„Cementálás (acél)” változatai közötti eltérés

[nem ellenőrzött változat][nem ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
Effendi (vitalap | szerkesztései)
Effendi (vitalap | szerkesztései)
formázás
1. sor:
'''Cementálás''' (- régi nevén szénítés<ref>A szénítés nyelvújításkori szó, nem tévesztendő össze a szenítés (szenesítés) fogalommal.</ref> - egy olyan [[termokémia|termokémiai]] eljárás, amelynek során kis
széntartalmú, egyébként nem edzhető [[acél]] (C <0,1-0,3%) felületének széntartalmát dúsítják
későbbi (felületi) edzés céljából. A cementálás a betétedzés része.<ref>A cementálást és az azt követő edzést együttesen [[betétedzés]]nek nevezik.</ref>
A cementálás nagy hőmérsékletre hevített széntartalmú közegben történik, melynek során az atomosatomossá vált [[szén]] [[diffúzió|bediffundál]] a cementálandó alkatrész felületébe, megemelve annak széntartalmát - így az acél edzhetővé válik.
A szénben dúsult réteg vastagsága és széntartalma függ aza felhasznált acél minőségétől és a cementálás körülményeitől: általában 0,5 mm és 2 mm közötti szénben dúsult (cementált) rétegvastagságot lehet elérni számottevő szemcsedurvulás nélkül.
alkatrész felületébe, megemelve annak széntartalmát.
A szénben dúsult réteg vastagsága és széntartalma függ az acél minőségétől és a cementálás körülményeitől: általában 0,5 mm és 2 mm közötti szénben dúsult (cementált) rétegvastagságot lehet elérni számottevő szemcsedurvulás nélkül.
 
== Alkalmazási terület ==
Cementálást olyan acélból készült alkatrészeken végeznek, amelyeknél követelmény működés közben a nagy felületi keménység ([[Rockwell-keménység|52-60-65 HRc]])., mint például: dugattyú csapszeg, sebességváltó [[fogaskerék]], bütykös tengely.
A cementált réteg magas széntartalma ellenére lágy, könnyen forgácsolható. A cementált réteg keménységét a cementálást követő [[edzés|edzéssel]] vagy nemesítéssel<ref>Nemesítésnek az edzés és az azt követő megeresztés együttes folyamatát nevezik.</ref>érik el.
 
Cementálást olyan alkatrészeken végeznek, amelyeknél követelmény működés közben a nagy felületi keménység ([[Rockwell-keménység|52-60-65 HRc]]).
A cementált réteg - hőkezelés nélkül - magas széntartalma ellenére lágy, könnyen forgácsolható. A cementált rétegalkatrész nagy felületi keménységét a cementálást követő [[edzés|edzéssel]] vagy nemesítéssel<ref>Nemesítésnek az edzés és az azt követő megeresztés együttes folyamatát nevezik.</ref>érik el.
Cementálással készült jellegzetes alkatrészek: dugattyú csapszeg, sebességváltó [[fogaskerék]], bütykös tengely.
 
== A cementálás módjai ==
* szénben végzett izzítás; A legrégebben ismert és legegyszerűbb technológia, melynek során a cementálandóaz acélt faszénben izzítják. Hátránya a szabályozatlanság, készítőjétől nagy ügyességet és gyakorlottságot kíván, időigényes.
* faszénpor és [[bárium-karbonát]] katalizátor keverékébe ágyazott cementálandó munkadarabot légmentesen lezárják, majd villamos fűtésű kemencében 8-10 órán át 850°C - 950°C-on tartják, melynek során létrejön a megfelelő rétegvastagság.
* folyékony sófürdőben végzett cementálás; A folyékony sófürdőben végzett cementálás lényege, hogy a megolvasztott széntartalmú sófürdőbe ([[Kálium-ferrocianid|sárgavérlúgsó]]) mártott acéltárgynak széntartalmuka sófürdő széntartalma egy részét átadjákátadja.<ref>Smóling Kálmán: Az acélok és a vas hőkezelése</ref>
[[File:Computerised Heat Treatment Furnance.jpg|thumb|Modern, számítógép vezérlésű gázcementáló kemence]]
* gázcementálás; Leggyakrabban metánt vagy metanolt használnak erre a célra. HátrányaA metán hátránya az alkatrészek felületének kormozódásakormozódásában jelentkezik.
 
