Poboljšanje

Poboljšanje

toplotna obdelavaPOBOLJŠANJE = KALJENJE + POPUŠČANJE

POBOLJŠANJE V TALNIH PEČEH DO VELIKOSTI Φ 1000 x 2000 mm

V večini primerov po kaljenju izdelke ponovno segrevajo do 200°C ter jih nato ohlajajo počasi do sobne temperature. To je nujno potrebno pri kaljenju legiranih jekel v martenzitni stopnji. Namen takega segrevanja je zmanjšati nastale termične napetosti. Pri tem jeklih so te napetosti tako velike, da je lahko veliko izdelkov (zaradi nastalih razpok, deformacij in porušitev) neuporabnih. S takojšnjim popuščanjem se učinek notranjih napetosti bistveno zmanjša. Ta toplotna obdelava se imenuje popuščanje jekel.

Toplotna obdelava pri kateri izdelke po kaljenju popuščajo pri temperaturah nad 100°C imenujemo poboljšanje. Namen poboljšanja je dobiti dobro trdnost in istočasno dobro žilavost izdelkov. Poboljšanje je torej toplotna obdelava, ki je sestavljena iz kaljenja in popuščanja. Izvaja se pri jeklih, ki imajo 0,3 do 0,6%C (ali več). V večini preimerov so ta jekla legirana z Cr, Mo, Co, V, W, Ti in ostalimi. Pri tem imajo legirni elementi različno vlogo. Povečajo trdoto tako, da tvorijo trde in stabilne karbide, vplivajo na velikost kristalnih zrn in izboljšujejo žilavost.
Poboljšanje je zlasti pomembna obdelava pri hitroreznih jeklih.

Glede na temperaturo je popuščanje lahko:

  • nizko do 200°C – martenzitni stopnji
  • srednje v bainitni ali trustitni stopnji
  • visoko v sorbitni ali perlitni stopnji
  • zelo visoko – pri posebnih jeklih

Podajanje temperatur popuščanja ni primerno zato, ker so te temperature za jekla z različno kemično sestavo zelo razlikujejo. Boljše je podajati strukture, ki nastanejo po popuščanju danega jekla. Pri popuščanju, lahko martenzitno strukturo jekel, spremenimo v bainit, trustit, sorbit ali perlit. Pri izbrani temperaturi popuščanja nastane struktura, ki ima znane lastnosti. Z naraščanjem temperature popuščanja, so notranje napetosti vse manjše, trdota pada, žilavost pa narašča.

 
1. Popuščanje v martenzitni stopnji
. Pri popuščanju do 200°C je struktura še vedno martenzitna. Uporablja se po kaljenju in cementiranju ogljikovih jekel. Pri tem popuščanju se dogaja naslednje:

  • po daljšem žarenju se iz martenzita delno izloči ogljik, ki se veže v drobno zrnati cementit.
  • Nastali martenzit se imenuje popustni martenzit

2. Popuščanje v bainitni stopnji je v praksi najbolj pogosti. Bistveno zmanjšanje notranjih napetosti in bainitna struktura je vzrok za povečanje trdnosti in žilavosti. Pri tem se trdota zelo malo zmanjša. Izvaja se pri ogljikovih in nizko legiranih orodnih jeklih.

3. Popuščanje v trustitni in sorbitni stopnji poteka pri temperaturah od 350 do 500°C. Glede na kemično sestavo jekel in izbrano temeraturo, se martenzit spremeni v trustit ali sorbit. Po tem popuščanju je trdota bistveno manjša, žilavost pa je bistveno večja. Notranje napetosti so odpravljene skoraj popolnoma in je zato trdnost izdelkov zelo dobra. Popuščanje v tej stopnji je primerno za legirana jekla in izdelke, ki morajo imeti dobro trdnost in žilavost.

4. Visoko temperaturno popuščanje

poteka pri temperaturah do 700°C. To popuščanje se uporablja pri dinamično obremenjenih izdelkih, ki morajo imeti zelo dobro trdnost, trdoto in žilavost. V tem primeru so jekla legirana z V, Nb, Ti, Co, W, Mo, Cr in drugimi. Pri teh temperaturah popuščanja, legirni elementi s sproščenim ogljikom, tvorijo zelo trde in stabilne karbide in (ali) nitride. Pri tem je zelo pomembno, da so izločeni karbidi ali nitridi zelo drobni in enakomerno porazdeljeni po celi strukturi. To je možno le v primeru, da so karbidi nastali z ogljikom, ki je bil prisilno raztopljen v martenzitu. Pri normalnem ohlajanju (brez kaljenja in popuščanja) bi nastali karbidi bili bistveno bolj grobozrnati. Pri teh jeklih je tudi delež ogljika prilagojen deležu legirnih elementov. Nekatera jekla dosežejo optimalne lastnosti po večkratnem popuščanju na različnih temperaturah. Pri uporabi bodo izdelki ohranili te lastnosti, vse do temperatur, pri katerih začnejo razpadati nastali karbidi. Iz diagrama je razvidno, da začne trdota občutno padati pri popuščanju v trustitni stopnji (300 do 400°C). Žilavost začne naraščati že v bainitni stopnji. Pri legiranih jeklih te spremembe potekajo nekoliko drugače. V intervalu 200 do 300°C se trdota nekoliko zmanjša, pri višjih temperaturah, začne ponovno naraščati in doseže maksimalno vrednost v temperaturnem intervalu 500 do 800°C. Optimalne temperature popuščanja so odvisne od njihove kemične sestave.

Način segrevanja:

  • kuhanje v vroči vodi
  • v segretem olju
  • v solnih pečeh
  • v pečeh

Temperature popuščanja po kaljenju (°C)

  • 100 do 200 - dinamično neobremenjeni konstrukc. elementi iz ogljikovih jekel po kaljenju in cementiranju.
  • 150 do 300 - ogljikova in malo legirana orodna jekla
  • 500 do 580 - hitrorezna jekla
  • 530 do 670 - posebna jekla za poboljšanje
  • do 700 - utopna jekla

Čas popuščanja je 1 do 3 ure.   Merilna orodja celo do 24 ur.   S tem se doseže boljša  dimenzijska stabilnost.