TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ

CHEMICKO-TEPELNÉ
ZPRACOVÁNÍ
Základní etapy chemicko-tepelného zpracování

Chemicko-tepelné zpracování
Rovnovážná konstanta
chemické reakce
a, b, y, z - počty molů látek A, B, Y, Z;
c A
, c B
, c Y
, c Z
- koncentrace látek;
p A
, p B
, p Y
, p Z
- parciální tlaky plynů;
Difúze - popis Fickovy
zákony
I. J = - D .(dC / dx)
(J tok - počet atomů prošlých za
jednotku času dn / dt, C –
koncentrace, D - difúzní
součinitel /cm 2 .s -1 /)
II. dC / dt = - D (d 2 C / dx 2 )
- častější - změna koncentrace
v čase - dráha difúze prvku za
dobu t je úměrná √ D.t

Mnohosložkové soustavy
a -difúzní dráhy v ternárním rovnovážném diagramu; b -koncentrační profily;

Mnohosložkové soustavy
s gradientem termodynamické aktivity
Hybnou složkou gradient
termodynamické
aktivity ∇a i
složky i
Svarový spoj - koncentrační profily
uhlíku - po ohřevu na 900 °C,
po žíhání na 650 °C - 6h a
ochlazení na vzduchu.
/m.s -1 / - hustota
transformovaného difúzního toku
složky i; v mi - molární objem složky
i /m 3 .mol -1 /; γ i
- aktivní součinitel
složky i; a D i
- difuzivita složky i;

Objemové CHTZ
Odvodíkování
protivločkové žíhání
žíhání k odstranění
vodíkové křehkosti

Objemové CHTZ
Dynamová ocel (1,6 %C)
Oduhličení
temperovaná litina
s bílým lomem
oduhličovací žíhání
(elektroplechy)

Cementování -
přenos uhlíku

Cementování -
rovnovážné stavy
Neumannův diagram
vliv
složení média
teplota
tlak

Cementování -
nerovnovážné stavy
vliv průtoku CO

Cementování -
cementační oceli
Cementační oceli:
cca 0,2 %C,
vliv legujících prvků

Cementační prostředí
sypké (v prášku)
dřevěné uhlí + aktivátor
- (7 až 20 % BaCO 3
)
vliv teploty a složení atmosféry
BaCO 3
+ C ↔ 2CO + BaO
BaO + CO 2
↔ BaCO 3

Cementační prostředí
kapalné (v soli)
chloridové soli + kyanidy
2NaCN+O 2
= 2NaCNO
4NaCNO
=2NaCN+Na 2
CO 3
+CO+2N
uhličitany alkalických kovů +
karbid křemíku
Me 2
CO 3
= Me 2
O+CO 2
SiC = Si+C Si+CO 2
= SiO 2
+C

Cementační prostředí
plynné
endoatmosféry
z cementační kapaliny
vakuové
v doutnavém výboji

Intenzifikace
cementování
zvýšení teploty ?
zvýšení potenciálu ?
rozdělení
nauhličovacího procesu
sytící (B)
difúzní (C)
zkrácení doby cementace v %

Kalení po cementaci

Nitrocementace
Difúze uhlíku a dusíku
Teploty: 840 - 860°C
Oceli pro nitrocementaci:
cca 0,3 - 0,4 %C,
R m
jádra 1700-2000MPa

Nitrocementace
Výhody
nižší teplota (deformace,
životnost, možnost
přímého kalení)
houževnatá vrstva
Prostředí
tuhé
kapalné
plynné

Nitridace
Přenos dusíku
rovnovážný diagram Fe-N

Nitridace -
rovnovážné a nerovnovážné stavy
Diagram izotermické přeměny
eutektoidní slitiny Fe-N
(2,35 %N)

Struktura nitridační vrstvy
povrchová vrstva nitridů
difúzní vrstva
disperzita a
rozložení
částic
vznik fází při nitridaci pod 590 °C

Nitridační oceli
a -vliv na tloušťku; b -vliv na tvrdost /nitridace 550 °C, 24 h/

Nitridace v plynu

Intenzifikace procesu
úprava
nitridačního
potenciálu
rozdělení
procesu
ultrazvukové pole
vysokofrekvenční ohřev

Nitridace v solných lázních
(Tenifer, měkké nitridování)
2NaCN + O 2
= Na 2
CO 3
+ CO + 2N
2NaCNO = 2NaCN + Na 2
CO 3
+ CO +2N
sůl NS350
teplota 540 až 560 °C

Iontonitridace

Karbonitridace
Účel
Vlastnosti
Prostředí
pevné
solné lázně
plynné

Difúzní sírování
Na 2
SO 3
+ 3NaCN =
Na 2
S + 3NaCNO
Prostředí
solná lázeň
(sulfinizace)
plynné
(sulfonitridace)
580 °C - 2h, 95 %NaCN +
+ 5 %Na 2
S 2
O 3