammnyi tvzetet. Tegyk fel, hogy az tvzet a T1 fokon x gramm szilrd s (1-x) gramm folykony fzist tartalmaz. A 13. bra szerint a folykony fzis (b + d) szzalk B alkott, a szilrd fzis pedig (b - c) szzalk B alkott tartalmaz.

Az sszes B alkot mennyisge teht:b = x (b c) + (1 x) (b + d )

x=

c d +c

1 x =

c d +c

c folykonyf zis 1 x d + c c = = = d szilrdfz is x d d +c

13. bra Az emelszably Mivel c = CO s d = OD-vel, a levezetett sszefggs azt jelenti, hogy a kt fzis viszonyt brmely hmrskleten meg lehet hatrozni, ha meghatrozzuk az adott hmrsklet

12 jelzvonalnak a likvidusz, illetleg a szolidusz vonalval val metszspontjt. Az tvzet sszettelnek megfelel fgglegestl a szolidusz-szal val metszspontig terjed hosszsg a folykony, a likviduszig terjed hosszsg pedig a szilrd fzis mennyisgvel arnyos. Ha a CD vonalat egy az O ponton altmasztott mrlegkarnak kpzeljk, akkor ez azt jelenti, hogy a folykony s a szilrd fzis slyt a D, illetve a C pontban elhelyezve, a mrleg egyenslyban lesz. Ezrt szoks az sszefggs emelszablynak nevezni. Az llapotbrkbl a fmek kristlyosodsnak menetre messzemen kvetkeztetseket lehet levonni. Ma mr minden gyakorlatilag fontosabb kt-s hromalkots tvzet llapotbri ismertek. Elvileg minden llapotbra ms s ms, azonban f jellemz vonsaiban bizonyos alapvet tpusokra vezethetk vissza.

1.4 SznvasA vas a legfontosabb s legltalnosabban hasznlt fmes anyagunk. A mindennapi letben lpten-nyomon tallkozhatunk vasbl kszlt eszkzkkel, szerkezetekkel. A kznyelv szerint minden eszkz egyformn vastrgy (betonvas, I-vas, vast, vasmacska, btor-, ablakvasals, ekevas stb., stb.) s mgis milyen sokfle tulajdonsg s rendeltets anyagbl kszlnek. A vegyileg tiszta elemi vas szrksen csillog, kplkeny, szvs, elg lgy fm. A termszetben nem fordul el, csak laboratriumban igen precz s drga mdszerekkel, hosszadalmas munkval tudnak ellltani a sznvashoz kzelll 99,99 % Fe-t tartalmaz vasat. Ennek a vasnak azonban a tulajdonsgai nagyon eltrnek a mindennap hasznlt vastrgyak tulajdonsgaitl. A sznvas legfontosabb szilrdsgi tulajdonsgai: folyshatr 110 MPa szaktszilrdsg 250 MPa nyls ~ 50 % keresztmetszet cskkens 80 % Brinell kemnysg HB 55. Az tvzs (ilyen a szennyezanyag is) a vasat ltalban kemnyebb, szilrdabb s ridegebb teszi. A kvetkezkben a vasat metallogrfiai szempontok szerint fogjuk vizsglni. Milyen a kristlyszerkezete, hogyan viselkedik a vltoz h hatsra, milyen a lehlsi s felmelegedsi grbje s megismerkednk a vas legfontosabb tvzetvel, amelyet aclnak neveznk. Mint a vasszn tvzetek trgyalsnl ltni fogjuk a hmrsklet vltozsa sorn bekvetkez rcsszerkezet s egyb vltozsoknak ksznhet, hogy a gyakorlatban hasznlt vastvzetek anyagjellemzit szles hatrok kztt tudjuk hkezelssel mdostani. A sznvas szobahmrskleten trben kzppontos (trkzepes) kbs rcsszerkezet. Ezt a mdosulatot nak nevezzk. 760 C-n az -vas elveszti ferromgneses tulajdonsgt. Rgebben ezt az 760 C feletti vasmdosulatot vasnak neveztk. Ma mr rntgen finomszerkezet vizsglattal kimutathat, hogy 760

13 C-on rcsszerkezetvltozs nem trtnik egszen 910 C -ig az mdosulat marad meg (14. bra). Az -vas 9 atomos elemi kristlyai 910 C -on felleten kzppontos rcsszerkezet -vas elemi kristlyokk alakulnak t. Ezt a roppant rdekes jelensget, amilyen hasonlval a technikailag fontosabb fmek kztt egyltaln nem tallkozunk allotrpinak nevezzk. Egszen 1402 C-ig felleten kzppontos a rcsszerkezet, amikor jabb allotrp talakuls kvetkezik be, ismt trben kzppontos rcsszerkezet jn ltre. Ezt a mdosulatot -vasnak nevezzk. Ez lnyegben megegyezik az -vassal, ugyanaz a mdosulat, mg a rcsmretk is kzel egyforma. 14. bra A sznvas lehlsi s felmelegedsi grbje A vas olvadspontja a legjabb kutatsok szerint 1539 3 C. Az emltett allotrp talakulsok hmrsklete hevtskor valamivel magasabb, lehtskor pedig kiss alacsonyabb hmrskletre toldik el. Az eltolds mrtke a hevts, illetve a hts sebessgtl fgg. Minl nagyobb htsi sebessg, annl nagyobb mrtk eltolds lp fel s ez a jelensg is sokszor kzrejtszik valamelyik hkezelsnl. Az talakulsi pontokat A betvel s sorszmmal jelljk. Br - mint ltjuk - a sznvasnak csak kt talakulsa van, mgis ltalban ngy talakulsi pontot szoktunk megjellni. Ennek egyik oka az, hogy rgebben a 760 C-on vgbemen mgneses talakulst is figyelembe vettk, msik pedig, hogy sznvasat nem tudtk ellltani, gy a vasszntvzetekben 693 C-on jelentkez talakulsi pontot is a sznvas talakulsnak tekintettk. Ezen a hfokon fejezdik be a vas-szntvzetek lehlsekor a -vasnak vass val talakulsa. Fentiek szerint az talakulsi pontokat kvetkezkppen jelljk: A1 693 C (csak C-tartalm vasnl fordul el) A2 760 C vas mgneses talakulsa A3 911 C talakuls A4 1402 C talakuls.

1.5 Vas- s szn tvzetek llapotbrjaA gyakorlatban hasznlt vastvzetek legfontosabb tvzeleme a karbon. Nemcsak azrt, mert gyszlvn minden vastvzetben megtallhat, hanem azrt is, mert a vastvzetek tulajdonsgainak sokflesge elssorban ppen a C-tartalom vltozsbl addik. Mint ltni fogjuk, a vastvzetek gyakorlati osztlyozsa is a karbontartalom alapjn trtnik. A karbon hromflekppen fordulhat el a vastvzetekben: a) oldott llapotban, b) elemi karbon (szabad szn), c) vegylet (kttt szn) alakjban. a.) Oldott karbon. Mint a nem fmes elemek ltalban, gy a karbon is interszticis oldatot alkot a vassal, vagyis az oldott karbon atomjai a vas rcsszerkezetben a vas atomok kztt helyezkednek el. b.) Elemi karbon. A vastvzetekben tallhat elemi karbon az tvzet sszetteltl, megszilrdulsi viszonyaitl s hkezelstl fggen klnbz szerkezet lehet. A

14 szrkentvnyben lemezes grafitot, a tempertntvnyben fszkekben helyezked n. temperszenet tallunk. c.) Vegylet. A vas a karbonnal Fe3C kplet vegyletet n. vaskarbidot alkot. Az atomslyokbl kiszmtva a tiszta vaskarbid C-tartalma 6,687 %-nak addik. A vaskarbid nagyon kemny, rideg, trkeny szvetelem, minl nagyobb mennyisgben van jelen az egyes vastvzetekben, annl jobban nveli azoknak kemnysgt s cskkenti szvssgt. Lthatjuk, hogy a vasban fel nem oldott karbon ktfle alakban van jelen: grafit vagy vaskarbid formjban. Ennek megfelelen a vas-karbon llapotbra vonalai mshol lesznek aszerint, hogy a vassal grafit vagy pedig karbid tart-e egyenslyt. gy jn ltre a vas-szn ikerdiagram (22. sz. bra). A teljesvonallal kihzott grbk a vas-karbid egyenslyra vonatkoznak, mg a szaggatott vonalak a vas-grafitrendszer llapott jellemzik. A ktfle diagram kztt termszetesen csak az egyik felelhet meg a vgleges stabilis egyenslynak. A stabilis egyensly a vas s grafit egyenslya, amit az bizonyt, hogy a vas-karbid hossz ideig tart, kb. 1027 C-os izztskor a vas s grafit elegyv alakul t. Ezrt a vas-karbid rendszert metastabilis rendszernek nevezzk. Mivel a karbidnak sokkal nagyobb a kristlyosodsi kpessge, mint a grafitnak, ezrt klnsen alacsonyabb kartontartalmaknl - az tvzetek legtbbszr a metastabilis rendszer szerint kristlyosodnak. E rendszer gyakorlati fontossga miatt elssorban ezzel foglalkozunk. Az llapotbra a vas-karbon tvzeteknek csupn a Fe3C, vaskarbid vegyletileg terjed rszt leli fel, mert 6,687 %-nl magasabb kartontartalm vastvzeteknek nincsen gyakorlati jelentsge. Az A s B pontok kz es tvzetektl az AB liquiduszgrbe elrsekor szilrd oldat vlik ki. Az oldat karbontartalmt az AH vonal megfelel pontja jelzi. Amikor a hmrsklet a HB vonalig 1499 C-ig sllyed a kivlt szilrd oldat a folykony fzissal peritektikus reakciba lp, amibl sszettel szilrd oldat kpzdik. Hogyha az tvzet HJ szakaszra esik, akkor a peritektikus reakci utn mg fzis is marad, ami a tovbbi lehls folyamn az JN vonal elrsig szintn szilrd oldatt alakul t. A JB szakaszra es tvzetekben viszont folykony fzis marad feleslegben a reakci utn, teht ezeknek a megszilrdulsa csak a tovbbi lehls sorn fejezdik be. A JE vonal elrsekor a folykony fzis elfogy s az tvzet homogn szilrd oldatt alakul t. A karbon -vasban val szilrd oldatt ausztenitnek nevezik. A 0,53 - 2,03 % kartontartalm tvzetek megszilrdulsa a BC vonal elrsekor szilrd oldat kivlsval kezddik meg. A szvetelem sszettelt minden hfokon a JE vonal megfelel pontjai jelzik. A JE szolidusi vonal elrsekor a megszilrduls befejezdik s az tvzetek teljes egszkben homogn szilrd oldatt alakulnak t.

