Warstw powierzchniowa: warstwa materiału ograniczona Obróbka cieplna azotowania: Azotowanie jest ostatnią operacją rzeczywistą powierzchnią przedmiotu obejmującą tą powierzchnie

w procesie technologicznym. Azotowaniu poddaje się przedmioty

oraz części materiału obejmującą tą powierzchnie w głąb

zahartowane i odpuszczone (najlepiej w temp wyższej od temp

powierzchni rzeczywistej która wykazuje zmienne cechy fizyczne i

azotowania). W niektórych przypadkach operacja azotowania może

niekiedy chemiczne w stosunku do cech tego materiału w głębi

być połączona z operacją odpuszczania. Ze względu na grubość

przedmiotu.

warstwy azotowanej, przedmiotów po azotowaniu nie poddaje się

Powłoka: warstwa materiału wytworzona w sposób naturalny bądź

szlifowaniu.

sztuczny albo nanoszona sztucznie na powierzchnie przedmiotu

Zastosowanie azotowania:

wykonanego z innego materiału, w celu uzyskania określonych

Azotowanie jest stosowane do elementów stali węglowych,

właściwości technologicznych lub dekoracyjnych.

wysokostopowych, narzędziowych i konstrukcyjnych, narażonych

Metody wytwarzania warstw powierzchniowych:

podczas pracy na zużycie ścierne, na korozję w środowisku

* mechaniczne: nagniatanie, natryskiwanie dekoracyjne, skrawanie,

wodnym, lub wilgotnej atmosfery.

* cieplno mechaniczne: natryskiwanie cieplne, platerowanie.

Stosowane jest do: - wałów korbowych – korbowodów - matryc

* cieplne: hartowanie, odpuszczanie, wyżarzanie, nadtapianie.

kuźniczych – wierteł - frezów - wrzecion.

* cieplno chemiczne: nasycanie.

Węgloazotowanie

–

polega

na

jednoczesnym

nasycaniu

* elektrochemiczno chemiczne: polerowanie, trawienie, zestalanie

powierzchni stali węglem i azotem w ośrodkach gazowych lub

chemiczne.

ciekłych

* fizyczne: zestalanie fizyczne, osadzanie, implantowanie jonów.

*wysokotemperaturowe – 750-950oC

Przygotowanie

powierzchni

podłoża

przed

obróbką

*niskotemperaturowe – 450-600oC

powierzchniową:

Oczyszczanie

powierzchni,

usunięcie

Elementy poddane węgloazotowaniu wysokotemp. Obrabia się

zanieczyszczeń zgorzelin i innych produktów korozyjnych,

cieplnie w taki sam sposób jak przedmioty nawęglone.

zadziorów, przeszlifowanie przez polerowanie.

Osadzanie elektrolityczne (galwaniczne)- umożliwia otrzymanie Parametry strumienia ściernego:

powłoki z metalu lub stopu w wyniku redukcji; prądem

Kąt nachylenia, kąt rozwarcia strumienia, odległość czyszczonej

elektrycznym jonów metalu powłokowego z roztworu elektrolitów,

powierzchni od końca dyszy, średnica dyszy, prędkość ziaren w

--otrzymane powłoki mogą być jednowarstwowe (0.3 +– 300 um)

strumieniu, prędkość posuwu materiału obrabianego, czas.

lub wielowarstwowe.

Metody chemicznego i elektrochemicznego oczyszczania

–Najczęściej stosuje się chromowanie, niklowanie, miedziowanie,

powierzchni:

srebrzenie, złocenie.

odtłuszczanie:

Charakterystyczne

właściwości

technologiczne

kąpieli

-w rozpuszczalnikach organicznych, najbardziej skuteczne jest

galwanicznych

odtłuszczanie w parach rozpuszczalnika.

* wgłębność kąpieli, * zdolność krycia, * mikrowygładzenie

-w roztworach alkaicznych.

Metoda CVD polega na tworzeniu warstw węglików i azotków

-elektrolityczne.

metali np: chromu, tytanu ze składników atmosfery gazowej. Na

trawienie:

powierzchnie obrabianego przedmiotu. Wytwarzanie warstwy

-trawienie chemiczne: polega na zanurzeniu przedmiotu w

następuje w szczelnym reaktorze, w temperaturze ok. 1000 sc i

odpowiednich roztworach kwasów lub alkaliów które reagują z

wysokim ciśnieniu. Atmosfery gazowe przy których zachodzą

tlenkami znajdującymi się na powieszeni danego metalu.

procesy złożone są najczęściej z lotnego halogenu pierwiastka

-trawienie elektrolityczne: zachodzi w wyniku przepływu prądu dyfundującego oraz węglowodoru, azotu, wodoru lub gazu

elektrycznego. Proces jest prowadzony katodowo luba anodowo

obojętnego np: argonu składniki atmosfery mogą być aktywowanie:

