J . V ř e š ť á l , J . S o p o u š e k , P . B r o ž ú l o h a
/1/
1a-b
1.a. Chemicko tepelné zpracování materiálů
Podstatou chemicko-tepelného zpracování kovů je difúzní obohacování povrchových vrstev
kovů při zvýšené teplotě zvoleným prvkem, který jim dodává některé důležité vlastnosti,
zvláště tvrdost, odolnost proti opotřebení, únavě a korozi. Nejběžnější je sycení povrchu kovů
uhlíkem, dusíkem nebo jejich kombinacemi. Sycení může probíhat z plynné fáze (účinná atmosféra)
nebo z kapalné fáze (solné lázně). Tato prostředí se volí proto, že poskytují za zvýšené teploty
požadovaný prvek v atomárním (reaktivním) stavu. Chemicko-tepelným zpracováním lze vytvářet
hrubší vrstvy, které se dále tepelně zpracovávají kalením a popouštěním (cementování,
nitrocementování) nebo tenké vrstvy, mající požadované vlastnosti přímo (nitridování,
sulfonitridování).
Při nauhličování s použitím metanu (CH4) se využívá vysoké aktivity uhlíku v atmosféře metanu:
C + 2 H2 ↔ CH4 aC = 1/K (pCH4 / p2
H2 ) ln K = 10706 /T - 12,06.
ÚKOL: Cílem práce bude vytvořit na povrchu měkké konstrukční oceli (12010) vrstvu
obohacenou uhlíkem do eutektoidní nebo slabě nadeutektoidní koncentrace.
POTŘEBY A CHEMIKÁLIE : Trubková horizontální pec, vzorky ocelí, termočlánky, citlivý
voltmetr, tlaková láhev s metanem (CH4), metalografická bruska, brusné papíry, leštidlo
Nital (2%HNO3 v etanolu), metalografický mikroskop s výstupem na digitální fotoaparát.
POSTUP: K nauhličení vzorku bude použito metanu (CH4) při teplotě, odpovídající
austenitické struktuře vzorku při (900 o
C). Po nauhličení bude vzorek zakalen do vody a na
příčném řezu provedena metalografická analýza (broušení, leštění, leptání, pozorování) vzniklých
struktur. (Za optimálních podmínek by se měla za 2 hodiny nauhličování při 900 o
C vytvořit
nauhličená vrstva tloušťky 0,5 mm.) V době, věnované nauhličování, připravíme pro porovnání
metalografické obrazy výchozí struktury ocele 12010 a ocele s vyšším obsahem uhlíku (12060).
ZPŮSOB VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ: Výchozí stav oceli 12010 a její stav po nauhličování
900o
C/2hod/CH4 dokumentujeme metalograficky. Využitím různých zvětšení
metalografického mikroskopu odhadneme tloušťku nauhličené vrstvy a porovnáním
s metalografickými snímky ocelí 12010 a 12060, odhadneme koncentraci uhlíku v nauhličené
vrstvě.
PROTOKOL: V protokolu uvedeme fázový diagram soustavy Fe-C, postup nauhličování a
vyhodnocování, odhad tloušťky nauhličené vrstvy a odhad koncentrace uhlíku v nauhličené
vrstvě. Doložíme snímky struktur.
?
ú l o h a J . V ř e š ř á l , J . S o p o u š e k , P . B r o ž
/2/
1a-c
Výchozí struktura oceli 12010
Struktura oceli 12010 po nauhličování: 900o
C/2hod/CH4