46. - 47. Žíhání

Tepelné zpracování oceli Tepelným zpracováním ovlivňujeme mechanické vlastnosti materiálu (pevnost, tvrdost, vrubovou houževnatost a odolnost proti opotřebení). V podstatě lze tepelné zpracování rozdělit na dvě hlavní skupiny: - žíhání (ochlazení je tak pomalé, že nevzniká zákalná struktura), - kalení (ohřev na překrystalizační teplotu a ochlazení jsou tak prudká, že vzniká zákalná struktura). Žíhání oceli Podstata žíhání spočívá v ohřevu materiálu na určitou teplotu, výdrži na této teplotě po určitou dobu a pozvolném ochlazování. Žíhání se dělí na žíhání na měkko, žíhání pro odstranění vnitřního pnutí, žíhání rekrystalizační a žíhání normalizační. o Žíhání na měkko Účelem tohoto žíhání je zmenšení tvrdosti a pevnosti, zlepšení schopnosti ke tváření za studena nebo obrábění. Používá se zejména u nástrojových a u některých konstrukčních legovaných ocelí o Žíhání pro odstranění vnitřního pnutí Používá se ke snížení vnitřního pnutí, které vzniká např. při: - Svařování - Obrábění - Tváření za tepla při dokončovacích teplotách v oblasti Ac3 a Ac1, po nerovnoměrném rychlém ochlazování na vzduchu. Postup: 1. Ohřev je na teplotu 500 až 650°C. 2. Výdrž na teplotě je 1 až 10 hodin, podle velikosti a tvaru součásti. 3. Pomalé chlazení v peci do teplot 250 až 300°C. 4. Dochlazuje se na vzduchu. Vzhledem k požadavku rovnoměrného je účelné použít pec s nucenou cirkulací atmosféry. o Žíhání rekrystalizační Používá se pro obnovu zrn, jelikož se při tváření za studena zrna deformují (např. při tažení plechů atd.) Používá se jako mezioperační žíhání během tváření za studena, obvykle u oceli s nízkým obsahem uhlíku. Jedná se o ohřev nad rekrystalizační teplotu (550 až 700°C). Výdrž na teplotě v závislosti na zpracovávaném polotovaru a technologickém zařízení od desítek sekund až několik hodin. Rychlost ochlazování není rozhodující. Teplota rekrystalizačního žíhání se volí v závislosti na stupni předchozí deformace a na původní požadované velikosti zrna (čím větší je stupeň předchozí deformace, tím nižší je rekrystalizační teplota, aby nedošlo k oxidaci povrchu -> žíhá se v ochranné atmosféře). Při rekrystalizaci jde o regeneraci (obnovení, zotavení) deformovaných zrn beze změny krystalografické mřížky. U překrystalizace dochází ke změnám v krystalografické mřížce. Při malé deformaci oceli za studena s redukcí průřezu (zmenšení průřezu) o 5 až 10 % vede rekrystalizační žíhání zpravidla k nežádoucímu zhrubnutí zrna. Pro obnovení původních tvárných vlastností použijeme normalizačního žíhání. V případech vícenásobného rekrystalizačního žíhání za sebou musíme po určitém počtu cyklů použít normalizační žíhání: - s každým rekrystalizačním žíhání se zjemňuje zrno, - klesne-li velikost zrna pod určitou hodnotu, zhorší se značně tvárnost oceli za studena, - jev se vyskytuje např. u hlubokého tažení na více tahů (např. při výrobě ocelových nábojnic). o Žíhání normalizační Používá se nejčastěji. Jeho cílem je dosažení rovnoměrné a jemné struktury bez vnitřního pnutí a s dobrými mechanickými vlastnostmi. Provádí se téměř vždy u výlisků a výkovků a odstraňuje se jím nerovnoměrnost struktury např. po předchozím tváření. Záleží v ohřevu na teplotě o 30 až 50°C vyšší než Ac3, popř. Acm. Při dostatečně dlouhé výdrži na teplotě se dosáhne homogenního austenit. Ochlazování probíhá na klidném vzduchu. Vznikne poměrně jemnozrnná struktura s vyšší pevností. U tenkých součástí se může ve struktuře vyskytnout i bainit, popř. i martenzit. Tímto žíháním odstraníme nerovnosti struktury vzniklé předchozím tvářením při teplotách pod Ac3 nebo za studena, popř. litím (u odlitků). Použití: Téměř vždy u výkovků a odlitků. Ochlazováním na vzduchu většinou vede ke vzniku vnitřních pnutí (nežádoucí u složitých výkovků a odlitků). Rychlé ochlazování na vzduchu se provádí jen v oblasti rozpadu austenitu, tj. asi do 650°C. Další ochlazování probíhá již v peci. o Izotermické žíhání Slouží ke stejnému účelu jako žíhání na měkko, ale je hospodárnější, protože jsou kratší žíhací doby Austenitizační teplota je těsně nad Ac3, popř. Ac1 Krátká vydrž na teplotě, aby vzniklé austenitické zrno bylo co nejmenší -> nejkratší časy izotermického rozpadu. Volbou teploty izotermického rozpadu austenitu zároveň určujeme výslednou strukturu -> hrubost vzniklého perlitu. Velmi důležitá je rychlost ochlazování na teplotu izotermického rozpadu Čím více se bude postup lišit od izotermického průběhu, tím více se bude skutečný průběh blížit k anizotermickému rozpadu, včetně značného posunu počátku rozpadu k delším časům a k podstatně delším dobám vůbec. Pro úplné využití výhod je nutné, aby co nejvíc odpovídalo izotermickému procesu, protože čistě izotermický pochod je velmi obtížný, jsou zpravidla doby rozpadu až o 200% delší než odpovídá diagramu IRA. Nehodí se pro výše legované oceli. Použití: Střední velikost součástí z nelegovaných a hlavně nízkolegovaných ocelí.