seminarski rad masinski materijali termicka obrada celika

Download Seminarski Rad Masinski Materijali Termicka Obrada Celika

Post on 18-Oct-2015

135 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

termicka obrada celika

TRANSCRIPT

Visoka kola za primijenjene i pravne nauke Prometej Banja Luka, Knjaza Miloa 10a,

SEMINARSKI RADMASINSKI MATERIJALITERMIKA OBRADA ELIKA

Vujadin Brdan Mr Simo Vidovic TI-27/12

Banja Luka,novembar 2013

SADRZAJ

UVOD..........2I. FAZNE TRANSFORMACIJE U SISTEMU ELEZOUGLJENIK....3 1. Razlaganje pothlaenog austenita..52. Perlitna transformacija....73. Martenzitna transformacija...11II.PROCESI TERMIKE OBRADE ELIKA.....131. Zarenje ....142. Kaljenje.183. Prokaljivost celika234. Nacini kaljenja..265. Otpustanje ................................................................................................29III.TERMOMEHANICKE OBRADE CELIKA..29VI.POVRSINSKO KALJENJE..31V.GRESKE NASTALE U PROCESU TERMICKE OBRADE..33ZAKLJUCAK.36LITERATURA...37

UVOD

Svojstva i ponaanje metala i legura u proizvodnim procesima i u toku eksploatacije zavise od sastava, strukture, naina prerade i termike obrade kojoj mogu biti podvrgnuti. Vana mehanika svojstva kao to su zatezna vrstoa, napon teenja, tvrdoa, ilavost i plastinost mogu se poboljati, kao to smo videli, promenom hemijskog sastava legiranjem, promenom veliine metalnog zrna, ali na njih se moe uticati i promenom strukture i stvaranjem novih faza u procesima termike obrade. Termikom obradom nazivaju se procesi koji se sastoje od zagrevanja do kritinih temperatura, dranjem na tim temperaturama odreeno vreme, a zatim hlaenje odreenim nainom i brzinom. Jedan od najrasprostranjenih primera poboljanja svojstava je termika obrada elika. Promena strukture i stvaranje novih faza u procesu termike obrade elika dogaa se u vrstom stanju, a bazira se na: svojstvu polimorfije eleza, na promeni rastvorljivosti ugljenika i legirajuih elemenata u reetki eleza i na sposobnosti atoma da se difuzno sele na povienim temperaturama. U ovom poglavlju bie razmotrene promene mikrostrukture u sistemu elezo-ugljenik, kao i tehnologije procesa termike, termomehanike i termohemijske obrade elika.

I. FAZNE TRANSFORMACIJE U SISTEMU ELEZOUGLJENIK

Transformacija perlita u austenit pojavljuje se u procesu zagrevanja elika kod mnogih termikih obrada. Prema dijagramu stanja FeFe3C, (sl.1) eutektoidni elik 0,8%C, ima perlitnu strukturu (lamele ferit + cementit). U procesu zagrevanja do temperature AC1[footnoteRef:1] (linija PSK, 727C) rastvara se manja koliina cementita u feritu po liniji PQ. Daljim zagrevanjem preko temperature AC1 na granicama feritne i cementitne faze obrazuju se mala zrna austenita, (sl.1a) u kojima je rastvoren ugljenik. Dalje, ova obrazovana zrna rastu uz stvaranje novih zrna austenita, a proces razlaganja cementita se nastavlja, (sl 1b i c). Proces transformacije perlita u austenit se zavrava kada se bive perlitno zrno ispuni austenitnim zrnima, (sl.1d). Obrazovana zrna austenita nisu homogena u pogledu sadraja rastvorenog ugljenika, pa je potrebno neko dodatno vreme da bi se izvrila homogenizacija austenitnih zrna. Prema tome, transformacija perlita u austenit nastaje usled alotropskih promena reetke eleza , razlaganja Fe3C i difuzije atoma ugljenika. [1: Oznake kritinih taaka pri zagrevanju AC1, AC3 i ACm. Aod francuske rei arratzastoj i Cod francuske rei choffagezagrevanje. ]

Slika1. Deo dijagrama stanja FeFe3C i ematski prikaz obrazovanja austenitnih zrna u procesu zagrevanja.

Zagrevanjem podeutektoidnih elika, strukture ferit + perlit, proces austenitizacije poinje pri dostiza-nju temperature u kritinoj taki AC1 (linija PS, temperatura 727C) perlit transformie u austenit i obrazuje se struktura ferit + austenit. Daljim zagrevanjem ferit se postepeno transformie u austenit i dostizanjem temperatu-re koja odgovara kritinoj taki AC3 (linila GS), struktura elika postaje austenitna.

Pri zagrevanju nadeutektoidnih elika, struktura perlit + cementit, dolazi do analogne transformacije, s tom razlikom to se ovde cementit potpuno transformie u austenit pri dostizanju temperature u kritinoj taki ACm (linija SE). Brzina transformacije feritno-cementitne strukture u austenit, pored temperature zagrevanja, zavisi i od veliine njihovih lamela. to su lamele ferita i cementita tanje, to se bre obrazuju jezgra austenita i proces austenitizacije je bri.

Sadraj ugljenika u eliku takoe ima uticaja na brzinu procesa austenitizacije. to je vei sadraj ugljenika, to se proces bre odvija. Legirajui elementi u eliku: hrom, molibden, volfram, vanadijum i drugi karbidoobrazujui elementi usporavaju proces austenitizacije, zbog tee rastvorljivosti karbida legirajuih elemenata u austenitu. Sadraj rastvorenih legirajuih elemenata u austenitu nije ujednaen. Proces homogeniza-cije austenita, koji sadri legirajue elemente, neto due traje jer je difuzija atoma legirajuih elemenata u reetki Fe znatno sporija u odnosu na ugljenik.