15. bra Vas-szn ikerdiagram

A 2,03 4,3 % C tartalm tvzetek dermedse szintn a BC vonal elrsekor szilrd oldat kivlsval kezddik meg. A hmrsklet cskkensvel n a kivlt ausztenit mennyisge, a maradk folykony rsz pedig egyre dsul karbonban, 1147 C elrsekor a kivlt szilrd fzis sszettele az E pontnak (2,03 % C}, a folykony rsz sszettele pedig a C pontnak (4,3 % C) felel meg. A 4,3 % a vas-karbon olvadk eutektikus koncentrcijt jelenti, gy a 4,3 % karbontartalm folykony rsz lland hmrskleten ( 1145 C -on) eutektikumm merevedik meg. Ez az eutektikum vaskarbid alapanyagbl s benne elszrt gmb alak ausztenit kristlyokbl ll, metallogrfiai neve ledeburit. A 2,03 - 4,3 % Ctartalm tvzetek teht a megszilrduls utn a primeren kivlt ausztenit kristlyokbl s ledeburitbl llnak. A 4,3 % C-tartalm vastvzet teljes egszben 1145 C-on szilrdul meg s szvete 100 % ledeburit. A 4,3 - 6,687 % karbontartalm tvzetek megszilrdulsa a CD vonal elrsekor primer vaskarbid kivlsval indul meg. A Fe3C vaskarbidot a metallogrfiban cementitnek nevezik. A lehls sorn a folykony oldat C-tartalma cskken s 1145 C-on ismt az eutektikus koncentrcihoz jut el. Ezen a hfokon a mg jelenlv olvadk ledeburit formjban megszilrdul. A 4,3 - 6,687 % C-tartalm tvzetek szvete, teht a megszilrduls befejezdsekor primer cementitbl s ledeburitbl ll. A 0,80 %-nl kisebb C-tartalm tvzetekben a GOS vonal elrsekor -vaskristlyok kezdenek kivlni, amelyek a GP vonalnak megfelel nhny szzad szzalk C-t tartanak oldatban, ezt a szilrd oldatot ferritnek nevezik. Az acl sszetteltl fggen a GOS hmrskleten az ausztenit lapkzepes kristlyaibl, amelyek kzpen helyezkedik el a C atom vgbemegy az allotrp talakuls, azaz kristlyokk alakul. Ez a jelensg arra knyszerti a elemi kristly kzepn lv C atomot, hogy elvndoroljon s helyet adjon az vas kzepben elhelyezked Fe atomnak. Mivel a C vndorlsa csak diffzi tjn lehetsges, ezrt ehhez id kell. A C atomok az elemi kristlyok kzepeinek zeg-zgos tjain intersticis diffzis mdon a kristly belseje fel veszik tjukat s a mg t nem alakult ausztenit karbon tartalmt szaportjuk. Az els ferrit csomk mindig ott keletkeznek, ahol hrom ausztenit kristly hatra tallkozik (16. bra). 16. bra A ferrithl kifejldse A C vndorlsa kismrtkben a kristlyhatr fel is tart, de csak olyan mennyisgben, amennyit a ferrit szilrd oldatban tud tartani. Ez pedig az ikerdiagram P pontja szerint maximlisan 0,025%, teht igen kevs. A C diffzija kvetkeztben a kristly belsejben szndsuls ll el, amely id folyamn a 717 C-on elri a 0,8 % C tartalmat, azaz teltett vlik. A kristly ausztenites bels rsze teltve van karbonnal. Ha ennek az ausztenitnek egy tovbbi krge ferritt spedig 0,025% karbontartalm ferritt alakul, akkor az ausztenit az odarkez jabb karbon atomokat mr nem tudja befogadni. Ezek a sznatomok tovbb vndorolnak, amg a kristlyban el nem foglaljk helyket, a kzelkben lv 3-3 vasatommal

vaskarbidot (Fe3C) alkotnak s ltalban egymssal prhuzamos lemezkk alakjban tmrlnek. A lemezkk annl nagyobbak s vastagabbak, minl lassbb a hts sebessge, tbb id ll rendelkezsre a diffzira. Lnyegben ez is eutektikum, hiszen ugyangy jtt ltre mint az. A klnbsg csak annyi, hogy ez nem folykony, hanem szilrd oldatbl keletkezett. Ezt a tnyt nevben is kifejezsre juttattk, nem eutektikumnak, hanem eutektoidnak nevezik. Ennek a vasalap eutektoidnak, ha vaskarbid lemezek alkotjk, perlit a neve (17..bra). Az ausztenit kristly teht ferrithlv s ezen bell perlitt alakul t. 17. bra Perlit vzlatos rajza Rgebben ezt az lland hmrskleten lezajl perlit kialakulst tekintettk a sznvas legalacsonyabb hmrskleten vgbemen allotrp talakulsnak. Az akkor kapott A1 jelzse miatt jelljk ma a perlit kialakulsnak hmrsklett A1-el. A 0,80 - 2,03 % C-tartalm tvzetek lehlsekor az SE vonal elrsekor, melyet korltolt olds vonalnak neveznk s Acm-el jellnk cementit kivls indul meg. Ezt a cementitet megklnbztetsl a CD vonal mentn folykony oldatbl kivl primer cementittl szekunder cementitnek nevezzk. A 0,80 2,03 % C-tartalm tvzetek teht az SE vonal alatti hromszgben ausztenitbl s szekunder cementitbl llnak. A cementkivls kvetkeztben az ausztenit C-tartalma cskken, mg 723 2 C-on elri az eutektoidos koncentrcit. Ezen a hfokon az ausztenit perlitt bomlik szt. A lehls utn teht ezek az tvzetek szekunder cenentitbl s perlitbl llnak. A 2,03 - 4,3 % karbontartalm tvzetek lehlsekor az 1145 C-on jelenlv ausztenitkristlyokban szintn megindul az eutektoidos talakuls 723 C-ig a szekunder cementit kivlsa befejezdik s ezen a hfokon a 0,80 % C-tartalm ausztenit perlitt alakul t. Ezekben az tvzetekben a szekunder cementit ltalban a jelenlv ledeburit karbidokra rakdik le, gyhogy kln kimutatni legtbbszr nem lehet. 1145 C-on maga a ledeburit is vaskarbidba gyazott ausztenitszemcsket tartalmaz. Ezekben a szemcskben is vgbemegy a szekunder cementit + perlitt val talakuls. 723 2 C hmrskleten mr csak az igen kicsi C-tartalm tvzetekben megy vgbe tkristlyosodsi folyamat. Ez a ferrit C-old kpessgnek vltozsval kapcsolatos. A ferrit 723 C-on 0,025 % C-t tud oldani (P pont), szobahmrskleten pedig csupn 0,008 %-ot (Q pont). A lehls folyamn teht a ferrit a C-re nzve tlteltett vlik s a felesleges Cmennyisg cementit-kristlyok formjban kivlik. Ezt a cementitet tercier cementitnek nevezzk. Ennek kivlsa minden olyan tvzetben vgbemegy, amely 723 2 C-on ferretet tartalmaz, teht 0-0,80 % C-tartalomig. Viszont a tercier cementitet mikroszkpon kimutatni csak a legkisebb karbontartalm tvzetekben lehetsges, mert nagyobb Ctartalomnl a perlites mezk hatrain vlik ki s azoktl nem klnbztethet meg. sszefoglalva az elmondottakat, a metastabilis rendszer szerint kristlyosodott, egyenslyi llapotban lv vas-karbon tvzetek szvetszerkezetei a kvetkezk: A 0-0,008 % C-tartalm tvzetek csakis ferritbl llnak. A 0,008-0,025 % C-tartalm tvzetek szvete ferrit + tercier cementit. Ez utbbi a kristlyok hatrvonalai mentn helyezkedik el. A 0,025-0,80 % C-tartalm tvzetek ferritbl s karbontartalommal egytt nvekv mennyisg perlitbl llnak. A kisebb C-tartalm tvzetekben mg a tercier cementit is felismerhet. A 0,80 % C-tartalm tvzetek szvete teljesen perlites.

A 0,80-2,03 % C-tartalm tvzetek szvete perlitbl s az ausztenit kristlyhatrokon elhelyezked szekunder cementitbl ll. A 2,03-4,3 % C-tartalm tvzetek szvetben perlites mezk s kzttk hlzatosan elhelyezked ledeburit tallhat. A perlitmezk a primeren megszilrdul sokszor dendrites elrendezs ausztenitszemcsk bomlsbl keletkeztek. A szekunder cementit nem ltszik. A 4,3 % karbontartalomnl a szvet 100 % ledeburitbl ll. A 4,3 %-nl nagyobb karbontartalom esetn a ledeburitban primer cementit kristlyok is tallhatk. A stabilis rendszerben val grafitos kristlyosods csak 2 %-nl nagyobb karbontartalm tvzetekben fordul el. A grafitos kristlyosodst lass lehls s olyan tvzelemek (Si, Co) jelenlte segti el, amelyek cskkentik a vaskarbid stabilitst. A 4,3 %-nl kisebb karbontartalm tvzetekben elszr ausztenit vlik ki s amikor az olvadk koncentrcija az eutektikus sszettelt elri, akkor kpzdik a ledeburit helyett az n. grafiteutektikum. Ez egyidben kpzd ausztenitbl s grafitlemezekbl ll. Az eutektikus sszettel szrke vasntvny szvetben egyenletesen elszrt kb. egyenl nagysg grafitlemezeket tallunk. A 4,3 %-nl nagyobb karbontartalm tvzetekbl a megszilrduls kezdetn durva primer grafitlemezek vlnak ki. Ezeknek a szvett az jellemzi, hogy kt- esetleg hromfle nagysg grafit tallhat benne. A lehlskor keletkezett primer ausztenit ppen gy, minta grafiteutektikum ausztenites rsze termszetesen a tovbbi lehls sorn nem maradhat ausztenites llapotban, mert az talakulsnak vgbe kell menni. Ez az tkristlyosods legtbbszr mg a grafitosan megdermedt tvzeteknl is a karbidos rendszer szerint megy vgbe, vagyis az ausztenit bomlsbl perlit keletkezik. Ha a szrke vas alapanyaga ferritet s perlitet is tartalmaz, akkor a ferrit mindig a grafitlemezek mellett vagy a finom grafit erek kztt tallhat. Ha az nttt vasat ersen dezoxidl elemmel; criummal, magnziummal, kalciummal tvzzk s nts eltt ferrosziliciummal beoltjuk, akkor a grafit gmbszemcsk (szferolitok) formjban kristlyosodik. A ledeburitosan kristlyosodott fehr vas rideg, trkeny s ezrt, mint szerkezeti anyag nem jhet szmtsba. Annl nagyobb jelentsge van, mint az aclgyrts s a temperntvny gyrts alapanyagnak. Ha a fehr vasntvny ledeburitjt nagy hmrskleten, hossz ideig trt izztssal elbontjk, temperntvnyt nyernek. A 0-0,8 % szenet tartalmaz aclokat hipoeutoidos; a 0,8 - 2,03 % C-t tartalmazkat hipereutektoidos acloknak hvjuk. A 2,03 - 4,3 % C-t tartalmz tvzeteket hipoeutektikus 4,3 6,7 % C-t tartalmaz tvzeteket hipereutektikus ntttvasaknak nevezzk.

1.6 A vastvzetek kristlyrcsaA vas tvzeteinek kristlyrcsban a fmes s a nem fmes elemek ktflekppen helyezkedhetnek el. Az egyik lehetsg, hogy az oldott fm (szilrd oldatrl van sz) atomjai a kristlyrcsban egy, esetleg tbb vasatomot helyettestenek. Ez akkor kvetkezik be, ha az oldott fm (tvz fm) atomjai kzel akkork, mint az old fm (jelen esetben a vas), tovbb az oldott fm kristlyszerkezete is hasonl. Ilyen mdon teht csak a rokonfmek (pl. Ni, Cr) olddhatnak a vasban.

