õppeaines „Materjaliõpetus“ TE.0244 Tootmistehnika eriala TA BAK 1 Üliõpilane: “…..“ ................. 2015. a .............................. Sander Kukk Juhendaja: “…..” ................. 2015. a .............................. Kaarel Soots Tartu 2015 ÜLDMÕISTED Karastamine - terase kuumutamine üle faasimuutuste piiri, hoidmine nimetatud temperatuuril ning sellele järgnev kiire jahutamine. Jahutatakse tavaliselt vees, õlis või õhus. Karastamisprotsessi kasutatakse terase tugevuse ja kõvaduse (konstruktsiooniterased) või kulumiskindluse ja kõvaduse (tööriistaterased) tõstmiseks. Karastamisel kõvadus, tugevus ja kulumiskindlus suurenevad ning sitkus väheneb. Lisaks tekivad materjalis sisepinged. Karastamise protsessi juures on kolm põhilist faasi:
(soolavannis,vees,õlis) 4.Noolutamine-karastamisele järgnev kumutus allpool faasipiiri Ac1,jahutus- kiirus pole määrav. Terase kõvadus tasakaaluolekus sõltub otseselt terase süsinikusisadlusest, kuid ei ületa 330...350HB.Terase tugevuse,kõvaduse,elastsuse tõstmise üks viis on karastamine. Karastamine - termilise töötlemise viis, mille tulemusena saadakse ebastabiilne martensiitstruktuur. Karastamise tehnoloogiline protsess: 1. Terase kuumutamine üle faasimuutuste temperatuuri. 2. Seisustamine sellel temperatuuril, et tagada kogu detailis antud temperatuurile vastava struktuuri tekkimine. 3. Jahutamine kiirusega, mis on karastatava terase kriitilisest jahtumiskiirusest suurem, et vältida austeniidi lagunemisproduktide (F+T) tekkimist. Praktikas kasutatakse põhiliselt kolme noolutusviisi: 1. Madalnoolutus - viiakse läbi temperatuuril 170...250 °C ja peamiselt tööriistateraste termotöötlemise lõppoperatsiooniks.
teineteises piiratult c. kahekomponentne faasidiagramm, kus komponendid A ja B lahustuvad teineteises piiramatult d. kahekomponentne faasidiagramm, kus komponendid A ja B moodustavad keemilise ühendi Question 5 (10 points) Kangireegel võimaldab määrata... a. kahefaasilistes sulamites faasimuutusi b. näitab polümorfsete muutuste temperatuure c. kahefaasilistes sulamites faasimuutuste temperatuure d. kahefaasilistes sulamites faaside koostist ja koguseid Question 6 (10 points) Millised väited on õiged polükristalse struktuuri kohta? a. polükristallses struktuuris on aatomid järjestatud ideaalselt ja katkematult b. Monoliitsed plokid on eristatavad mikrostruktuuris teradena. c. Polükristalne struktuur koosneb paljudest monoliitsetest plokkidest d. Puhtad metallid on reeglina polükristalsed Question 7 (10 points)
TE.0244 Tootmistehnika eriala TA BAK I Üliõpilane: “…..“ ................. 2015. a .............................. Sander Kukk Juhendaja: “…..” ................. 2015. a .............................. Kaarel Soots Tartu 2015 ÜLDMÕISTED Noolutamine – karastatud terase kuumutamine alla faasimuutuste piiri (727° C), selle seisutamine (vähemalt 1h) ja jahutamine (tavaliselt õhus). Noolutus on termotöötluse lõppoperatsioon, mida kasutatakse sisepingete ja kõvaduse vähendamiseks ning plastsuse ja sitkuse suurendamiseks. Terase karastamisel, mil austeniit muutub martensiidiks, saavutatakse suur kõvadus, mis on ka karastamise eesmärk. Ühelt poolt jahtumisel tekkivate termopingete ja martensiidi tekkest tingitud faasipingete olemasolu, teiselt poolt martensiidi suur kõvadus tingivad
(1392 °C) 2) eutektoidmuutuse temperatuuri A1 ja eutektoidi C-sisaldust 3) ferriidi tugevust ja kõvadust, terase mehaanilisi omadusi, korrosiooni- ja kuumakindlust 4) karbiidse faasi moodustumist 5) terase termotöötlust (austeniiditera kasvu, läbikarastuvust, kõvadust) 12. Terase liigitus kasutusalade järgi 13. Terase termotöötluse põhimoodused : karastamine, noolutamine, lõõmutus, normaliseerimine Lõõmutus terast kuumutatakse üle faasimuutuste temperatuuride Ac1 voi Ac3 järgneva aeglase jahutamisega. · Normaliseerimine- terast kuumutatakse üle faasipiiri Ac3, seisutatakse sellel temperatuuril ja jahutatakse siis õhus. · Karastus- terast kuumutatakse üle faasipiiride Ac1 voi Ac3, seisutatakse sellel temperatuuril ja jahutatakse kiirusega, mis on karastatava terase kriitilisest jahtumiskiirusest suurem. Noolutus- terast kuumutatakse temperatuurideni alates 200 °C, seisutatakse sellel temperatuuril ja jahutatakse.
