noolutusviisid ning saavutatavad omadused. Tabel 2. Noolutusliigid ja saavutatavad omadused. Järgnevad arvutuskäigud leidmaks antud võlli kuumutuskestused lahendan Tabel 3 abil, kus on näidatud kuumutuskestused süsinikteraste karastamisel. Kuna tegu on võlliga, kasutan andmeid lähtudes ringi kujust. Tabel 3. Kuumutuskestused süsinikteraste karastamisel. Andmed: Läbimõõt (mm): 40 Karastustemperatuur (C°): ~820 Temperatuur elektriahjus (C°): 800 Kuumutuskestus elektriahjus (mm/min): 1,0 Temperatuur soolavannis (C°): 800 Kuumutuskestus soolavannis (mm/min): 0,25 Temperatuur pliivannis (C°): 800 Kuumutuskestus pliivannis (mm/min): 0,1 6 Lahenduskäik: Leian kogu kuumutuskestuse elektriahjus. mm ∙ min = kogukestus 40 ∙ 1,0 = 40 (min) Leian kogu kuumutuskestuse soolavannis. 40 ∙ 0,25 = 10 (min) Leian kogu kuumutuskestuse pliivannis.
[1] 1.2 Kuumutusviiside kirjeldus ja kuumutamise kestuse valik Karastamise tehnoloogiline protsess koosneb järgmistest etappidest: a) austenisatsioon terase kuumutamine üle faasimuutuse temperatuuri (üle Ac1 või Ac3); b) seisutamine sellel temperatuuril, et tagada kogu detailis antud temperatuurile vastava struktuuri tekkimine; c) jahutamine kiirusega, mis on karastatava terase kriitilisest jahtumiskiirusest suurem, et vältida austeniidi lagunemisproduktide (F ja T) tekkimist. [2] Kuumutuskestus oleneb mitmest mõjurist nagu kuumutusviis (elektriahi, soolavann, pliivann) ning ristlõike kujust, läbimõõdust ja paksusest. 1.3 Kuumutustemperatuuri sõltuvus süsinikusisaldusest Süsinikteraste karastustemperatuuri valikul on aluseks Fe-Fe 3C faasidiagrammi teraste osa. Selle järgi võetakse alaeutektoidteraste (0,2-0,8% C) karastustemperatuur 30-50 oC üle faasipiiri Ac3, üleeutektoidterastel (C > 0,8%) 30-50oC üle Ac1. Alaeutektoidteraste
Temperatuuri valimisel lähtutakse soovitud kõvadusest/sitkusest. Suureneb terase sitkus, kuid vähenevad kõvadus ja tugevus. Töö metoodika kirjeldus. 1) Määrata katsekehade keemiline koostis (tabel 4.2) ning mõõta ühel katsekehal (iga terase korral) HRC kõvadus lähteolekus kolmes punktis. Kontrollida kõvadusmõõturi näite etalonplaadiga. 2) Määrata terase keemilise koostise järgi karastustemperatuur (joonis. 5.1) ja katsekeha kuju ning mõõtmete järgi kuumutuskestus (tabel 5.1). 3) Jaotada katsekehad vastavalt karastuskeskkonnale, tulemused tuua tabeli 5.4 kujul. 4) Karastuseks asetada üht marki terasest katsekehad metallist alusplaadil kuumutusahju, pärast seisutusaja möödumist jahutada katsekehad vastavalt tabelile 5.3 vees, õlis ja õhus (normaliseerimine), asetades need selleks keraamilisele plaadile. 5) Mõõta vees karastatud katsekehadel ühel kõvadus kolme jäljega ja teistel ühe jäljega. Kui olulist
Noolutamisel martensiit laguneb ferriidi ja tsementiidi seguks, suureneb terase sitkus, kuid vähenevad kõvadus ja tugevus. Muutused on seotud faasimuutustega kuumutamisel: jääkausteniidi kadumise ja martensiidi lagunemisega. Töökäigu kirjeldus: Määrata katsekehade keemiline koostis Mõõta HRC skaalal katsekehade kõvadus (mõõta kolmest erinevast kohast ja leida keskmine) Määrata terase keemilise koostise järgi karastustemperatuur Katsekeha kuju ja mõõtmete järgi määrata kuumutuskestus Jaotada katsekehad vastavalt karastuskeskkonnale Kuumutada katsekehad ahjus Jahutada ahjust tulnud katsekehad vastavas keskkonnas Määrata karastatud katsekehade kõvadused Valida nõutav kõvadus ja sellele vastav noolutustemperatuur Noolutada katsekehad Peale noolutamist mõõta kõigi katsekehade kõvadus. Katsetulemused: Karastamine: Terase mark Kõvadus Karastustemp Kuumutuskestus Katsekehade arv Nõutav Saavutatud