Ezek a vasatomot helyettest tvzfm atomok a kristlyrcs sarkain helyezkednek el s ott maradnak az oldhatsg hatrn bell - akkor is, ha a hmrskletvltozs folytn allotrp kristly rcsszerkezeti talakuls megy vgbe. A vas tvzelemeinek egy msik csoportja viszont gy olddik a vas kristly rcsban, hogy a felleten kzppontos kocka res trbeli kzppontjba telepszik be. Viszont itt sokkal kevesebb helye van, mint a kocka sarkain. Ilyen mdon csak azok az elemek olddhatnak, amelyeknek kicsi az atomja (pl. N) tovbb a vastvzetek szempontjbl legfontosabb tvzelem a karbon. A vas atomjaihoz viszonytva a karbon apr atomjai a folykony vasban gy olddnak, mint a s a vzben. Amikor a folykony vastvzet megdermed s felleten kzpontos kristlyokat alkot, teljesen meghzdnak a kocka rcs res belsejben, ahol jl elfrnek mindaddig, amg alacsonyabb hmrskleten ez a rcs trben kzppontoss nem alakul. Ekkor, ha a htsi krlmnyek olyanok, hogy a diffzi felttelei megvannak, akkor a kocka kzppontjbl a karbon atom elvndorol, helyt tadja egy vas atomnak. Ha diffzis felttelei nincsenek meg, akkor a karbon atom nem tud eltvozni a rcs kzepbl, viszont a vasatomnak megvan az a kpessge, hogy a felleten kzppontos rcsszerkezetbl trben kzppontos rcsszerkezett val talakuls sorn a kocka kzepben helyezkedjen el, akkor egy gyakorlatilag igen fontos tulajdonsgokkal br kristlyszerkezettel llunk szemben, amelyet martenzitnek neveznk. De ezzel a kvetkez bekezdsben mg rszletesebben tallkozunk.

1.7 A hmrskletvltozs sebessgnek hatsa az acl termodinamikai folyamatra1.7.1 A lehlsi sebessg vltozsnak hatsa az acl szvetszerkezetre

A vas-szn egyenslyi llapotra vonatkozott eddigi fejtegetseinkben a hmrskletvltozs sebessgt igen lassnak tteleztk, 1 K/min-nl kisebbre vettk. Az aclok kristlyosodsa, ill. a hts sorn lezajl termodinamikai folyamatok ennl lnyegesen gyorsabbak s ami igen fontos a gyakorlat szmra a hmrskletvltozs sebessgnek nvelsvel - illetve szablyozsval - igen sokfle tulajdonsg s a clnak jobban megfelel anyagjellemzkkel rendelkez aclokat lehet ellltani. Az acl bels szerkezete ms s ms lesz a melegts, illetve hts sebessgtl fggen. A 18. brn az Fe-C diagram jellemz grbit (A3, A1, Acm) s pontjait (G, S, P, E) brzoltuk egyre nagyobb htsi sebessgek mellett. A legfels grbe csoport (GE s ES), valamint az eutektoid (S) ponton tmen egyenes (723 C) helyzete azonos a 15. brn ltottakkal. Ekkor a lehlsi sebessg elvileg 0 K/s, gyakorlatilag kisebb 1 K/min-nl. Az 1 C/s htsi sebessg mr lnyeges vltozsokat okoz az llapotbrban. Az A3 s az Acm grbk mr nem kzs S pontban, hanem kln S s S pontban tallkoznak az A 1 vzszintessel s ez is mlyebben fekszik (kb. 677 C-on). Az A3, A1 s Acm hmrsklete szintn alacsonyabb. Ez azt jelenti, hogy az ilyen sebessggel hlt aclban 0,75 0,98 % Ctartalom kztt tisztn perlit lesz az talakuls termke s ez is 677 C-on s nem 723 C-on keletkezik. Az ausztenit eddig a hmrskletig ausztenit marad.

18. bra Fe-C diagram mdosulsa gyorsul htskor Ha az acl az talakuls hfokkzben 16 C/s sebessggel hl, a kristlyszerkezete (szvete) legfeljebb akkor lehet ferrit, ha karbontartalma 0,65 %-nl kevesebb. Az ES (Acm) vonal teljesen eltnt, teht az eutektoidosnl tbb karbon kivlsa - Fe 3C alakjban teljesen elmarad. Tisztn perlites lesz az acl szvete, ha ilyen sebessggel hlt s karbontartalma 0,65 %-nl nagyobb. Viszont az knnyen belthat, hogy pl. a 0,4 % C tartalm aclban is kevesebb ferrit keletkezik, mint a mg megkzeltleg egyenslyi llapotot biztost 1 K/min sebessggel val lehlskor. A ferrit kivlsa - nagyon lass lehlskor - a diagram szerint 907 C-on (A 3) kezddik s 723 C-on (A1) r vget. A klnbsg teht 184 C. Az 1 K/min sebessggel hl aclban teht a ferrit 184 C alatt vlik ki, a karbonban egyre dsul ausztenit kristlyok hatrn (ferrit hl). A 15 C/s pedig 900 C/mit lehtsi sebessget jelent. Az ilyen sebessggel hl aclban a ferrit kivlsa (A3) kb. 727 C-on kezddik s 657 C-on fejezdik be (A1). A 70 C-nyi hmrskletcskkens nem egsz 5 s alatt megy vgbe s az a ferrit, amely az alatt nem tudott az ausztenitbl kivlni, az mr benne is marad s a perlitet hgtja, lvn lgyabb szvetelem. Ebbl az is kvetkezik, hogy a perlit C-tartalma - a lehls sebessgtl fggen - mind tgabb hatrok kztt vltozhat. A htsi sebessg nvelsbl kvetkezik, hogy a karbon diffzijhoz szksges id egyre szkl, vagyis a Fe3C molekulkk alakulva, egyre kevesebb id ll rendelkezskre, hogy vastagabb lemezekk koncentrldjanak. Vagyis a htsi sebessg nvekedsvel a perlit lemezei vkonyabbak - finomabbak - lesznek.

A szvet finomsga tekintetben kb. 200 C/s lehlsi sebessgnl olyan hatrt kellett vonni, amely az egyre finomod perlitben a lemezek s lemezkzk vastagsgt mr annyira cskkenti, hogy azok mr csak 1200-szorosnl nagyobb nagytsban vlaszthatk el egymstl. A klnbz htsi sebessgek mellett kapott perlitet rgebben - mivel nem ismertk fel pontosan szerkezett - nem tekintettk perlitnek, hanem msnak vltk s szorbitnak neveztk. A 250-450 C/s ht sebessggel kapott szerkezetet, amelynek csak 2500-3000-szeres nagytsnl lehet a lemezes szerkezett felismerni, - troosztit-nak neveztk. A faipari szerszmokkal foglalkoz irodalomban mind a szorbittal, mind a troosztittal gyakran tallkozhatunk s lnyeges megjegyeznnk, hogy mindkett finom, lemezes perlit, amely gy jn ltre, hogy a ferritt talakul ausztenitbl a karbon atomok - a rendelkezskre ll rvid diffzis id alatt - vkonyabb karbid lemezkket alkotva a ferritkristlyokba gyazdnak. Ha az ausztenit legalbb 547 C-ra tlhlt s a htsi sebessg 500 C/s-ot nem haladja meg, akkor az eutektoidos talakulstl egy kiss eltr - mr emltett - jelensg megy vgbe. Az ausztenit ferritt val talakulsa a tlhtstl fggen meggyorsul, ugyanakkor a karbon diffzija, amely szksges a kis C-tartalm ferrit s a nagyobb C-tartalm cementit kialakulshoz, meglassul. A kialakult ferrit elemi kristlyok (a krisztallit hatrokon) t alakak s nvekeds kzben a karbon atomokat az ausztenit elemi kristlyokba knyszertik, amelyeknek ha a karbontartalma elegend, karbid lemezkv alakulnak. Mivel a ferrit kialakulsnak sebessge igen nagy a cementit pedig kicsi, a ferrit kristly a karbidlemezkk kztt marad hzagokon tn, s azt magba zrja. Az gy kpzdtt szvetelemet bainit-nek (bnit) nevezik. A bainites talakuls az acl mechanikai tulajdonsgaiban is ersen jelentkezik, gy gyakran lehet a hkezels kitztt clja. Ha a lehlsi sebessget mg az elbbinl is nagyabbra 500-550 C/s-ra vlasztjuk, akkor a allotrp talakuls lezajlik, az ausztenit talakul ferritt, de az ausztenit kzepben lev karbon atom nem tud diffzi tjn eltvozni. Az allotrpia folytn ltrejv ferritkristlyban, annak kzepn helyet foglal Fe atom mellett, ott marad a karbonatom s ez roppant feszltsget okoz Ezt a szvetelemet nevezik martenzitnek, amely nem ms mint karbonnal tlteltett ferrit. Az ilyen ferrit rcsszerkezete is megvltozik. A nagy feszltsg, amit a rcsba beszorult karbonatom a helyre lp vasatommal egytt kifejt, a szablyos kockarcsot hasbb, tetragonliss torztja s ez a feszter a kristlyokat nagyon kemnny teszi. A martenzit a Fe-C tvzetek legkemnyebb szveteleme (HR c 64-65) s a leggyakoribb hkezels az edzs egyenes clja s feladata. Ltjuk, hogy az acl lass htsekor az ausztenitbl perlit, gyorshtskor martenzit keletkezik. Krds, mekkora az a htsi sebessg, amellyel perlit helyett martenzitet kapunk.

Ha kb. 0,8 % C-tartalm tvzetlen aclt az ausztenitmezbl klnbz sebessggel htnk, az A3 talakuls hmrsklete nvekv htsi sebessggel gyorsabban, az A1 pont hmrsklete lassabban cskken s bizonyos htsi sebessgnl a kt talakulst jelent grbe sszefolyik (19..bra). Ez azt jelenti, hogy mindkt talakuls egyidben megy vgbe. Ha az aclt mg gyorsabban htjk, az talakulst jelent grbe hirtelen megszakad s ugrsszer tmenettel kb. 277 C K-en folytatdik. Ennek a hmrskletnek nagy jelentsge van a hkezelsi folyamatokban, ezrt kln jellel Mk-val ltjuk el s a martenzitkpzds kezdeti hfoknak nevezzk, mert ezen a hmrskleten az ausztenit martenzitt kezd talakulni. Az Mk pont rtke elssorban az acl szntartalmtl fgg, de az egyb tvzk is befolysoljk. Klnbz szntartalm tvzetlen aclok Mk hmrsklet-pontjainak rtkt a 15..brn tntettk fel. 19. bra Az A3 s A1 hmrsklet megvltozsa a gyors hts hatsra Azt a lehlsi sebessget, amely esetn az talakuls hmrsklete hirtelen lecskken s megindul a martenzitkpzds, kritikus lehlsi sebessgnek nevezzk. A kritikus lehlsi sebessg rtke nem hatrozhat meg pontosan, pl. ha adott aclnl 500520 C/s kztt van, akkor ez azt jelenti, hogy 500 C/s-nl lassbb hts esetn csak bainit, 520 C/s-nl gyorsabb hts esetn csak martenzit, mg a kt rtk kztt bainit s martenzit egyttesen keletkezik (a kt hatrrtket als s fels kritikus lehlsi sebessgnek nevezzk. A kritikus lehlsi sebessget tbb tnyez befolysolja, amelyek kzl legjelentsebb az acl szntartalma. A szntartalom hatst az tvzetlen acl lehlsi sebessgre szemllteti a 20. bra, amelyen lthatjuk, hogy pl. 0,1 % szntartalm aclban csak kb. 2000 C/s htsi sebessg esetn keletkezik martenzit, mg 1 % szntartalom esetn jval lassbb htssel is tiszta martenzitet kapunk.