temperatuur- aeg ja nimetatakse termilise kõveraga. Sõltuvalt lahendatavast ülesandest võivad kõverad olla väga erinevad. Kõveral on kolm osa: kuumutamine, seisutus ja jahutus. Kuumutamine võib olla pidev ja sõltub peamiselt kuumutusseadme võimsusest ja metalli massist. Seisutuse kestus pideval temperatuuril sõltub mitmetest teguritest, neist peamised on kuumutava metalli mass, soojusjuhitavus (legeerterased vajavad reeglina pikemad kuumutamist), metallis tekivate faasimuutuste iseloom ja teised. Olulist mõju avaldab ka kuumutamise temperatuur: kõrgetel temperatuuridel kõik TT protsessid aktiviseeruvad, mis vähendab kuumutamise kestust. Erinevalt kuumutamisest jahutuse käigus temperatuur algul langeb kiiresti, siis aga jahutus aeglustub (nurk 2). Reeglina seisustamise temperatuur saab määrata suhteliselt täpselt, lähtudes metalli keemilisest koostisest, kasutades faasidiagrammi või käsiraamatuid.
mis graafiliselt kujutatakse kõveraga temperatuur- aeg ja nimetatakse termilise kõveraga. Sõltuvalt lahendatavast ülesandest võivad kõverad olla väga erinevad. Kõveral on kolm osa: kuumutamine, seisutus ja jahutus. Kuumutamine võib olla pidev ja sõltub peamiselt kuumutusseadme võimsusest ja metalli massist. Seisutuse kestus pideval temperatuuril sõltub mitmetest teguritest, neist peamised on kuumutava metalli mass, soojusjuhitavus metallis tekivate faasimuutuste iseloom ja teised. Olulist mõju avaldab ka kuumutamise temperatuur: kõrgetel temperatuuridel kõik TT protsessid aktiviseeruvad, mis vähendab kuumutamise kestust. Erinevalt kuumutamisest jahutuse käigus temperatuur algul langeb kiiresti, siis aga jahutus aeglustub. Reeglina seisustamise temperatuur saab määrata suhteliselt täpselt, lähtudes metalli keemilisest koostisest, kasutades faasidiagrammi või käsiraamatuid. Kuumutuse
valmistamisprotsessi lõpuoperatsioonina ja eelkõige kasutatakse seda materjali tehnoloogiliste omaduste parandamiseks. Struktuuri muutmiseks detaili kuumutatakse vajaliku temp.-ni, seisutatakse, kuni toimuvad vajalikud strukt. muutused ja jahutatakse teatava kiirusega.(ON kontrollitav TEMP. ja AJAGA). Põhiviisid: a)lõõmutus- teras kuumutatakse üle srtuktmuutuse tempi ja järgneb aeglane jahutus, et saada püsivam strukt ja kaotada sisepinged, b) karastus- kuumutatakse üle faasimuutuste tmpi ja järgneb kiire jahutus, et saada ebapüsivamat, kuid suure kõvadusega martensiitstrukti, c) noolutus- karastatud terase kuumutamisel alla faasimuutuste tempi, et saada stabiilsem strukt karastuspingete vähendamiseks, d) terase termokeemiline töötlus- detaili pinnakihi keemilise koostise muutmine difusiooni teel, millest tulenevad pinnakihi vajalikud struktmuutused 13. Detaili kuumutus termotöötluseks. Struktuurimuutused kuumutamisel