Az ipari gyakorlatban a legelterjedtebb a gázcementálás, a többi cementálási technológia már csak szórvány jelleggel fordul elő. A gázcementálásgáz- és sófürdős cementálás során nemcsak szén, hanem [[nitrogén]] diffúziója is létrejöhet (karbonitridálás, nitrocementálás), amely tovább javíthatja az acél tulajdonságait.
A gázcementálás
* gyors,
25 ⟶ 24 sor:
* könnyen reprodukálható.
 
== A cementálás előnyei ==
== Cementálható acélfajták ==
* Megfelelő technológia alkalmazásával egyenletes, jó minőségű, szabályozott vastagságú, szénben dúsult réteg érhető el, amely a cementálást követő hőkezeléssel kopásálló, „üvegkemény” felületet és szívós magot képez.
Cementálható minden olyan acél, amelynek széntartalma a cementálás előtt 0,3% alatt van, így például a néhány szerkezeti acél és -acélcső (perselyek készítése). Kifejezetten cementálás céljára kifejlesztett acélfajták a [[betétben edzhető acél]]ok, amelyek ötvöző tartalmuk miatt a cementálást követő edzés után szívós maggal és finomabb szemcséjű cementált kéreggel rendelkeznek.
* Tömeggyártással nagyon olcsón gyártható alkatrészek készíthetőek (pl.például a járműgyártás részére sebességváltó autóiparfogaskerekek).
Természetesen nem minden acél cementálható és nem mindenféle széntartalmú közeggel. A cementálás hatásossága a karbonpotenciáltól függ.
* A technológiával bonyolult alkatrészek is elkészíthetőek: közbenső műveletek (például egyengetés, esztergálás) és utólagos műveletek (edzés, felületkikészítés, köszörülés, tükrösítés, stb.) megfelelő kombinációival.
 
== A cementálás hátrányai ==
=== Karbonpotenciál ===
* többnyire idő- és energiaigényes;
A cementáló közeg karbonpotenciálja azt fejezi ki, hogy a közeg az adott hőmérsékleten a cementálandó munkadarab
* hosszú hőntartási idő miatt aegyes cementálandó acélbanacélfajtákban szemcsedurvulás következhet be;
felületén milyen széntartalmmal (karbontartalommal) tart egyensúlyt. Ha például valamely cementálószernek adott hőmérsékleten a karbonpotenciálja 1%, akkor az 1%-nál kisebb széntartalmú acél ''legfeljebb'' 1%-os karbontartalmúra cementálódik, a nagyobb mennyiségű szenet tartalmazó acél széntartalma viszont 1%-ra dekarbonizálódik (vagyis szenet veszít).
* egyes alkatrészek a cementálást követő edzés során vetemedhetnek (például furatos fogaskerekek, bütykös tengelyek);
A cementáló közeg adott karbonpotenciálja és az acél felületének széntartalma között a kinetikai
* szénvesztés (dekarbonizáció) is kialakulhat. A helyenként, foltokban kialakuló elégtelen széntartalom miatt viszont az alkatrész nem egyenletesen edződik be, lágyfoltosság alakul ki.<ref>Szombatfalvy Árpád: Szerkezeti elemek tervezésének technológiai szempontjai</ref>
feltételektől függően rövidebb-hosszabb idő alatt egyensúly áll be. A felület
* némely technológia melléktermékecementálószer-maradéka veszélyes hulladéknak számít, például a faszenes cementálóközeg a használt bárium-klorid, [[bárium-karbonát]] katalizátor miatt. AHasonló ciánosokokból sófürdőegyre kifejezettenkevesebb veszélyesnekhelyen számíthasználnak ciános sófürdőket.
széntartalmának megnövekedése kémiai potenciálkülönbséget idéz elő a munkadarab belső
* sok esetben nem oldható meg a cementálási hőmérsékletről a cementálást követő edzés, ha például
részeihez képest, ez a diffúzió hajtóereje. Ha a cementáló közegből elegendő utánpótlást kap
** csak az alkatrész egyes felületeinek cementálására van szükség, akkor közbenső forgácsolással távolítják el a szükségtelenül cementálódott felületeket,
az acél felületétől befelé diffundáló atomos szén, akkor bizonyos idő elteltével dinamikus
** karcsúbb kialakítású, a hőtől elvetemedett darab meleg egyengetése szükséges, stb.
egyensúly áll be a közeg karbonpotenciálja és az acél felületének széntartalma között.
Ilyen esetekben az edzési hőmérsékletre való ismételt felfűtés növeli a költségeket.
 