20. bra A kritikus lehlsi sebessg vltozsa a szntartalom fggvnyben

A martenzit annl alacsonyabb hmrskleten keletkezik - lsd. 18. bra Mk vonalt- minl nagyobb a karbontartalma s fggetlen a htsi sebessgtl, ha az elrte a kritikus lehlsi sebessget. A perlit kialakulsa (sorbit, troosztit, bainit) viszont fggetlen a karbontartalomtl (A1 vzszintes) s az talakuls annl alacsonyabb hmrskleten kvetkezik be, minl gyorsabb a htsi sebessg. A martenzit kpzdse nem lland hmrskleten trtnik, hanem hkzn. Az M k hmrskleten kezddik s az Mv hmrskleten (18..bra) fejezdik be. Ez utbbi hmrsklet kb. 0,7 % C-tartalomnl mr szobahmrskletig sllyed, teht az ennl nagyobb karbontartalm acloknl a martenzit kialakulsa szobahmrskleten nem fejezdik be, a kemny martenzit mellett t nem alakult ausztenit is marad, amely cskkenti az acl kemnysgt (pl. ersen tvztt szerszmacloknl ez az n. maradk ausztenit problmt okozhat). Az tvzfmek is cskkentik a kritikus lehlsi sebessget s sokszor dnt hatssal vannak az acl tedzdsre, ami fknt nagyobb mret munkadaraboknl lnyeges. Nagyon lecskkentik a kritikus lehlsi sebessget a Cr, Mn, Ni s V. Ezek az tvzk bizonyos mennyisgen tl annyira lecskkenthetik az tvztt acl kritikus lehlsi sebessgt, hagy az acl a szabad levegn is martenzitess alakulhat. Ez pl. az n. nedz acloknl elny, de hegesztsnl htrnyt jelent. A szerszmacloknl klnsen gyakori tvz fm a W csak kis mrtkben cskkenti a kritikus lehlsi sebessget, ezrt ezeket a martenzit kpzds miatt rendszerint Cr-al is tvzik s a C-tartalmt is magasabbra lltjk be (pl. gyorsacl).

1.7.2

A Fe-C szvetelemeinek s a gyorshts kvetkeztben ltrejtt szvetelemek tulajdonsgai

Ferrit. A ferrit a legtbb vasat tartalmaz szvetelem, amely szobahmrskleten mgneses. Szerkezett mikroszkpon vizsglva (21..bra) a kristlyok, mint egyenletes felletek, poliderek jelennek meg s az egyes polidereket csak a szemcsehatrokat jelz vonalak vlasztjk el. Az aclban a ferrit mint szvetelem 0,80 % karbontartalomig minden szntartalom mellett elfordulhat, a szntartalommal fordtott arnyban., minl tbb szn van az aclban, annl kevesebb a ferrit. A ferrit a vas-szn tvzeteknek leglgyabb szveteleme, hidegen is nagyon jl alakthat, nyjthat, hegeszthet.

21. bra Ferrit

22. bra Primer cementit

Vaskarbid vagy cementit. A vaskarbid (Fe3C) a vasnak s a sznnek a vegylete. A vas-szn tvzetek szvetelemei kzl a legkemnyebb, rideg s nehz megmunklni. Igen kis mrtkben nyomssal alakthat. Mint elsdleges (primer), msodlagos (szekunder) s harmadlagos (tercier) cementit fordul el. Mikroszkpi vizsglat esetn a fnyestskor a csiszolat skjbl kiemelkedik, a rendesen hasznl marszerek nem marjk meg, mindig fnyes, vilgos marad. (22. bra). Perlit. Karbontartalma 0,80. A perlit 13 % cementitbl s 87 % ferritbl ll egysges keverk, mely az ausztenitbl lass lehlskor az A1 talakuls hmrskletn keletkezik. Mechanikai tulajdonsgait a lgy ferrit s a rideg cementit hatrozza meg. Megklnbztetnk lemezes s szemcss perlitet. Ha lemezes perlitet (23.bra) A1 talakulsi hmrskleten izztunk, akkor a cementit lemezkk hossz id alatt szferoidizldnak, gmbkk zsugorodnak s a jelenlev ferrittel egytt n. szemess perlitet (24. bra) alkotnak.

23. bra Lemezes perlit

24. bra Szemcss perlit

A lemezes perlit kemnysge a lemezkk vastagsgtl fgg, minl vkonyabbak a lemezkk, annl kemnyebb a perlit. Rgebben a finomabb perlitet sorbitnak, troosztitnak (25. bra) neveztk. Ezeket az elnevezseket ma is hasznljk. A finomabb perlit szilrdsgi rtkei is, jobbak a durva lemezesnl.

Ledeburit. A metastabilis rendszer 4,3 % karbontartalm eutektikumt ledeburitnak (26. sz. bra) nevezzk. A ledeburit gmblyded ausztenitbl s cementit alapanyagbl ll. A ledeburit kemny s rideg szvetelem. Mikroszkpon feketn pettyezett, fehr alap felletnek ltszik.

25. bra Troosztit

26. bra Ledeburit

Ausztenit (27.. bra). Ha egy aclt A3 talakulsi hmrsklet fl hevtnk, lapkzepes kbs kristlyrcs szerkezet lesz. Az ausztenitet nagy sznoldkpessge jellemzi. Ha az acl olyan tvzeteket is tartalmaz, amelyek az A1 talakulsi hmrskletet leszlltjk, pl. Mn, Ni, gy megfelel tvzssel az acl szvetszerkezete szobahmrskleten is ausztenites marad. Ezek az n. ausztenites aclok ferrites aclokt jval meghalad terhelhetsgkkel tnnek fel; a klnbsg a felleten kzppontos rcsszerkezetnek tulajdonthat, mivel ebben az atomok egymshoz kzelebb helyezkednek el, nagyobb er kti helykhz. Az ausztenites aclok hll s savll aclknt hasznlhatk. Ezek Cr-, Ni-, Mo-, W-, V-, Ti-, Co-tal ersen, nha 50 %-ot is megkzelt tvz mennyisget tartalmaznak.

27. bra Ausztenit Grafit (28. bra.). Elemi kristlyos szn, amely primeren s szekunderen kristlyosodik. Tbb kristlyosodsi vltozata ismeretes. Egyik fzisa a stabilis rendszer eutektikumnak s eutektoidjnak.

28. bra Grafit

Temperszn (29. bra). Elemi amorf szn, amely sok vaskarbidot tartalmaz tvzet ausztenitjbl szekunderen vlik ki. Fontos fzisa az n. fekete temperntvnynek, amelybl pldul igen sokfle jrmalkatrszt ksztenek.

29. bra Temperszn Bainit (30.. bra). Bezrt igen kis vastagsg karbidlemezkket tartalmaz ts ferritkristlyok halmaza, amely 550 C alatti hmrskleten keletkezik az ausztenitbl. Bainites szvetszerkezet acl kontrakcija, nylsa olyan, mint perlites llapotban, de szilrdsga, folys hatra nagyobb.

30. bra Bainit tk martenzites alapanyagban Martenzit (31. s 32..bra). Ferritnek sznnel tlteltett szilrd oldata, amely nagyon gyors (500 C/s-nl nagyobb) htssel keletkezik az ausztenitbl az Mk hmrskleten. A legfontosabb tulajdonsga nagy kemnysge, kontrakcija, nylsa, utmunkja a 0,2 %-nl nagyobb karbontartalm martenzitek gyakorlatilag nincsen. Az aclok kemnysge nagyrszt a martenzit mennyisgtl, ez pedig a karbon s az tvz elem tartalmtl fgg.

31. bra Troosztit s martenzit

32. bra Tiszta martenzit

Szferoiditok. Az edzett aclnak A1-et nem r hmrskleten val megeresztsekor (lsd a megereszts hkezelsi eljrst) keletkez szvetfajtk, amelyek szerkezete ferrites alapanyagban elhelyezked szemcss, gmblyded alak karbidrszecskk. Rgebben ezeket a ferrit-karbidelegyeket megeresztsi vagy szemcss troosztitnak, szorbitnak (33. bra), perlitnek (24. bra) neveztk a szemcsk finomsgtl fggen. Ezek kemnysge, folysi hatra, szaktszilrdsga annl nagyobb, minl tbb karbidszemcse van a szvetben. A szemcsk szma pedig annl kisebb, minl kisebb volt a martenzit karbontartalma.

33. bra Szemcss szorbit

2. HKEZELS2.1 A hkezels lnyege s cljaA hkezels lnyege s clja, hogy a klnbz fmtvzetekbl kszlt alkatrszeket s szerszmokat bizonyos - olvadspontjuknl kisebb - hmrskletre melegtve, azon bizonyos ideig tartva, majd meghatrozott sebessggel lehtve az alkatrszek, szerszmok szvetszerkezett s ezzel egytt fizikai, szilrdsgi, technolgiai, esetleg vegyi tulajdonsgait gy mdostjuk, hogy azok rendeltetsknek megfelel ignybevtelekkel szemben ellenlljanak s megmunklhatsgukat nveljk. A hkezelsi folyamat hrom szakasza (34. bra); a hmrsklet nagysga (felmelegts), a hfokontartsi id s a lehts sebessge fgg a munkadarab anyagminsgtl, mrettl, s alakjtl, valamint a hkezels ltal elrend cltl.

34. bra A hkezelsi folyamat

2.1.1. A hkezels alapmveletei 2.1.1.1 Melegts A melegts clja, hogy a munkadarab fellete rintkezzen a htad kzeggel, amely a kemence tpustl fggen lehet leveg, gz, folykony s, vagy fmfrd. A ht lead kzeg htad s a munkadarab hfelvev kpessgtl fgg, hogy az idegysg alatt mennyi ht tudunk tadni, ill. mennyi id alatt tudjuk a munkadarabot a szksges hmrskletre felmelegteni. A munkadarab helnyel kpessge a munkadarab felleti megmunklstl, szntl fgg. Ha az abszolt fekett 100 %-os helnyel kpessgnek tekintjk, akkor pl. a nyers oxidos fellet kb. 90 %-ot, 527 C-on oxidlt fellet kb. 80 %, a frissen megmunklt acl mr csak 45 %, mg a fnyestett acl fellet csak 20 % ht tud elnyelni. A 35. brn lthatjuk, hogy az acldarab kzepe reves fellet

esetn (1. grbe) gyorsabban, mg megmunklt (2. grbe) fellet esetn lassabban melegszik t, teht korbban, ill. ksbbn ri el a kitztt hmrskletet.

