autorizirana predavanja iz područja materijala - FSB - Sveučilište u ...

Materijali i proizvodni postupci Ak.god. 2012/2013s rešetkom γ-željeza) nastaje martenzit (mikrostrukturna faza s prostorno centriranomtetragonskom rešetkom). Za zakaljivanje čelika trebaju biti ispunjeni slijedeći uvjeti:1. Postojanje mikrostrukturne pretvorbe ferita (F) u austenit (A) i obrnuto (čelici bez ovepretvorbe ne mogu se zakaliti, npr. visokolegirani feritni ili austenitni čelici).2. Čelik mora sadržavati (dogovorno) najmanje 0,35 % C da bi dovoljan broj kristalnihrešetki γ-željeza otopio atom ugljika.3. Čelik treba ugrijati u austenitno područje dijagrama stanja (monofazno ili dvofazno)na optimalnu temperaturu austenitizacije.4. Austenitizirani čelik treba dovoljno intenzivno hladiti kako bi se spriječila difuzijaatoma ugljika u pothlađenom austenitu i ostvarilo njihovo prisilno zadržavanje unovonastaloj kristalnoj rešetci martenzita.Ugrijavanje do potrebne temperature austenitizacije može se izvesti prijenosom topline napovršinu predmeta (npr. u komornim pećima ili solnim kupkama) ili stvaranjem topline usamom predmetu (npr. elektro-otpornim ugrijavanjem. Odvođenje topline iz predmeta prigašenju može se izvesti na različite načine o kojih je uobičajno uranjanje predmeta u vodu,ulje za kaljenje ili hladniju solnu kupku. Način gašenja ovisi o vrsti i kemijskom sastavučelika, dimenzijama predmeta i postupku kaljenja (kaljenje cijelog predmeta ili samo kaljenjepovršinskog sloja).Austenit je jedina faza iz koje u čeliku može nastati martenzit. Pri tome udio i rasporedugljika, kao i veličina austenitnog zrna uglavnom određuju mehanička svojstva imikrostrukturu martenzita. Austenitizacija je difuzijski proces koji započinje iznadtemperature A 1 . Za njegovo napredovanje osim topline dovedene ugrijavanjem nužno je iodređeno vrijeme za pretvorbu F/A i postizanje ujednačenog sadržaja ugljika u austenitu . Zapostizanje mikrostrukture martenzita najviše tvrdoće treba paziti da temperaturaaustenitizacije ne bude previsoka i da trajanje držanja na njoj nije predugo.Podeutektoidni ugljični čeliciUgrijavanjem podeutektoidnog čelika na temperaturu ispod A 1 ne stvara se austenit, tako danema pojave martenzita nakon gašenja. Ugrijavanjem na temperaturu između A 1 i A 3 postižese mikrostruktura A + F. Gašenjem dolazi do pretvorbe A → M pa se kaljena mikrostrukturasastoji od smjese (tvrdog) martenzita i (mekanog) ferita. Ove dvije, po svojstvima bitnorazličite faze, imaju nisku dinamičku izdržljivost i duktilnost, pa ih pri kaljenju trebaizbjegavati. Tek ugrijavanje ovih čelika iznad A 3 temperature daje 100 %-tni austenit kojinakon gašenja može dati 100 %-tni martenzit. Ugrijavanje iznad A 3 temperature ne smije bitiprevisoko jer s povišenjem temperature dolazi do nepoželjnog rasta zrna i opasnosti oddeformacija i pukotina, uz povećanu opasnost od razugljičenja i oksidacije površine. Stoga jepreporučljiva optimalna temperatura austenitizacije podeutektoidnih čelika (slika 42):ϑ a = A 3 + (30 ...70 °C) (31)Nadeutektoidni ugljični čeliciZa nastanak austenita pri kaljenju nadeutektoidnog čelika isti treba ugrijati na temperaturuiznad temperature A 1 . U području Fe-C dijagrama između temperatura A 1 i A cmmikrostruktura čelika se sastoji od austenita i sekundarnog karbida (K"). Gašenjem do sobnetemperature ostvaruje se pretvorba A → M + A z , a postojeći sekundarni karbid (K") ostajenepromijenjen. Manji udio zaostalog austenita pri tome neće značajno smanjiti prosječnu(visoku) tvrdoću čelika. Prisustvo sekundarnih karbida pri kaljenju čelika povoljno je i zbognjihovog djelovanja na usporavanje rasta austenitnog zrna. Ugrijavanje nadeutektoidnogugljičnog čelika iznad temperature A cm uzrokovalo bi rast austenitnog zrna i kasniji nastanakgrubozrnatog martenzita, uz povećanje udjela zaostalog austenita, te opasnost od oksidacije i35