== A cementálás időigénye ==
A cementálás időigénye a cementáló tér (közeg és munkadarab) egyenletes, aránylag lassú felfűtéséből és a tényleges cementálási időből tevődik össze.
* szilárd (faszén+katalizátor) esetén óránként körülbelül 0,1mm szénben dúsult réteg keletkezik., Aamelynek széntartalomszéntartalma 0,7-0,8% körül van. Cementálási hőmérséklet 850°C - 950°C.
* sófürdő alkalmazása esetén 850°C - 870°C-on 30 perc alatt 0,2-0,25mm cementált réteg keletkezik. Efölötti hőmérsékleten mérgező gázok keletkeznek a ciánsók párolgása miatt.
* gázcementálás esetén 930°C - 950°C-on 30 perc alatt 0,3-0,4mm cementált réteg keletkezik.
 
== Cementálható acélfajták ==
== A cementálás előnyei ==
Cementálható minden olyan acél, amelynek széntartalma a cementálás előtt 0,3% alatt van, így például a néhány szerkezeti acél és -acélcső (perselyek készítése). Kifejezetten cementálás céljára kifejlesztett acélfajták a [[betétben edzhető acél]]ok, amelyek ötvöző tartalmuk miatt a cementálást követő edzés után szívós maggal és finomabb szemcséjű cementált kéreggel rendelkeznek, mint az elektroacélok.
Megfelelő technológia alkalmazásával egyenletes, jó minőségű, szabályozott vastagságú, szénben dúsult réteg érhető el, amely a cementálást követő hőkezeléssel kopásálló, „üvegkemény” felületet és szívós magot képez.
Természetesen nem minden acél cementálható és nem mindenféle széntartalmú közeggel. A cementálás hatásossága a karbonpotenciáltól függ.
Tömeggyártással nagyon olcsón gyártható alkatrészek készíthetőek (pl. autóipar).
 
=== Karbonpotenciál ===
== A cementálás hátrányai ==
A cementáló közeg karbonpotenciálja azt fejezi ki, hogy a közeg az adott hőmérsékleten a cementálandó munkadarab
* többnyire idő- és energiaigényes;
felületén milyen széntartalmmalszéntartalommal (karbontartalommal) tart egyensúlyt. Ha például valamely cementálószernek adott hőmérsékleten a karbonpotenciálja 1%, akkor az 1%-nál kisebb széntartalmú acél ''legfeljebb'' 1%-os karbontartalmúra cementálódik, a nagyobb mennyiségű szenet tartalmazó acél széntartalma viszont 1%-ra dekarbonizálódik (vagyis szenet veszít).
* hosszú hőntartási idő miatt a cementálandó acélban szemcsedurvulás következhet be;
A cementáló közeg adott karbonpotenciálja és az acél felületének széntartalma között a kinetikai feltételektől függően rövidebb-hosszabb idő alatt egyensúly áll be. A felület széntartalmának megnövekedése kémiai potenciálkülönbséget idéz elő a munkadarab belső részeihez képest, ez a diffúzió hajtóereje. Ha a cementáló közegből elegendő utánpótlást kap az acél felületétől befelé diffundáló atomos szén, akkor bizonyos idő elteltével dinamikus egyensúly áll be a közeg karbonpotenciálja és az acél felületének széntartalma között.
* egyes alkatrészek a cementálást követő edzés során vetemedhetnek (például furatos fogaskerekek);
* szénvesztés (dekarbonizáció) is kialakulhat. A helyenként, foltokban kialakuló elégtelen széntartalom miatt viszont az alkatrész nem egyenletesen edződik be.<ref>Szombatfalvy Árpád: Szerkezeti elemek tervezésének technológiai szempontjai</ref>
* némely technológia mellékterméke veszélyes hulladéknak számít, például a faszenes cementálóközeg a használt bárium-klorid, bárium-karbonát katalizátor miatt. A ciános sófürdő kifejezetten veszélyesnek számít.
* a betétedzett alkatrész működése közben a cementált réteg túlterhelése esetén a keményre edzett réteg kipattogzik vagy le is válhat. A cementált réteg alatti lágyabb acélmag már nem bírja el a terhelést, kenődik. Emiatt a sérült alkatrész rohamosan elhasználódik<ref>Például fogaskerekek fogai eltűnnek, csatlakozó csapágyfémek kiolvadnak.</ref>
 
== Jegyzetek ==