35. bra Acl felmelegedsi grbi

A helnyel kpessgn kvl a felmelegts ideje attl is fgg, hogy milyen az anyag hvezet kpessge (h). Mivel ez elssorban az anyagra jellemz tulajdonsg, teht rtke attl fgg, hogy milyen az llapota, szerkezete, sszettel, hmrsklete. Hkezels szempontjbl ismernnk kell, hogy a hmrsklet fggvnyben hogyan vltozik a hvezet kpessg. Nem kzmbs az, hogy rvidebb, vagy hosszabb ideig kell az anyagot melegteni. ltalnossgban a kevsb tvztt s alacsonyabb hmrskleten jobb a hvezetkpessg mint a jobban tvztt s magasabb hmrskleten. Az acl hvezetkpessge fgg mg a szvetszerkezettl is. 2.1.1.2 Hntarts Amikor a munkadarab fellete elrte a kemence hmrsklett, az anyag hvezetkpessgtl fgg, hogy mennyi id mlva fog a darab belseje is erre a hfokra felmelegedni. A hkezels els szakasznak a felmelegtsnek az a clja, hogy a munkadarabot teljes keresztmetszetben felmelegtse. A munkadarab mrettl fggen ez csak a hkezels msodik szakasza a hntarts alatt kvetkezik be. A melegtst clszer gy szablyozni, hogy a hntarts ideje minl rvidebb legyen, de addig tartson, amg a szksges talakuls be nem fejezdik. Pl. ha edzeni akarunk, vagyis clunk az acl martenzites szvetv ttele, lnyeges, hogy a hipoeutektikus aclok esetben a ferritet s perlitet teljes egszben ausztenitess tegyk. Ez az talakuls hasonlan megy vgbe mint htskor lttuk, csakhogy fordtva, de mgis eltren, ha izotermikusan, ill. ha folyamatos melegtssel vgezzk. A hntartssal kapcsolatban fontos tudni azt, hogy a hmrsklet minl alacsonyabb s idtartama minl rvidebb legyen. A lehet legalacsonyabb hmrskleten kialakult ausztenit kezdetben igen finom szemcsj (a krisztallitok kismretek). Ez a hkezelt acl legkedvezbb mechanikai tulajdonsgainak elsrend felttele. A hntarts idejnek megnyjtsa s a hmrsklet nvekedse egyarnt durvtja az ausztenitet s rontja az acl szilrdsgi tulajdonsgait. 2.1.1.3 Lehts A hts mdja, mrtke attl fgg, hogy a hkezelsnek mi a clja. A htkzegekkel a gyakorlati jegyzet foglalkozik, mg a hts sorn lejtszd termodinamikai folyamatokrl az elz fejezetekben volt sz. A hkezels kvnta clt s eredmnyessgt a munkadarab mretei is befolysoljk. Erre trtnt mr utals, de egy gyakorlati pldn kvnok rmutatni, hogy a termodinamikai folyamatokat szablyoz trvnyszersgek figyelmen kvl hagysa hibs mretmegadsra vezethet.

Egy kr keresztmetszet rudat 500 kN hzer terheljen. A vlasztott acl folyshatra normalizlt llapotban 0,39 kN/mm2 nemestve 0,50 kN mm2. Vlasztva a nemestett llapotot, a szilrdsgtanbl ismert egyszer sszefggs szerint 1000 mm2-es keresztmetszet vagyis 36 mm tmrj aclrd szksges, feltve, hogy a rd hkezelskor majd teljes keresztmetszetben tedzdik, ill. tnemesedik. Ha azonban feltevsnkkel szemben a vlasztott acl hkezelskor 18 mm helyett csupn 12 mm mlyen edzdik t, ezen bell pedig lemezes perlites szvet lesz (a hts sebessge nem rte el a kritikus lehls rtkt), akkor folyshatra 0,39 kN/mm2 lesz s a helyzet lnyegesen megvltozik a tervezt kellemetlen meglepets rheti (48. sz. bra). A 12 mm vastag krgyr a teljes keresztmetszetnek 89 %, teht a hzer 89 %-t tudja felvenni, vagyis 445 kN-t. A bels (perlites) mag 110 mm2 terlete 42,9 kN-t vesz fel. Az egsz rd teherbrsa teht 487,9 kN a szksges 500 kN helyett. A pldbl lthatjuk, hogy a folyshatrra alapozott korszer mretezsnek, az acl tedzd kpessgvel is szmolnia kell, ill. ennek a biztonsgos meghatrozsra is szksge van. 36. bra tedzdsi keresztmetszet

2.2. A hkezels mdszerei s gyakorlataA hkezels cljtl, ill. elrni kvnt eredmnytl fggen kell megvlasztani a hkezels mdszert, technolgijt, azt a mvelet sorozatot - ennek eszkzeit s paramtereit - amelyek biztostjk a cl gazdasgos, gyors s pontos elrst. Az elrni kvnt anyagtulajdonsgok nagyon sokflk lehetnek. Ezrt sokfle hkezelsi mdszert fejlesztett ki a gyakorlat. A knnyebb ttekinthetsg s az egyes eljrsok kztti rzkelhet klnbsgek miatt a hkezelsi eljrsokat - a clok s feladatok szerint csoportostjuk. 2.2.1. A munkadarabok egsz tmegre hat eljrsok Az nttt s alaktott aclokban egyarnt maradnak bels feszltsgek, amelyek ha termszetes kvetkezmnyei is a gyrtsi mveletnek, ksbbiek sorn akr a felhasznls, akr a tovbb megmunkls sorn krokra, meghibsodsokra vezethetnek - gy megszntetendk, vagy legalbb cskkentendk. 2.2.1.1. Lgyt s kiegyenlt hkezels 2.2.1.1.1. A szvetet nem vltoztat mdszerek 2.2.1.1.1.1. Feszltsgcskkent hkezels

Az aclban a hideg- s a melegalakts bels feszltsget okoz. Ha ezeket a feszltsgeket gy kvnjuk cskkenteni, hogy az acl tbbi tulajdonsgai lnyegesebben ne vltozzanak meg, feszltsgcskkent hkezelsnek kell az anyagot alvetni. Ezt a hkezelst helytelenl feszltsgmentestsnek is nevezik, mivel a feszltsgektl az aclt teljesen mentesteni nem lehet, helyesebb a feszltsgcskkents elnevezs. A feszltsgcskkents gy trtnik, hogy az anyagot 547-647 C kztti hmrskletre melegtjk (37. sz. bra). A 30-120 min hntarts utn szabad levegn vagy kemencben lassan lehtjk. A feszltsgcskkens mrtke annl nagyobb, minl nagyobb hmrskletre trtnt a melegts s minl lassbb a lehls. Tancsos ezt a hkezelst a megmunklt daraboknl edzs eltt elvgezni, mert az aclban az edzs kvetkeztben jabb feszltsgek lpnek fel, amelyek sszegezdhetnek a korbbiakkal, s gyakran repeds kvetkeztben selejtet okoznak. 37. bra Feszltsgcskkents Melegalakts utn ppgy szksg van r, mint hidegalakts utn, vagy gyors htssel jr hkezels utn, ha azt nem kveti megereszts. Szksges ezt a hkezelst elvgezni a nagyol s a simt forgcsolsi mvelet kztt is, ha a darab bonyolult s vetemedsre hajlamos. 2.2.1.1.1.2. jrakristlyosods Rudak, csvek hideghzsnl, lemezek mlyhzsnl, ltalban kisebb szntartalm aclok hidegalaktsnl a szemcsk deformldnak, megnylnak. Ennek kvetkeztben az aclban nagy feszltsgek lpnek fel. Az acl megkemnyedik, szvssga cskken, s tovbbi alaktsa is egyre nehezebb lesz. Ezrt a hidegalakts utn, vagy pedig a hidegalaktsi mvelet kzben az aclt jrakristlyost hkezelsnek vetik al.

38. bra jrakristlyosts 39. bra Alakts s jrakristlyosts sszefggse Az jrakristlyosts (38. sz. bra) 447-647 C hfok kztt trtnik 2-5 rai hntartssal s kemencben trtn lass lehlssel. A hmrsklet nvelsvel a hntartsi id cskken. Az jrakristlyosts megfelel hmrsklete az alakts mrtknek a fggvnye (39. sz. bra). Kis alakvltozs esetn magasabb hmrskleten lehet az aclt tkristlyostani, mg nagyobb mret p1. 50 % alakts esetn az tkristlyosods 100-200 C-al alacsonyabb hmrskleten kb. 477 C-on kvetkezik be.

2.2.1.1.1.3. Lgyts A lgyts feladata, hogy az aclt a megmunkls pl. forgcsols rdekben a leglgyabb szvetszerkezetv alaktsa. Az aclok leglgyabb szvete a szemcss perlit, teht a lemezes perlit karbid lemezeit kell szemcskk talaktani szferoidizlni. Ezt az aclra jellemz A1nl valamivel kisebb hmrskleten tbb rs (2-6 ra) hevtssel rhetjk e1 (40. sz. bra). A cementit lemezkk ilyen krlmnyek kztt gmbkk koagullnak, mgpedig minl finomabbak a lemezkk, annl knnyebben. Msik mdszer (40. bra szaggatott vonal) az ingalgyts. Az aclt A1-nl kb. 20 C-al nagyobb hmrskletre hevtjk, majdlehtjk. Ezt 5-10-szer megismtelve a karbidlemezek mintegy szttredeznek gmbkk alakulnak. Ez a mdszer hipereutektoidos acloknl knnyebben vgrehajthat, mint a hipoeutektoidosoknl, mert az oldatlan szekunder cementit mintegy csirul szolgl a karbid szferoidizsnl. 40. bra Lgyts 2.2.1.1.2. Szvetet vltoztat mdszerek Az eddig ismertetett hkezelseknl a hmrsklet nem haladta meg az A1-et, (kivve az ingalgytst). Ebben a csoportban olyan lgyt hkezelsi mdszerekkel ismerkednk meg, amelyeknl a hntarts az A3 hmrsklet fltt van, vagyis - ha rvidebb idre is ausztenitess teszik, tkristlyostjk. 2.2.1.1.2.1. Normalizls A normalizls kikszbli a megelz hideg- vagy melegalakts s hkezels esetleges hibit, cskkenti a feszltsgeket, a szemcszetet egynemsti. Normalizlsnak vetik al a kis szntartalm, forgcsolsnl kend aclokat is. A tlhevtett acloknak normalizlssal val javtst regenerlsnak is nevezik. Megjegyzend, hogy az elgetett dekarbonizlt aclt a normalizls nem teszi hasznlhatv. Normalizlsnl a felhevtett aclt nyugodt, szellmentes levegn kell hteni. A hntartsi id csak annyi legyen, amennyi ahhoz szksges, hogy az acl a ht teljes keresztmetszetben tvegye, s az ausztenites talakuls megtrtnjk. Nagyobb hfokon vgzett normalizlsnl kisebb a hntartsi id, viszont az acl szemcszete durvbb lesz. A normalizlsi hfok (41. sz. bra) hipoeutektoidos sznacloknl az A3 fltt, hipereutektoidos acloknl pedig az A1 felett van, kb. 20-30 C-al.