(katodowe: następuje redukcja tlenków metalu za pomocą

cieplnie, plazmą.

wydzielającego się wodoru) (anodowe: na powierzchni metalu

Metoda PVD wykorzystuje zjawiska fizyczne takie jak

zachodzi jego elektrolityczne rozpuszczenie oraz mechaniczne

odparowywanie metali albo stopów lub rozpylenie katodowe w

usunięcie tlenków przez wydzielający się tlen)

próżni, jonizacje gazów i par metali z wykorzystaniem różnych

polerowanie:

procesów fizycznych. Nanoszenie powłok prowadzone jest na

-plerowanie chemiczne: polega na selektywnym rozpuszczaniu

podłożu zimnym albo podgrzanym do temp. 200 do 500 sc podłoże

powierzchni obrabianych elementów.

ma charakter adhezyjny i jest tym silniejsze im czystsza była

-polerowanie elektrolityczne: polega na anodowym rozpuszczeniu

powierzchnia pokrywana.

podłoża w odpowiednio dobranym elektrolicie.

Proces przygotowywania powierzchni:

Termiczne oczyszczenie powierzchni: polega na oczyszczaniu

* chemiczne przygotowywanie

powierzchni najczęściej stalowej. Pokryta śladami korozji i/lub

* jonowe przygotowywanie

zgorzelin poddaje się działaniu płomienia pochodzącego z palnika

W większości przypadków powstanie powłok w procesie PVD

gazowego.

odbywa się w 3 etapach:

Hartowanie powierzchniowe - polega na szybkim nagrzaniu

* uzyskanie par nanoszonego materiału

warstwy wierzchniej przedmiotu do temperatury hartowania i

* transport par na materiał podłoża

następnie szybkim chłodzeniu.

* kondensacja nanoszonego materiału

Hartowanie powierzchniowe umożliwia ograniczenie nagrzewania

PVD i CVD wykorzystywane praktycznie to pokrywania narzędzi

do cienkiej warstwy powierzchniowej i to jedynie w miejscach,

ze stali wysokostopowych, głównie skrawających i do obróbki

które powinny być obrobione cieplnie.

plastycznej. Podstawowymi parametrami procesu wpływającymi na

Nie wywołuje więc dużych naprężeń i odkształceń cieplnych.

strukturę są: temp podłoża, ciśnienie gazu, energia jonów

W zależności od sposobu nagrzewania można wyróżnić następujące

bombardujących.

rodzaje hartowania powierzchniowego:

Metoda PAPVD (PVD + plazma): proces nierównowagowy gdzie

indukcyjne, płomieniowe, kąpielowe, kontaktowe, elektrolityczne

plazma odgrywa ważną role podczas krystalizacji powłoki.

Adhezja - zjawisko silnego i trwałego łączenia się warstw Charakteryzuje się dużą energią kinetyczną cząstek w komorze

powierzchniowych dwóch różnych ciał doprowadzonych do

urządzenia, co daje dobrą adhezje nanoszonej powłoki.

zetknięcia. Przyczyną adhezji jest występowanie sił pomiędzy

W zakresie ochrony stali przed korozją elektrochem. Powłoki

cząsteczkami stykających się ciał.

galwaniczne wykazują własności

Nadtapianie - wygładzanie powierzchni tworzywa, uszczelnianie

* izolujące (powłoki katodowe z metali bardziej szlachetnych od

powłoki metalowej lub niemetalowej lub uzyskanie struktury

podłoża Cr, Cu, Ni.

amorficznej

warstwy

nadtopionej

o

innych

niż

rdzeń

* ekranujące ( powłoki z tych metali w określonym środowisku

właściwościach fizycznych i chemicznych.

wykazują potencjał niższy niż potencjał metalu podłoża.

Natapianie - wykorzystanie grzania laserowego elektronowego lub

Techniki elektronowe: służą głównie do hartowania bardzo

elektroiskrowego w celu naniesienia powłoki metalu (np: Al, Ni), cienkich warstw a także wyżarzania, odpuszczania, oczyszczania i

stopów metali (Cr. Ni), związków metali, ceramiki lub cermetali odgazowania obrabianych powierzchni

na powierzchnie metalu lub stopu o właściwościach innych od

Sposoby doprowadzenia wiązki elektronów do powierzchni:

właściwości materiału podłoża.

* ciągły

Napawanie – odmiana natapiania realizowana przy użyciu

* impulsowy

palników spawalniczych dla pokrycia metalu stopu warstwą spoiwa

Wiązki elektronowe pod względem geometrii dzielimy na

w celu uzyskania powłoki o własnościach:

punktowe, liniowe, pierścieniowe, powierzchniowe.