1. Razlaganje pothlaenog austenita(Dijagram izotermalne transformacije austenita)

Razlaganje austenita dogaa se samo na temperaturama niim od 727C (kritina taka Ar12), Za opisivanje kinetike transformacije pothlaenog austenita koriste se eksperimentalno dobijeni dijagrami vremetemperaturastepen razlaganja, ili dijagrami izotermalne transformacije pothlaenog austenita, tj. razlaganja austenita pri konstantnoj temperaturi. U literaturi ovi dijagrami su poznati pod nazivom TTT (timetemperaturetransformation). Za izuavanje procesa izotermalne transformacije austenita potrebno je uzorke elika zagrevati do temperatura koje odgovaraju stabilnom austenitu (iznad kritine take), a zatim brzo hladiti do temperatura koje su nie od kritine take Ar1, tj. do temperatura na kojima se obavlja transformacija austenita na pr. 600C, 500C, 400C itd., i drati uzorke elika na tim temperaturama razliito vreme, tj. do potpune transformacije austenita. Proces transformacije austenita na konstantnoj temperaturi moe se prikazati eksperimentalno dobije-nom krivom, (sl.2), na osnovu koje se moe oceniti koliina transformisanog austenita u zavisnosti od vremena koje je proteklo od poetka hlaenja pothlaenog austenita. U toku nekog vremenskog intervala, od poetka procesa pa do take P, kako se to vidi na slici 2, ne dolazi do transformacije austenita. Ovo vreme naziva se inkubacioni period. Po isteku ovog perioda poinje transformacija austenita u feritnocementitnu strukturu. Tokom vremena koliina transformisanog austenita raste. Potpuna transformacija austenita zavrava se po isteku nekog vremena (taka K). Prema tome, moemo zakljuiti da je za transformaciju austenita u feritnocementitnu strukturu na nekoj konstantnoj temperaturi potrebno da protekne neko odreeno vreme. Na osnovu eksperimentalnih krivih dobijenih ispitivanjem za vie temperatura pothlaivanja t1, t2, t3 ... tn, moe se konstruisati dijagram izotermalne transformacije austenita ili TTT dijagram.

Slika.2. Eksperimentalno dobijene krive izotermalne transformacije austenita u perlit (ferit + cementit), za ugljenini elik sa 0,8%C u funkciji vremena i temperature.Vreme poetka transformacije (take P1, P2, P3 ... Pn) i vreme zavretka transformacije (take K1, K2, K3 ... Kn), za svaku temperaturu prenesemo na dijagram, tako to na apscisnu osu nanosimo vreme u logaritamskim koordinatama (ln), a na ordinatu temperaturu na kojoj se odvija transformacija u C. Take P (vreme poetka transformacije) i take K (vreme zavretka transformacije) za svaku ispitivanu temperaturu transformacije austenita prenesu se na odgovarajuu temperaturu u dijagramu, a zatim take P1, P2, P3 ... Pn spojimo, dobijamo krivu u dijagramu koja odreuje poetak transformacije austenita. Isto to uradimo i sa takama zavretka transformacije take K1, K2, K3, ... Kn, i tako dobijamo krivu na dijagramu koja odgovara zavretku transforma-cije austenita, (sl 3a).a) b)Slika 3. (a) ema konstruisanja dijagrama izotermalne transformacije austenita eutektoidnog elika; (b) Dijagram izotermalne transformacije austenita eutektoidnog elika (0,8%C), TTTdijagram.Meuoblast poinje od kolena krive (~550C) i protee se sve do temperatura poetka martenzitne transformacije Mp. Ova oblast transformacije pothlaenog austenita svojstvena je perlitnoj (difuziono seljenje atoma ugljenika), kao i martenzitnoj (bezdifuzioni proces) transformaciji. Kao rezultat transformacije pothlae-nog austenita dobija se struktura koja se naziva beinit. Martenzitna oblast poinje od temperature poetka martenzitnog preobraaja, a pothlaeni austenit bezdifuziono se transformie u martenzitnu strukturu (sl.3b).

2. Perlitna transformacijaPerlitna transformacija pothlaenog austenita obavlja se u temperaturnom intervalu od kritine take A1 do kolena krive (~550C) i ima kristalizirajui karakter, a zapoinje po difuzionom mehanizmu. Pre transforma-cije atomi ugljenika bivaju istisnuti iz reetke Fe. Istisnuti atomi ugljenika jedine se sa elezom i obrazuju jedinjenje Fe3Ccementit. Prvo formirana jezgra cementita izdvajaju se na granicama austenitnih zrna i slue kao centri kristaliza-cije. Rast jezgara cementita proizlazi na raun difuzije atoma ugljenika iz okolnog austenita. Delovi austenitnog zrna, koje okruuju obrazovane lamele cementita, kad dovoljno osiromae ugljenikom transformiu se u ferit, tako se naporedo sa stvaranjem lamela cementita stvaraju i lamele ferita, (sl.4a). Na ovaj nain se u austenit-nom zrnu formiraju kolonije lamela ferita i cementita, koje se vremenom poveavaju u duini (lokalni rast), a njima se prikljuuju nove lamele paralelno ve stvorenim (boni rast), (sl.4b).

Slika 4. ematski prikaz formiranja perlita iz austenita; pravac difuzije atoma ugljenika pokazan je strelicama,Ovakav rast kolonija lamela ferita i cementitaperlitno zrno, traje sve do naslanjanja na susedna perlitna zrna, i odvija se sve do potpune transformacije austenitnog zrna u perlitna zrna (sl.4). Veliina perlitnih zrna je manja ukoliko je manje zrno pothlaenog austenita, i ukoliko je vei stepen pothlaivanja. to je temperatura na kojoj se obavl