41. bra Normalizls 2.2.1.1.2.2. Normalizl lgyts

42. bra Normalizl lgyts

Az aclt A3 talakulsi pontot 30-50 C-nl meghalad hmrskletre melegtjk, majd a karbidok feloldsnak megfelel hntarts utn, lassan lehtjk. Utna kzvetlenl A1-et megkzelt hmrskletre kell az aclt hevteni, majd 1-2 ra hntarts utn ismt lassan lehtjk (42. sz. bra). A normalizl lgyts lnyegben kt hkezelst a normalizlst s a lgytst egyesti.

2.2.1.2 Kemnyt s nemest hkezelsek 2.2.1.2.1. Egyszer edzs Az edzs clja, hogy az acl szvetszerkezett martenzitess alaktsa, amely a szvetelemek kzl a legkemnyebb. Az edzs az A1, illetve A3 hmrsklet fl val felmelegtsbl, hntartsbl s az ezt kvet gyors lehtsbl ll. A lehts sebessgnek nagyobbnak kell lennie a kritikus lehlsi sebessgnl. Az edzs sikeres elvgzse szmos tnyeztl fgg. Ilyenek: a munkadarab mrete, alakja, sszettele (tvzk), az alkalmazand hevtsi sebessg s hmrsklet, a lehlsi sebessg, htkzeg, kiindulsi szvet, utlagos kezels, elrend szilrdsgi tulajdonsgok, stb. Edzssel s az esetleges utna kvetkez hkezelssel megvltozik a munkadarab lettartama, a szerszmok ltartssga, szilrdsgi tulajdonsgai, kops llsga, korrzillsga, villamos vezetkpessge, mgnesezhetsge, htgulsa, hvezetkpessge. Lthat, hogy az edzs az egyik legfontosabb s leggyakoribb hkezelsi mvelet. Az ausztenitmezbl a kritikusnl nagyobb sebessggel httt aclokban - az ausztenites aclok kivtelvel - minden esetben martenzites szvetszerkezet keletkezik. A martenzit kemnysgt a benne oldott szn mennyisge hatrozza meg a 43. sz. brn lthat sszefggs szerint.

43. bra Martenit kemnysgnek vltozsa A szaggatott vonal arra az esetre rvnyes, ha az acl szntartalmt a martenzit maradktalanul oldva tartalmazza. Az ilyen edzst t k l e t e s n e k nevezzk. A gyakorlatban ez ritkn rhet el, mert hipoeutektoidos aclokban a ferrit, hipereutektoidos aclokban pedig a cementit nem mindig olddik fel maradktalanul az ausztenitben. Az ilyen rszleges edzssel elrt kemnysget az 43. sz. brn vonalkzott sv szemllteti. A kb. 0,7 %-nl tbb szenet tartalmaz aclok kemnysge azrt kisebb, mert ezekben edzs utn sok (cementit) szvet marad vissza, ami lgyabb mint a martenzit A martenzit kemnysgt az egyb tvzelemek nem befolysoljk, ez csupn a szntartalomtl fgg. Az edzett acl kemnysgt a martenzit kemnysgn kvl a martenzit mennyisge is befolysolja. Ha az aclt a fels kritikus sebessgnl kisebb sebessggel htjk, szvetszerkezete rszben martenzites lesz, ezenkvl troosztit, sorbit, vagy pedig perlit keletkezhet (rszleges edzs). Az acl kemnysgt a szvetelemek mennyisge hatrozza meg. Megtrtnhet, hogy p1. 0,8 % szntartalm aclban 64 HRc kemnysg martenzitrszecskk vannak, azonban kemnysgmrssel csak 50 HRc-t mrnk, mert martenziten kvl ms szvetelemeket is tartalmaz. Az edzskor keletkez martenzit mennyisgt fleg a lehlsi sebessg, az edzsi hmrsklet s a hfokontartsi id szabja meg, de az tvzk is ersen befolysoljk. Nvekv szntartalommal amint lttuk rohamosan cskken a kritikus lehlsi sebessg, ami gyakorlatilag abban nyilvnul meg, hogy a nagy (0,6-1,7 %) szntartalm tvzetlen aclok mr lassbb, p1. olajhtssel is nagyon kemnyre edzhetk, mg a kzepes 0,3-0,6 % szntartalmak csak erlyes (vz-)hts esetn kemnyednek meg a kvnt mrtkben. Aszerint, hogy az acl milyen htkzegben vlik martenzitess, vz-, olaj-, vagy lgedzs aclokrl is beszlhetnk. A hideg, nyugv levegn martenzitess vl aclt nedz aclnak nevezzk. Az enyhbb htkzegek (olaj, fvott leveg) hasznlatnak igen nagy elnye, hogy a lassbb lehls miatt kisebb feszltsgek lpnek fel, a vetemeds s az edzsi repeds veszlye kisebb. Sok esetben ez okolja meg az tvztt aclok hasznlatt. Nagyobb szelvny (kb. 20 mm-nl vastagabb) tvzetlen acltrgyakat nem tudunk teljes keresztmetszetkben egyenletesen tedzeni, mert az acloknak olyan kicsi a hvezetkpessgk, hogy a bels rszk (mag) a kritikusnl kisebb sebessggel hl le, s nem edzdik t akkor sem, ha a trgyat kvlrl a legerlyesebben htjk. Ennek a kvetkezmnye, hogy a munkadarab kvl kemny, magja lgy lesz (44. sz. bra 6-10 grbe). Az tvztt aclnak viszont kicsi a kritikus lehlsi sebessge, ha ebbl ksztjk a

darabot, az teljesen tedzdik: a magja nagyjbl ugyan-olyan kemny lesz, mint a fellete (44. sz. bra 1-3 grbe). (Az 44. sz. bra 4-5 grbje gyengn tvztt acl kemnysgi eloszlst mutatja. ) Az tedzhetsg fontosabb tulajdonsga az aclnak, amely arrl tjkoztat, hogy mekkora az tmrje annak a hengeres rdnak, amelynek egsz keresztmetszete nagyjbl azonos kemnysgre edzdik. tedzettnek mondhat az a henger, amelynek magja legfeljebb 5 %-kal lgyabb mint fellete. A nagyszelvny trgyakat ltjuk nem tudjuk mindig tedzeni, de ez sokszor nem is szksges. Gyakran csak arra treksznk, hogy lehetleg vastag felletrteg legyen kemny, teht, hogy mlyen edzdjk az acl. Ilyenkor mlyenedzd aclokat hasznlunk. Mlyenedzd acloknak kicsi a kritikus lehlsi sebessge, ezrt lassbb htssel is viszonylag sok martenzit keletkezik. Teht az edzds mlysgt, az tedzdst tvzssel lehet befolysolni. Ezrt a n a g y o b b szelvny, edzsre sznt munkadarabokat tvztt aclbl kell kszteni, hogy azok teljesen tedzdjenek, az igen nagy szelvnyek pedig legalbbis mlyen edzdjenek.

44. bra tedzhetsg Az edzhetsg szoros sszefggsben van az acl hvezetkpessgvel, rossz hvezetkpessg esetn azok a rszek, amelyek nem rintkeznek kzvetlenl a htkzeggel lassabban hlnek s nem edzdnek meg a kvnt kemnysgre. Az tvzelemek mennyisgnek nvelsvel romlik a hvezetkpessg, ezrt az tvztt aclok rossz hvezetk. Ha rossz hvezetkpessg (ersen tvztt) aclbl kszlt trgyat gyorsan htnk, a felleti rteg s a mag kztt nagy hmrskletklnbsgek lesznek, teht a kreg mr martenzitess vlik, amikor a bels rszek mg izz llapotban vannak. Ez nagy feszltsgeket s gyakran repedseket okoz. Ezrt az ersen tvztt aclokat nem szabad gyorsan hteni. Ez azonban nem is szksges, mert ezeknek az acloknak kritikus lehlsi sebessge kicsi s lassbb lehlssel is megedzdnek. Az edzhetsget az acl szemcsinek finomsga is befolysolja: a durva szemcsk hvezetkpessge nagyobb, az acl mlyebben edzdik, s enyhbb hats htkzegben hthet.

Sznaclok edzsi hmrsklete az llapotbra alapjn hatrozhat meg: hipoeutektoidos acloknl A3 fltt 20-50 C-al, hipereutektoidos acloknl A 1 fltt 20-50 C-al van magasabban (45. sz. bra). Teht a hipoeutektoidos aclokat a mezbl kell edzeni, viszont hipereutektoidos aclokkal nem megynk az Acm hmrsklet fl, mert ez esetben olyan magas hmrskletre kellene hevteni az aclt, amelyen mr a szemcsk ersen durvulnnak. De egybknt sem szksges ezeket az aclokat Acm fl hevteni, mert Al hmrskleten a teljes perlit mennyisg ausztenitt alakul, a megmarad szvet pedig a msodlagos cementit, amely a kemnysget csak kiss cskkenti. Teht a szemcsefinomsg megtartsrt lemondunk a cementit teljes oldsrl. Ezrt a hipereutektoidos aclok edzett llapotban a martenziten kvl msodlagos cementitet is tartalmaznak. A hipereutektoidos aclokat azrt sem clszer Acm -nl nagyobb hmrskletrl edzeni, mert ezltal sok lesz a maradk ausztenit, ami az edzett acl kemnysgt cskkenti. 45. bra Sznaclok hkezelsi hmrskletei Az tvzelemek az talakulsi pontok helyt megvltoztatjk. Mivel a vltozs mrtke nem hatrozhat meg egyrtelmen, ezrt az tvztt aclokat az aclgyrak ksrletileg megllaptott elrsai alapjn, illetve a szabvnyok szerint elrt hfokrl kell edzeni. Az edzs hmrsklett a munkadarab alakja s mrete is befolysolja. Kisebb mret, bonyolultabb alak, esetleg tagolt fellet trgyat p1. menetmetszt, kisebb hmrskletrl edznk, mint az egyszer alak, tmr alkatrszt, p1. sima tengelyt. Ennek az a magyarzata, hogy az edzsi hmrsklet nvelsvel nvekednek az edzsi feszltsgek, amelyek vetemedst s repedst okoznak. Tovbbi szably, hogy az olajban s vzben egyarnt edzhet aclokat olajban mintegy 15-20 C-al magasabb hmrskletrl htjk, mint vzben.