Terase TT seisneb kuumutamises üle faasipiiride ja järgnevas jahutamises, mil faasimuutused toimuvad kas täielikult, osaliselt või üldse mitte. Sellest tulenevalt eristatakse kahte peamist terase TT moodust: 1) lõõmutamine- kuumutamine aeglase jahutamisega- faasimuutused toimuvad täielikult. Lõõmutamise tagajärjel plastsus suureneb, sisepinged vähenevad, survetöödeldavus paraneb, struktuur peeneneb, lõiketöödeldavus suureneb. Lõõmutus on TT viis, kus terast kuumutatakse üle faasimuutuste temperatuuride A1c , Ac3 ja sellele järgneb aeglane jahutamine tavaliselt koos ahjuga. Aeglane jahutamine peab kindlustama austeniidi lagunemise perliidiks. Lõõmutamine on tavaliselt esmane TT viis, millega kõrvaldatakse kuumtöötluse eelmiste operatsioonide (valamine, sepistamine jne) defektid või valmistatakse struktuur ette järgnevateks operatsioonideks (nt. lõiketöötlemine, karastamine). Lõõmutuse
sekundaarne tsementiit on üleeutektoidses terases tavaliselt heleda võrguna või terakeste ahelana perliiditerade vahel või
nõeltena nende sees.
C-sisal- dusest ja Fe-Fe3C faasidiagrammist lähtudes liigitatakset erased:
- alaeutektoidseiks, C<0,8%, struktuur F+P;
- eutektoidseiks, C=0,8%, struktuur P;
- üleeutektoidseiks, C>0,8%, struktuur P+T''.
Terase termotöötlus
Terase termotöötluse põhimoodused
Lõõmutus terast kuumutatakse üle faasimuutuste temperatuuride A c1 või Ac3, seisutatakse sellel temperatuuril ja
jahutatakse aeglaselt (koos ahjuga). (kuumutamine aeglase jahutamisega faasimuutused toimuvad täielikult),
Rekristalliseeriv lõõmutus kuumutatakse üle Trekr 0,4Ts
- külm(surve)töötlus T
toatemperatuuril Terased ja teraste termotöötlus (TT) Termotöödeldavuse eeldused ning TT liigutus TT eeldused: struktuurimuutus tardolekus; lahustuvuse muutus või faasimuutus tardolekus. TT liigitus: protsessitermotöötlus – terase lõõmutus (rekristalliseeriv, tavalõõmutus); tugevdav TT – terase karastamine (+noolutus). TT põhimoodused Lõõmutus - terast kuumutatakse üle faasimuutuste temperatuuride Ac1, Ac3 (Acm) või üle Trekr järgneva aeglase jahutamisega, tavaliselt koos ahjuga. Aeglane jahutamine lõõmutamisel peab kindlustama austeniidi lagunemise perliidiks. Lõõmutamine on tavaliselt esmane TT viis, mille eesmärgiks on kas kõrvaldada eelmiste kuumtöötluse operatsioonide defekte või valmistada struktuuri ette järgnevateks operatsioonideks. Normaliseerimine - on selline TT viis, mille korral terast kuumutatakse 30..
struktuurimuutustest on terase termotöötluse põhiviisideks: Lõõmutus, mille puhul terast kuumutatakse üle struktuurimuutuste temperatuuride ja järgneb aeglane jahutus (tavaliselt koos ahjuga), et saada püsivamat struktuuri ja kaotada sisepingeid. Ühiseks lõõmutusviisiks on normaliseerimine, mille puhul kuumutusjärgne jahutus toimub seisvas õhus. Karastus, mille puhul terast kuumutatakse üle faasimuutuste temperatuuride ja järgneb kiire jahutus, et saada ebapüsivamat, kuid suurt kõvadust tagavat martensiitstruktuuri. Üheks karastusviisiks on pindkarastus, mille puhul antakse suur kõvaus vaid detaili õhukese pinnakihile. Noolutus seisneb karastatud terase kuumutamises alla faasimuutuste temperatuuri, et saada stabiilsemat struktuuri karastuspingete vähendamiseks.