Karastustemperatuur (vahemik) leiti kasutades õpikust [2] toodud graafikut. Graafikul on toodud süsinikteraste optimaalsed karastustemperatuurid (viirutatud ala) [2] ja sealt võib lugeda, et 0,4 %-lise C-sisaldusega terase karastustemperatuur on vahemikus 815-846 oC ning 1,25 %-lise C- sisaldusega terase karastustemperatuur vahemikus 730-762 oC. Edasiste etappide lihtsustamise eesmärgil valiti esimese terase karastustemperatuuriks 900 oC ja teisel 800 oC. Kuumutuskestus süsinikterase karastamisel saadi kasutades õpikut [2], tabelit (Tabel 2) ning algandmeid. Arvestades antud mõõtmeid, leitakse kuumutusaja kestus minutites ristlõike mõõtmete iga mm kohta ning seejärel kogupikkuse kohta. Kuumutusviisiks valiti elektriahi, sest see sobib mõlemad terase kuumutamiseks – esimesele terasele vastab (ristlõige ring) kuumutuskestus 0,8min/mm – seega seda elementi tuleb kuumutada 0,8*40
järgnev kuumutus allpool faasipiiri, temperatuuri valimisel lähtutakse soovitud kõvadusest/sitkusest. Karastamisel tekkinud martensiitstruktuur on suure kõvadusega, aga väga habras. Noolutamisel martensiit laguneb ferriidi ja tsementiidi seguks, suureneb terase sitkus, kuid vähenevad kõvadus ja tugevus. Katsetulemused: Tabel 1 Katsekehde C-sisaldus ning karastamistingimused Terase Kõvadus Karastus Kuumutuskestus Katsekehade Nõutav Saavutatud mark, lähteolekus temperatuur min arv kõvadus kõvadus °C karastuskeskkonna HRC HRC C- HRC kohta sisaldus 1)C10 4.25 HRC 900 4:48 Õhk: 30 9
HRC, oleks saadud HRC pidanud arvud liiga HRB suured. Katsekehade C sisaldus ning noolutamise tingimused Terase süsiniku Teoreetiline Noolutustemp. Kuumutuskestus Saavutatud kõvadus sisaldus % kõvadus HRC (+57) HRC C min 0,07 60 210 20 51, 51, 50 0,07 50 360 20 40, 40, 39
Vees3: 65 Märkused: Tegelikult on C0,07 karastustemperatuur 950°C ja aega kulub 2,4 min, C0,76-l 900°C ja 3,6 min ning C0,58-l 900 kraadi ja 5,4 min. Aja kokkuhoiu mõttes karastasime kõiki teraseid 900°C juures ning 5 minutit. Katsekehade C- sisaldus ning noolutamis tingimused Terase süsiniku Nõutav kõvadus Noolutustemp. Kuumutuskestus Saavutatud sisaldus kõvadus % HRC °C min HRC 0,58 55 250 15 51 0,58 40 400 15 50 0,58 32 550 15 45
kadumise ja martensiidi lagunemisega. Karastatud terase kuumutamisel toimub ka karastamisel tekkinud sisepingete vähenemine ja karbiidiosakeste kasv. Kuumutusviiside kirjeldus ja kuumutamise kestuse valik Liiga kõrge karastustemperatuur ja pikaajaline seisutamine sellel põhjustavad austeniidi terakasvu ja pinnakihist süsiniku välja põlemist. Jämedateraline austeniit annab karastamisel jämedastruktuurse martensiidi, mis on peenestruktuursest martensiidist hapram. Kuumutuskestus oleneb mitmest mõjurist ja üldised juhised süsinikteraste puhul saab tabelist. Kuumutustemperatuuri sõltuvus süsinikusisaldusest Mida rohkem sisaldab teras süsinikku, seda suuremad on karastamisel mahumuutused, ning mida madalamal temperatuuril muutub austeniit martensiidiks, seda suurem on oht deformatsioonide, pragude, pingete ja teiste karastusdefektide tekkeks ning seda hoolikamalt peab valima terase jahutamisrežiimi. Jahutamiskeskkonna valik ja
Väikese soojusjuhtivusega teraste korral (kiirlõiketeras) kasutatakse astmelist kuumutust (ühe-või kahekordse eelkuumutusega). Kaardumise vältimiseks peab peeni pikki detaile (võllid, puurid jne) ja õhukesi plaate kuumutama püstasendis, näiteks riputatult. Kuumutuskiirus määrab nõutava temperatuurini kuumutusaja. Süsinikterasest detaili kuumutus sõltuvus kuumutusviisist, kuumutustemperatuurist ja detaili kujust on esitatud tabelis 1. Tabel 1: süsinikterasest detaili kuumutuskestus Kuumutusviis Kuumutustemp. Kestus min detaili ristlõike mõõtmete 1 mm kohta kraadides Ümar Ruut Plaat 600 1,6 2,4 3,2 Elektriahi 800 1,1 1,7 2,2 900 0,8 1,2 1,6
annaabi.ee 
