1
SADRZAJ
1. Tehnologija termičke obrade metala ……………...3
2. Osnovi termičke obrade i karakteristike čelika……4
2.1.Čelik………………………………………..4
3. Procesi termičke obrade čelika ………………. …..5
3.1.Žarenje……………………………………..5
3.2. Kaljenje……………………………………7
3.3. Izbor temperature zagrevanja……………...9
3.4.Unutrašnji naponi u kaljenom čeliku………10
3.5.Otpuštanje………………………………….10
3.6.Poboljšanje…………………………………10
3.7.Termomehaničke obrade čelika……………14
3.8. Površinsko kaljenje………………………..15
3.9. Greške nastale u procesu termičke obrade...17
2
1.Tehnologija termičke obrade metala
1.1.Osnovni pojmovi
Tehnologija termičke obrade metala odnosi se na postupke izmene svojstva materije radnog predmeta u
submikroskopskom, odnosno u atomskom području, npr. Kroz difuziju atoma i izmenu atomske rešetke kao i
kroz hemijske reakcije. Postupci izmene svojstva materije različiti su u odnosu na metale i nemetale, odnosno
za svaki materijal postupak ima svoje specifičnosti i posebno se projektuje. Termičkom obradom se mogu
dobiti odgovarajuća strukturna stanja, tako da se prema potrebi strukturna stanja mogu podešavati.
Termička obrada
je tehnološki proces koji se sastoji iz zagrevanjametala do odredjene temperature,
zadržavanja na toj temperaturi i hladjenja do sobne temperature
Slika 1.1
.
Cilj termičke obrade
metala i legura jeste da se promene neke njihove mehaničke i fizičko-hemijske
osobine, pre svega faznim i strukturnim promenama u čvrstom stanju; te su promene uglavnom funkcija
temperature,vremena.
Uopšteno posmatrano kod tehnologije termičke obrade metala razlikuju se sledeći najvažniji postupci:
Termička obrada bez promene hemijskog sastava: žarenje , normalizacija, kaljenje, otpuštanje,
starenje, obrada prohlađivanjem i dr.
Termička obrada sa promenom hemijskog sastava, tzv termodifuziona obrada: cementacija,
nitriranje, karboni-triranje, boriranje, hromiranje, siliciranje i dr.
Osnovni najuticajniji parametri u procesu termičke obrade su:
-
Temperature(T)
-
Brzina zagrevanja
-
Vreme zadržavanja(t)
4
Čelik je metastabilno kristalizovana Fe-C (Fe-Fe3C) legura sa sadržajem ugljenika manjim od 2,06%.
Dodavanjem volframa, hroma, molibdena, vanadijuma, mangana, nikla, kobalta i drugih metala, pojedinačno
ili u kombinacijama, dobijaju se legirani čelici za specijalne svrhe, izuzetno mehanički, hemijski ili toplotno
postojani. Ako je maseni udeo legirajućih elemenata veći od masenog udela gvožđa, ili se gvožđe nalazi
samo u tragovima, onda ne govorimo o čeliku već o novim tipovima legura.
3.Procesi termičke obrade čelika
Različite mikrostrukture legure železo–ugljenik koje su opisane, mogu se izmeniti procesima termičke
obrade, tj. zagrevanjem i hlađenjem različitim brzinama. Ovi procesi proizvode fazne transformacije koje
imaju veliki uticaj na mehanička svojstva kao što su: čvrstoća, tvrdoća, žilavost i plastičnost. Efekat termičke
obrade zavisi prvenstveno od legure, njenog hemijskog sastava, mikrostrukture, stepena hladne deformacije,
brzine zagrevanja i hlađenja za vreme termičke obrade. Najvažnije termičke obrade kojima se podvrgavaju
čelici su: žarenje, kaljenje, otpuštanje i poboljšanje.
3.1.
Žarenje
Žarenjem se nazivaju termičke obrade u kojima se čelik izlaže povišenim temperaturama u dužem
vremenskom periodu, a posle toga sporo hladi. Nekoliko različitih postupaka žarenja se koristi za
popravljanje svojstava čelika i oni se mogu podeliti na dve vrste:
• postupci žarenja kod kojih ne dolazi do faznih transformacija, a ako i dođe one nemaju presudan uticaj na
konačnu strukturu (difuzno žarenje, rekristalizacija, uklanjanje zaostalih napona) i
• postupci žarenja kod kojih se ostvaruju fazne transformacije u zavisnosti od cilja koji se želi postići
žarenjem (potpuno žarenje, izotermalno žarenje, sferoidizacija i normalizacija).
Bilo koji proces žarenja sastoji se iz tri faze: (1) zagrevanje do određenih temperatura, (2) držanje na tim
temperaturama određeno vreme i (3) sporo hlađenje do sobne temperature. Na slici 3.1. prikazan je deo
dijagrama Fe–Fe3C sa ucrtanim temperaturnim intervalima zagrevanja ugljeničnih čelika u cilju termičkih
obrada žarenjem.
5
Slika 3.1.Temperaturni interveli zagrevanja ugljeničnih čelika u cilju termičke obrade žarenjem
3.1.1.Difuzno žarenje (homogenizacija)
Ovo žarenje se primenjuje za izjednačavanje hemijske neujednačenosti metalnih zrna čvrstog rastvora, tj. za
umanjenje mikrosegregacije kod čeličnih odlivaka i šipki, i to uglavnom kod legiranih čelika. U procesu
difuzionog žarenja zagrevanje se izvodi do visokih temperatura 1100–1200°C jer samo u tom slučaju imamo
potpunije proticanje difuzionih procesa neophodnih za izjednačavanje hemijskog sastava u pojedinim
delovima metalne mase.
3.1.2. Rekristalizaciono žarenje
Rekristalizacionom žarenju se podvrgavaju čelici koji su obrađivani deformisanjem u hladnom stanju i kod
kojih je došlo do deformacionog ojačavanja, tj. do povećavanja svojstava čvrstoće, a smanjenja plastičnosti.
Ovim žarenjem uklanjaju se negativni efekti obrade deformisanjem u hladnom stanju, tj. smanjenje svojstava
čvrstoće i povećanja plastičnosti. Ovaj vid žarenja se primenjuje pre obrade deformisanja u hladnom stanju i
kao međufazna operacija za smanjenje efekata ojačavanja između dve obrade deformisanjem.
Rekristalizaciono žarenje se sastoji od zagrevanja čelika do temperatura od 650–730°C, a koje zavise od
sastava.
3.1.3. Žarenje za uklanjanje zaostalih napona
Ovo žarenje se primenjuje u cilju uklanjanja zaostalih napona koji mogu nastati: (1) u toku obrade
deformisanjem, kao i u toku obrade rezanjem; (2) neujednačenim hlađenjem delova koji se izrađuju na
povišenim temperaturama, kao i u procesima zavarivanja i livenja; (3) faznim transformacijama kod kojih se
hlađenjem stvaraju faze koje imaju različite gustine. Uklanjanje zaostalih napona dovodi do dimenzionalne
stabilnosti, kasnije uklanjanje zaostalih napona u toku rada posle nekog vremena može biti razlog krivljenja
delova. Takođe, smanjuje se sklonost ka stvaranju prslina usled naponske korozije. Žarenje u cilju uklanjanja
zaostalih napona ostvaruje se zagrevanjem do temperatura ispod tačke AC1 da bi se izbegle fazne
transformacije, držanjem na temperaturama dovoljno dugo vreme i konačno sporo hlađenje do sobne
temperature (sl.3.2).