lõpptoodetel. Termotöötluse abil on võimalik luua sama keemilise koostisega erinevate mehaaniliste omadustega teraseid. Termotöödeldavuse eeldused. - struktuurimuutus tardolekus (kalestunud struktuur) - lahustuvuse muutus või faasimuutus tardolekus Termotöötlus jaguneb kaheks PROTSESSI termotöötlus ja TUGEVDAV termotöötlus Protsessi termotöötlus Lõõmutamine- Lõõmutus (annealing) on niisugune termotöötlemise viis, kus terast kuumutatakse üle faasimuutuste temperatuuride Ac1, Ac3 (Acm) või üle Trekr järgneva aeglase jahutamisega, tavaliselt koos ahjuga. Lõõmutuse peamine eesmärk on vajalike omaduste tagamine terase ümberkristalliseerimise ja sisepingete kaotamise tagajärjel. Normaliseerimine- Normaliseerimine on selline termotöötluse viis, mille korral terast kuumutatakse 30...50 °C üle faasipiiri Ac3 (Acm), seisutatakse sellel temperatuuril ja jahutatakse siis õhus. Normaliseerimise tulemusel vähenevad sisepinged ja toimub terase
kineetiline. Taoliste gaaside segus on individuaalsete gaaside rõhk sõltumatu ja additiivne, p1 + p2+ pi = psum. (Daltoni seadus). Universaalne gaasi seadus seob ideaalgaasi rõhu, mahu, temperatuuri ja hulga valemis PV = nRT, kus R on nn. universaalne gaasikonstant. Puhastele ainetele on omased teatud kindlad füüsikalised konstandid, näit. sulamis- ja keemistemperatuur, aururõhk, lahustuvus teatud lahustites, spektraalsed omadused. Need omadused,s.h. faasimuutuste temperatuurid iseloomustavad jõude, mis antud faasis toimivad osakeste vahel Keemisele ja kondenseerumisele suletud nõus on omane dünaamiline tasakaal, mille asend on määratud temperatuuri ja rõhuga anumas. Kui aine muudab oma olekut, siis soojus kas eraldub või neeldub. Vesi temale omaste tugevate vesiniksidemete tõttu on efektiivne soojuse siduja. Viimast omadust iseloomustab aine soojusmahtuvus. 2) Lahused ja dispersioonid
Sellest on ka osaliselt põhjustatud suurte toodete madalamad mehaanilised omadused võrreldes väikeste ja õhukeseseinalistega. Külmsurvetöötlus Külmsurvetöötlus on selline töötlemine, mis viiakse läbi rekristallisatsiooni- ja toatemperatuuri vahel. Mida kõrgem temp seda väiksemate töötlemisvõimsustega saavutatakse vastavad mehaanilised omadused. Teraste lõõmutus Lõõmutus on niisugune termotöötlemise viis kus terast kuumutatakse üle faasimuutuste AC1 ja AC3 või üle rekristallisatsiooni temp'i ja sellele järgneb aeglane jahutamine ahjus. Aeglane jahutamise lõõmutamisel peab kindlustama austenniidi lagunemise perliidiks. Lõõmutamise on tavaliselt esmane termotöötluse viis, mille eesmärgiks on kas kõrvaldada kuumtöötluse eelmiste operatsioonide (valamise, sepistamise jne) defekte, või valmistada struktuuri ette järgnevateks operatsioonideks (näiteks lõiketöötlemiseks või karastamiseks). Üsna sageli on
sageli karastamise eeloperatsioonina. ratuurini Kuumutus 30...50 oC Terase karastus üle faasimuutuste Karastuseks nimetatakse termotöötluse viisi, mille temperatuuri tulemusel saadakse ebastabiilne (mittetasakaalu- t line) martensiitstruktuur, mille kõvadus on suur (kuni 65HRC). Terase tavakarastamine eeldab järgmisi Jäme struktuur Peen struktuur etappe:
annaabi.ee 