46. bra Edzsi hmrsklet s kemnysg sszefggse

47. bra Hntarts s kemnysg sszefggse

Az edzsi hmrskletnek s a hntartsnak nagy hatsa van az elrt kemnysgre is (46. s 47. sz. bra). A szksgesnl kisebb hmrskletrl edzett acl oldatlan ferritet, illetve szabad cementitet tartalmaz. Az edzsi hfok tlsgos nvelse viszont maradk ausztenit kpzdshez vezet. Nvekv hntartssal edzs utn az acl kemnysge is nvekszik. Igen fontos edzsi, szably, hogy a darabokat kezdetben lassan, ksbb gyorsabban kell melegteni, hogy a fokozatosan emelked hmrskletet a trgy teljes keresztmetszetben felvegye. A kezdeti gyors hevts ugyanis olyan bels feszltsgeket hozhat ltre, amelyek a darabot megrepeszthetik. Ez fleg nagyobb mret, tvztt aclbl kszlt munkadaraboknl gyakori, mert ezek rosszabb hvezetk. Az edzsi hmrsklet kzelben viszont gyorsabban lehet hevteni, mert itt mr cskken az anyag szilrdsga, lgy llapotban van, st ez szksges is, mert ezen a hmrskleten hosszabb id alatt mr ers oxidci , reveseds, felleti elsznteleneds lp fel. sszefoglalva a teljes edzsi folyamat hrom szakasza a kvetkez: a.) A felmelegts idtartama, amely alatt az anyag teljes szelvnyben felveszi az elrt hmrskletet. b.) A hfokontartsi id, amely attl az idponttl szmtand, amikor a trgy elrte az elrt hfokot. Az elrt hfok elrst a trgy egyenletes sznbl llapthatjuk meg, ha a trgyon stt foltok nem lthatk, az teljes tmegben tizzott. Az tvztt aclok karbidjai nehezen olddnak, ezeket a hfelvtel utn mg 10-15 percig hfokon tartjuk, hogy az oldds tkletesen vgbemenjen, s egysges ausztenit alakuljon ki. Az ennl hosszabb hfokontarts viszont kros, mert szemcsedurvulst okoz. c.) A htsi id, a kritikusnl nagyobb sebessggel trtnjen. Az edzs sikeres kivitelezse szmos krlmnytl fgg. Ezek kzl fontosabbak: - A munkadarabokat gy kell a kemencben elhelyezni, hogy egyenletesen melegedjenek fel. - Olaj- vagy gzkemenck esetn nem szabad a trgyat az g el tenni. 48. bra Vdsapka

-

Trekedni kell, hogy a trgy minl nagyobb felleten fekdjn fel a kemencben, nehogy sajt slya alatt vetemedjen. Hossz tengelyeket lehetleg fggleges kemencben hevtsnk. A vkonyabb, gyorsabban meleged rszeket vdsapkval kell elltni (48. sz. bra). Finoml, tagolt munkadarabok p1. menetfrk kill rszei knnyen tlhevlnek, esetleg elgnek, ezrt ezeket csomagolva, vagy s-, illetve fmolvadkban hevtik. Hogy a vetemeds minimlis legyen hossz, egyenes alkatrszeket fggleges helyzetben, korongokat, trcskat lirnyban s sohasem tengelyirnyban mertik a folyadkba. Mivel az edzsi repedsek fknt az les sarkokbl indulnak ki, a knyesebb munkadarabokat a kritikus helyeken rnykoljk (49. sz. bra). A repedsveszlyt mr az alkatrsz, illetve szerszmszerkesztsnl figyelembe kell venni.

2.2.1.2.2. Megereszts Az edzssel jr feszltsgek (rcsfeszltsgek is) cskkentsnek leggyakoribb mdszere a megereszts. Ennek azonban a feszltsgek cskkentsn kvl msfeladata is lehet, gy a nemests, ami az edzssel kapott martenzit bontst, -talaktst jelenti, s lehet ausztenitbonts, ha az edzett, ersen tvztt acl szvetben (pl. gyorsacloknl) t nem alakult ausztenit maradt (maradk ausztenit) s ezt rszben martenzitt alaktjuk t. A megereszts a clnak megfelel 100-650 C hmrskletre val melegtsbl az anyag vastagsga minden mm-re 1-2 perc -, hntartsbl s mrskelt htsbl ll. Ha a megereszts feladata csupn az edzsi feszltsgek (rcsfeszltsgek is) cskkentse, mindig alacsony hmrskleten 100-200 C-on vgzik el. A h okozta feszltsgek cskkense mellett a tetragonlis ts martenzit talakul szablyos kbs martenzitt. A viszonylag alacsony hmrsklet a C atom diffzijt csak annyiban teszi lehetv, hogy a rcs kzepbl a kockarcs lapjig vndorol el. Ez a rcsfeszltsg cskkens az tvzetlen aclok kemnysgt, szilrdsgt kis mrtkben cskkenti, azonban a szvssgot szreveheten javtja. Ezt a megeresztst rgtn az edzs utn kell vgrehajtani, mert ellenkezleg repedsek keletkezhetnek az anyagban. Fontos mg az is, hogy az anyag teljes tmegben eresztdjn meg, mert a megeresztett s a meg nem eresztett rszek kztt feszltsggel terhelt rsz marad. A mszaki kznyelvben is megeresztsnek ismert hkezelsi mvelet ltalban 450 s 700 C kztt mozog. Ez a megereszts a martenzit talakulsra vezet, azaz szferoidit keletkezik.

A faiparban hasznlt szerszmoknl a hkezelsnek gyakori clja ilyen szvetszerkezet elrse. A 49. sz. brn S71 jel tvzetlen, KI jel krmmal tvztt s W1 jel wolframmal tvztt szerszmacl un. megeresztsi grbjt lthatjuk.

49. bra Megeresztsi grbe

2.2.1.2.3. Kombinlt edzs A folyamat hmrsklet-id diagramjn (50. sz. bra) lthat, hogy az A3-nl 20-30 C-el nagyobb hmrskletre hevtett aclt vzben gyorsan lehtik kb. 400 C-ig, majd a vzbl kiemelve azonnal olajban folytatjk a htst. Ezzel a mdszerrel az edzsi feszltsgek cskkenthetk, amit mg tetzhetnk azzal, hogy a darabot a teljes lehls eltt a mg benne rejl meleggel meg is eresztjk. 50. bra Kombinlt edzs

2.2.1.2.4. Nemests A nemests edzsbl s utna trtn megeresztsbl ll (51. sz. bra). Nemestsrl csak akkor beszlnk, ha a megereszts hfoka oly nagy, hogy az edzett szvetszerkezet a megereszts sorn lnyegesen talakul. ltalban a szerkezeti aclokat nemestik. A nemestst a kvetkezkppen kell elvgezni: Az aclt felmelegtik 20-50 C-al az A3 talakulsi pont hmrsklete fl, majd a minsgnek megfelelen olajban, vzben, vagy levegn hirtelen htik. 51. bra Nemests Ezutn a szksghez kpest ltalban 450-650 C kztt megeresztik. A htskor kapott martenzit a megereszts kvetkeztben a hfoktl fggen megeresztett szorbitt vagy megeresztett troosztitt, alakul t. A megeresztsnl nem szabad szem ell tveszteni, hogy a krmmal, nikkellel s mangnnal tvztt szerkezeti aclok igen hajlamosak a megeresztsi ridegsgre. Ez akkor kvetkezik be, ha ilyen sszettel aclt 450-600 C hmrskleten huzamosabb ideig hevtik, vagy 600 C feletti hfokrl lassan htik le. A nemests hatsra az acl szvetszerkezete finomabb lesz s szvssga nvekszik. Ha nagyobb hfokrl eresztjk meg az aclt, tmunkja, nylsa, kontrakcija nagyobb, szaktszilrdsga, folysi hatra, kemnysge pedig kisebb lesz. 2.2.1.2.5. Austemperls Az austemperls, vagy izoterms nemests az tvzetlen vagy gyengn tvztt aclok bainitess ttelt clozza. Az aclt 230-430 C hmrsklet solvadkban htik le az A3 fltti hmrskletrl s annyi ideig tartjk ezen a hmrskleten (52. sz. bra), amg az talakuls be nem fejezdik. Az talakuls az acl sszetteltl fggen egy-kt perctl kb. 2 rig is eltarthat. 52. bra Austemperls Az austemperlsnak az elz pontban ismertetett martemperlssal szemben az az elnye, hogy edzsi feszltsg nem keletkezik s ezrt az izotermsan nemestett acl mindig jval szvsabb.

2.2.1.2.6. Egyb kemnyt hkezelsek Patentrozs: a 0,35 %-nl nagyobb C-tartalm aclhuzalok jellegzetes izoterms hkezelse. Clja, hogy szorbitos szvetre alaktsa s a hidegen val alakthatsgt javtsa. Mlyhts: az edzett acl htse -70 C hmrskletre. Clja a maradk ausztenit talaktsa martenzitt. regeds: regedsnek nevezzk az aclnak azt a tulajdonsgt, hogy hosszabb id utn minden szndkos kls behats nlkl kemnysge nvekszik s szvssga cskken. Mivel ez a folyamat nha a ksz gyrtmnyok ksbbi hasznlhatsgt zavarja, megelzend mestersges regtst szoktak elidzni. A mestersges regts az regeds folyamatnak a meggyorstsa s gy szoktk elvgezni, hogy az acl hmrsklett hosszabb idn keresztl vltogatjk, hol felmelegtik 150-200 C hmrskletre, hol lehtik a szobahmrskletre. 2.2.1.3. Gyorsaclok hkezelse A fmek forgcsolsnl, a faiparban is hasznlt tvztt szerszmaclok kzl, j tulajdonsgaik miatt alkalmazott gyorsaclok kznsges edzse eltr a tbbi acl edzsi mdjtl. A gyorsaclok edzsnek menete a kvetkez (53. sz. bra). Mivel a gyorsaclok rossz hvezetk, ezrt az edzsi hmrskletre val melegts rendszerint kt, vagy hrom lpcsben trtnik. A ktlpcss melegtsnl a munkadarab elszr 700-750 C -re lassan, majd az elrt edzsi hmrskletre gyorsan melegtend. 53. bra Gyorsaclok hkezelse Bonyolult tagoltsg, finomfogazs szerszmnl (mar) a felmelegtst hrom lpcsben kell elvgezni. sszetteltl fggen elszr lassan elmelegtnk 630 C-ra, majd 1030 C-ra, vgl gyorsan felmelegtjk az edzsi hmrskletre, amely 1180-1300 C kztt van. A hfokontarts edzsi hmrskleten trtnik, mikzben az tvzelemek karbidjai nagyrszt olddnak s ausztenites, kevs oldatlankarbidot tartalmaz szvetet kapunk. A hfokontarts csak nhny msodpercig tartson, a tlsgosan hossz hfokontartsi id az ausztenitszemcsk megnvekedst s a szvetszerkezet eldurvulst okozhatja.

54. bra Edzsi hmrsklet hatsa a kemnysgre

A htst olajban, vagy fvott levegn kell elvgezni. Az edzsi hfokrl httt gyorsacl ausztenites szvetszerkezet. A fvott leveghts elnye, hogy kisebb a repeds s elhzds veszlye, azonban ersebb a revekpzds. Az edzett gyorsaclt 530 C krli hmrskleten kell megereszteni, amikor az edzssel kapott rszbe ausztenites szvet martenzitt alakul s a kemnysge 60-62 HRc rtkrl 6164 HRc-re nvekedik. A megeresztsi hmrsklet pontos betartsa nagyon fontos, mert a rosszul megeresztett szerszm kemnysge cskken (54. sz. bra). Szoks mlyhtst is alkalmazni, ennek azonban gyorsaclszerszmoknl nincs klnsebb jelentsge, mert a tbbszri megereszts hatsosabb. A gyorsaclok elrt edzsi s megeresztsi hmrsklett lehetleg 10 C-on bell kell tartani, klnben nem rjk el a kvnt kemnysget, amint ez a 54. sz. brbl kitnik.