*zbliżonych do właściwość materiału rdzenia(uzupełnienie metalu

Praktyczne zastosowanie:

zużytych części – regeneracja)

* hartowanie powierzchniowe

*różnych (podwyższanie trwałości eksploatacyjnych)

* nadtapianie

Powlekanie zanurzeniowe: do roztopionego metalu powłokowego

* utwardzanie detonacyjne

zanurza się przedmiot obrabiany, jego temperatura topnienia musi

Zalety: czystość obróbki, precyzyjne komputerowe sterowanie

być wyższa niż temperatura materiału powlekającego.

wiązką,

możliwość

obrabiania

fragmentów

powierzchni

Cynowanie – cyna i jej związki nie są toksyczne i dlatego powłoki przedmiotów o skomplikowanych kształtach, duża wydajność.

cynowe znalazły szeroki zastosowanie w przemyśle spożywczym w

Techniki laserowe - źródłem energii cieplnej jest strumień postaci białej blachy na puszki konserwowe oraz jako pokrycia

promieniowania świetlnego uporządkowany w czasie i przestrzeni

artykułów gospodarstwa domowego, mających kontakt z

emitowane w sposób ciągły lub w postaci bardzo krótkich

żywnością.

impulsów.

Obróbka cieplno chemiczna: polega na zmierzonej dyfuzyjnej

Obróbkę tą stosuje się głównie do zwiększania twardości

zmianie składu chemicznego warstwy powierzchniowej elementów

narzędzi i części maszyn poprzez realizacje następujących grup

metalowych w celu uzyskania odpowiednich ich własności

technologii.

użytkowych, obróbce tej poddaje się zazwyczaj stopy żelaza

* technologia bez topienia powierzchni obrabianego przedmiotu:

elementy z wolframu, tytanu.

- oczyszczanie powierzchni

Adsorpcja: polega na osadzaniu się wolnych atomów z fazy

- hartowanie powierzchniowe

gazowej lub ciekłej na granicy fazy stałej w postaci warstewki o

- odwrotna przemiana martenzytyczna

grubości 1 atomu.

- wyżarzanie

Dyfuzja: aktywowany cieplnie proces zachodzący w skutek ruchu

* technologia z przetopieniem się powierzchni przedmiotu:

atomów w sieci przestrzennej metalu w kierunku stężenia

- hartowanie przetopieniowe

składników.

- natapianie

Pierwsze prawo Ficka J= -D * (dc/dx) ; D=Do*expq/k*t

- nadtapianie (tzw szkliwienie)

Drugie prawo: (dc/dł)=d/dx *[ -D * (dc/dx)]

- utwardzanie udarowe (detonacyjne)

Nawęglanie: polega na nasycaniu warstwy powierzchniowej w

* technologia z odparowaniem powierzchni obrabianego

węgiel podczas wygrzewania obrabianego przedmiotu w ciągu

przedmiotu

określonego czasu w ośrodku zawierającym węgiel atomowy o

Implantacja jonów - proces wprowadzania do ciała stałego ciał

temperaturze nawęglania od 900 do 950 sc, grubość warstwy

obcych dla tego ciała zjonizowanych atomów. Jony mogą być

nawęglonej ok. 0.5 do 2 mm twardość stali nawęglonej chłodzonej

implantowane do ciała stałego w sposób ciągły i impulsowy.

w powietrzu 250 do 300 HB, w celu poprawienia własności stal

poddaje się obróbce cieplnej (hartowanie niskie odpuszczanie).

Obróbka cieplna po nawęglaniu:

Obróbka cieplna stali nawęglonej polega na hartowaniu z

temperatury właściwej dla rdzenia – wyższej od Ac3 – i ponownym

hartowaniu z temp właściwej dla warstwy nawęglonej – wyższej od

Ac1. Nowoczesne stale stopowe do nawęglania umożliwiają

stosowanie jednokrotnego hartowania elementów konstrukcyjnych

bezpośrednio z temp. nawęglania gazowego.

Przedmioty nawęglone i zahartowane poddaje się niskiemu

odpuszczaniu w temp 160-180 w czasie 1,5-2h.

Zastosowanie stali nawęglanych:

- koła zębate

- wałki rozrządów

- sworznie tłokowe

- sworznie kuliste

Azotowanie: polega na nasycaniu warstwy powierzchniowej stali azotem podczas wygrzewania obrabianego przedmiotu przez

określony czas w ośrodku zawierającym wolne atomy azotu.

(krótkotrwałe kilkanaście min kilka godz, długotrwałe kilkadziesiąt

godzin) azotowanie jest stosowanie do stali nie stopowych i

stopowych, maszynowych, narzędziowych narażonych na korozje,

a także do narzędzi skrawających.

www.chomikuj.pl/MarWag987