Krzysztof Czerwiec

Nr indeksu: 153325

Wydział: Mechaniczny

Kierunek: Mechatronika

Rok: 2008/2009

Laboratorium

z Materiałoznawstwa

i Obróbki Cieplnej

Obróbka cieplno-chemiczna.

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z metodami obróbki cieplno chemicznej.

Wprowadzenie teoretyczne:

W obróbce cieplno-chemicznej mamy do czynienia z 3 składnikami dzięki którym sterujemy procesem, są to temperatura i czas jak w obróbce cieplnej oraz inne pierwiastki pozwalające nam uzyskać inne właściwości fizyczne.

Do obróbki cieplno-chemicznej zaliczamy:

• Nawęglanie-jest to dyfuzyjne nasycanie stali węglem, dzięki temu zabiegowi zwiększa się ilość węgla w stali a co za tym idzie jej hartowność, czyli zdolność do tworzenia struktury martenzytycznej. Nawęglanie możemy przeprowadzać w ośrodkach stałych ciekłych i gazowych. Z nawęglaniem wiąże się taki termin jak potencjał węglowy atmosfery, jest to zdolność do nawęglania żelaza do określonej zawartości węgla na powierzchni.

• Azotowanie-jest to nasycanie warstwy wierzchniej azotem, w wyniku czego uzyskuje się dużą twardość i odporność na zmęczenie. Największym problemem jest tutaj utrzymanie azotu jako wolnego atomu po to by mógł reagować ze stalą. Procesu tego także nie możemy przeprowadzić na wszystkich materiałach. Element po azotowaniu nie zmienia swoich wymiarów nie musimy go poddawać żadnej obróbce po tym procesie, część możemy od razu montować w mechanizmie. Jednak jest to proces dość drogi lecz części które zostały poddane azotowaniu wykazują nawet do 400% dłuższą żywotność.

• Azotosiarczkowanie- jest to modyfikacja zwykłego azotowania do atmosfery oprócz amoniaku wprowadza się pary siarki, może być stosowane do narzędzi ale również w warunkach skąpego smarowania. Dzieje się tak gdyż siarka reagując z metalem tworzy na powierzchni siarczki działające jak smar. Przeciwdziałają one zatarciom oraz zgrzewom przeciwzatarciowym. Powstaje wtedy tak zwana para ścierna-jeden materiał jest twardy drugi miękki

Obróbka cieplno-chemiczna jest obróbką powierzchniową dlatego zaliczamy także do niej nakładanie powłok. Najbardziej rozpowszechnioną dawniej metodą nakładania powłok była

metoda galwaniczna- jest to elektrolityczny proces, którego efektem jest uzyskanie na powierzchni metali szeregu powłok różnych rodzajów. Najczęściej galwanizacja odnosi się do praktycznego wykonywania trwale przylegających cienkich powłok metalicznych poprzez osadzanie jednego metalu na innym (np. miedziowanie, niklowanie, chromowanie).

Podczas nakładania powłok niebezpieczeństwem z jakim musimy się liczyć jest osłabnięcie po czasie sił adhezji( wynika ona z oddziaływań międzycząsteczkowych stykających się substancji) dlatego stosuje się powłoki przejściowe które niwelują to zjawisko oraz szereg innych wpływających na powłokę oraz materiał.

Materiał: chrom + N11

Stan materiału: nałożenie powłoki chromu

Struktura: chrom+ stal narzędziowa

Powiększenie:312,5

Trawienie: nital

Materiał:nikiel + miedź+ N11

Stan materiału: nałożenie powłoki niklu i miedzi

Struktura: nikiel+ miedź+ stal narzędziowa

Powiększenie:1000

Trawienie: nital

Materiał:16HG

Stan materiału: po nawęglaniu

Struktura: martenzyt+ bainit+ perlit+ ferryt

Powiększenie:1000

Trawienie: nital

Materiał:SW7M

Stan materiału: po azotowaniu i ulepszaniu cieplnym

Struktura: azotki

Powiększenie:1000

Trawienie: nital

Materiał: stal narzędziowa

Stan materiału: po siarczkoazotowaniu i ulepszaniu cieplnym

Struktura:  +gala prim+ azotki+ materiał rodzimy

Powiększenie:1000

Trawienie: nital

Wnioski:

• Azotowanie pozwala nam na uzyskanie prawie 3 krotnie większej twardości w materiale

• Siarkoazotowanie zapewnia wysoką twardość oraz naturalne smarowanie poprzez warstwe siarczków

• Nawęglanie pozwala nam na uzyskanie większej zawartości węgla na powierzchni a co za tym idzie większej hartowności w materiale

• Podczas nawęglania musimy dokładnie sterować procesem gdyż istnieje niebezpieczeństwo nadmiernego rozrostu ziarna a co za tym idzie zmian właściwości fizycznych po obróbce innych niż oczekiwane

• Nakładanie powłok pozwala nam na uzyskanie ochrony przeciwkorozyjnej na powierzchni ,twardości oraz innych właściwości chemicznych korzystnych dla elementu

• Aby zniwelować niektóre niedogodności powłok jak np. słabe działanie sił adhezji nakładamy kilka powłok tzw. Przejściowych

• Należy pamiętać, że powłoki powodują zmianę wielkości elementu

• Miedź gdyż jest materiałem sprężystym niweluje przejście pomiędzy materiałami

---