55. bra Gyorsaclok hkezelse sfrdben A kellemetlen feszltsgek elkerlse vgett sokkal kedvezbb, ha edzskor a htst olaj helyett kb. 500 C-os sfrdben (55. sz. bra) vgezzk s egy ideig ebben tartjuk s azutn htjk le teljesen, majd ktszer megeresztjk. 2.2.2. Felleti hkezel eljrsok A felleti hkezel eljrsokat a gyakorlat krgestsnek nevezi s clja, hogy a nagy ignybevtelre tervezett szvs acl felletn, nhny mm vastag kemny, kopsll krget ltestsen. 2.2.2.1. Vegyi sszettelt nem vltoztat mdszerek Ezek az eljrsok az edzhet aclok fellett edzik martenzitesre. 2.2.2.1.1. Lngedzs Lngedzskor a munkadarab fellett valamilyen magas hmrsklet lnggal melegtik edzsi hmrskletre. A leggyakrabban hasznlt gz az oxign-acetiln-keverk, amelynek lngja 3030 C krli hmrsklet s gy alkalmas arra, hogy a felleti rteget igen rvid id alatt felmelegtse. Az acetilnlngot erre a clra szerkesztett gfejekben alaktjk ki, a munkadarab felletre irnytjk s a kls rteget edzsi hfokra melegtik, 56. bra Lngedzs

majd vzsugrral lehtik (56. sz. bra). A kreg vastagsga s kemnysge a hevts s hts mdjval szablyozhat. Ha a lng eltolsa kisebb, a fellet vastagabb rtege melegszik t, gy vastagabb lesz a keletkezett martenzites rteg is, amely azonban a magasabb hfok s a hosszabb hfokontartsi id hatsra durvbb lesz. Ha nagyobb eltolst alkalmaznak, a szvezet finomabb, az edzett rteg vkonyabb lesz. A gyors helyi hevts s hts kvetkeztben igen nagy edzsi feszltsgek lpnek fel, ezrt ersen tagolt, bonyolult felleti trgyakat a repedsveszly miatt lnggal nem krgestenek. Az edzsi repedsveszly cskkentsre a munkadarabokat kzvetlenl edzs utn feszltsgcskkent hkezelsnek vetik al. 2.2.2.1.2. Indukcis edzs A felleti edzsek msik fajtja az elektromos indukcis, vagy nagyfrekvencis edzs. Az eljrs azon alapszik, hogy a munkadarabot olyan tekercs belsejbe vagy kzelbe helyezik, amelyen kzepesen 500 000 Hz peridus ramot vezetnek t. A nagyfrekvencis ram a munkadarab felleten rvnyramot hoz ltre, amely a kvnt hmrskletre hevti a kls krget. Ferromgneses anyagoknl a vltakoz mgneses mez hiszterzis meleget is termel. A munkadarab fellete igen gyorsan, felmelegszik az edzsi hfokra. A munkadarabon a gyors lehls (leveg, vz) utn kemny edzett rteget kapunk. A kreg vastagsga az ram frekvencijnak nvelsvel cskken, mg a melegts idtartamnak s az induklt teljestmny nvelsvel n. A kregvastagsg (0,52 mm) a tekercs kialaktstl is fgg. A nagyfrekvencis edzsre kerl anyagokat elzleg nemesteni vagy normalizlni kell, az edzett darabok feszltsgt pedig 170-200 C-os megeresztssel cskkenteni. Kopsnak kitett, rendszerint nemesthet szerkezeti aclbl kszlt alkatrszeket nagyfrekvencis edzsnek szoktk alvetni, pldul fogaskerekeket, forgattys-tengelyek fcsapjait (57. sz. bra). Br kltsges berendezst ignyel, az edzs rendkvli gyorsasga, teht a nagy termelkenysg kvetkeztben a tmeggyrtsnl - a rfordtott kiadsok megtrlnek. Elnye mg a j szablyozhatsg, pontossg, a munkahely tisztasga, tovbb az a krlmny, hogy a munkadarab nem revesedik s elhzdsa is csekly. A faiparban forgcsol szerszmok (frszlapok) edzsre a legjobb mdszer, br kltsges, de az eredmny igen j. 57. bra Indukcis edzs 2.2.2.1.3. Bemrt edzs Bemrt edzs alatt acl tmegcikkek felletnek 1130-1230 C s- (BaCI2), vagy fm (bronz) frdbe val bemrtssal (20-40 s) a szksges edzsi hmrskletre trtn melegtst, majd gyors htst rtjk. A darab mozgatsval a melegedse gyorsabb. Az gy edzett darabot azonnal meg kell ereszteni.

2.2.2.2. Vegyi sszettelt vltoztat mdszerek Ide azokat a felleti hkezel eljrsokat soroljuk, amelyeknl az acl kls krgben elszr a vegyi sszettelt diffzi tjn mdostjuk, majd hkezeljk. Clja valamilyen kls hatssal (korrzi, kops, h, vegyi) szemben az anyagot ellenllv tenni. 2.2.2.2.1. Bettedzs Az elzekben ismertetett krgestsi eljrsokkal edzhet aclokat hkezelnek. A munkadarab felleti rtegt gyors hevtssel s htssel alaktjk martenzitess. A krgestsnek msik mdja a bettedzs, ami lnyegben klnbzik az eddigi eljrsoktl. Bettedzsre kis szntartalm nem edzhet aclok alkalmasak. Az ezekbl kszlt munkadarab felleti rtegnek szntartalmt megnveljk, ami edzs utn kemny, kopsll krget eredmnyez. gy a munkadarab vegyi sszettele is megvltozik, teht hkezelssel kombinlt vegyi talakuls megy vgbe (termokmiai kezels). Eszerint a bettedzs lnyegben kt mveletbl ll: Els mvelet a felleti rteg szntartalmnak nvelse, ezt cementlsnak nevezik. A msodik mvelet az edzs, amelynek clja a cementlt, nagy szntartalm rteg martenzitess alaktsa. Mivel a mag szntartalma kicsi, edzs utn szvs marad, a kreg viszont kemny s kopsll lesz. A bettedzsre alkalmas aclok szntartalma 0,1-0,25 %. A bettedzs aclok lehetnek tvzetlenek vagy tvzttek. tvzetlen bettedzs aclbl olyan alkatrszeket ksztenek, amelyekre ers koptathats, de csak mrskelt ignybevtel hat. Ersebben ignybevett alkatrszeket tvztt bettedzs aclbl ksztenek. A bettedzssel krgestett munkadarabok kemnysge, amennyiben ez tlsgosan nagy, megeresztssel szksg szerint cskkenthet. A kreg vastagsga 0,2-2 mm kztt vltozik. A kreg legkedvezbb szntartalma az eutektoidos sszettelnek megfelel 0,8 %, ha ennl kisebb, a kreg lgy lesz, ha ennl jval nagyobb, karbidhl keletkezhet, amit utlagos hkezelssel kell eltntetni, klnben a kreg rideg s trkeny. ltalban 0,8-1,1 % kztti szntartalomra treksznk. Ezek a tulajdonsgok a cementlszer minsgtl, a cementls hfoktl s idtartamtl, tovbb az acl minsgtl s az utkezelsi hmrsklettl fggenek. Cementlskor a sznszegny acl felleti rtegnek szntartalmt dstjuk. Az aclt-olyan kzegben izztjuk, amelyben sznatomok vlnak szabadd, s ezek behatolnak az acl felleti rtegeibe. Diffzis folyamattal a sznatomok mlyebbre hatolnak, ezltal gazdag szntartalm rteg keletkezik. Ennek vastagsga, szntartalma az acl minsgtl s a cementls krlmnyeitl fgg. A cementlkzeg lehet szilrd, gznem vagy cseppfolys halmazllapot. A legismertebb cementlszer a faszndara. A nagy ignybevtel gpalkatrszeket csomagolva vagy gzban cementljk, klnsen akkor, ha vastag krget kell elrni. A gzcementls tbb vtizede ismeretes, technolgijt azonban zemi hasznlatra csak a msodik vilghbor utn dolgoztk ki. Szmos elnye miatt meglep gyorsan terjed s napjainkban egyik legjobban fejlesztett hkezelsi eljrs. A gzcementls lnyege, hogy a munkadarabokat lgmentesen zrt kemencbe teszik, amelybe gzkeverket bocstanak. A gzzal tlttt kemenct a darabokkal egytt cementlsi hmrskletre melegtik. Melegts kzben a gz cementl hatst nem fejt ki, egyrszt sszettele miatt, msrszt ramls hinyban. A cementlsi hmrsklet elrse

utn a gz sszettelt gy szablyozzk, hogy cementl hatsa legyen, amit erlyes ramoltatssal fokoznak. A gz s a munkadarab kztt vegyi folyamat jtszdik le, amelynek kvetkeztben a gzbl atomos szn szabadul fel, amit az acl fellete megkt. Tovbbi izzts sorn a szn a trgy belsejbe diffundl s sznds felleti rteg kpzdik. A hmrsklet s a gz sszettelnek ismeretben pontosan meghatrozhat az elrt rtegvastagsg elrsre szksges cementlsi id. A munkadarabokat, vagy kzvetlenl a kemencbl edzek, vagy semleges gzkzegben hagyjk lehlni. Ezltal elkerlhet a sznteleneds, vagy revseds. A gzcementls valamennyi eljrs kzl a leggyorsabb, rvid a darabok tfutsi ideje s kicsi a helyszksglet; a bettedzs mechanizlhat, korszer alagtkemenckben a munkadarab cementlsa, edzse, megeresztse folyamatosan, egyszeri tfutssal megvalsthat. A szntartalom s a kregvastagsg olyan szk hatrok kztt tarthat, hogy ez egyetlen ms eljrssal sem valsthat meg. A gzcementls szmos elnye kztt nem utols sorban emltend a gazdasgossga. A munkadarabok mrettl s alakjtl fggen a megtakarts a szemcsben val cementlshoz kpest 30-50 % lehet. Cementls eltt a munkadarabokat majdnem teljesen kszre munkljk, csak un. kszrlsi rhagyst hagynak rajtuk. Ha a felletet csak helyenknt akarjk krgesteni, a cementlni nem kvnt felletrszeket olyan vdbevonattal burkoljk, amely megakadlyozza a cementl gzok thatolst. A vdbevonat lehet pp, amivel a darabot krltapasztjk (agyag, talkum s vzveg keverk), vagy galvanikus rzbevonat. Olyan esetekben, amikor a vdrteg elksztse krlmnyes (pl. nagymret tengelyeken, fogaskerekeken), a felleteket a bettrteg vastagsgnl nagyobb rhagyssal ksztik el. Ezt a rhagyst cementls utn de mg edzs eltt lemunkljk. Sban val cementlskor nincs szigetelsi lehetsg, ezrt a nem cementland felleteket rhagyssal kell megmunklni.

58. bra Cementls utni edzsi mdok

Cementls utn, a kopsllsg biztostshoz szksges felleti kemnysg elrse vgett, az aclt edzeni kell. A bettedzett acl krge kopsll, magja szvs. A cementls utni edzsi mdokat vzlatosan tnteti fel az