Pozorování a měření tepelně zpracovaných kovů pomocí digitálních mikroskopů
Mezi typické postupy obrábění kovů patří broušení, leštění a lisování. Dalším důležitým postupem zpracování kovů je tepelné zpracování. Tepelné zpracování mění různé vlastnosti materiálů, například pevnost, tvrdost, houževnatost, odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi. Tato kapitola vysvětluje základy tepelného zpracování kovů spolu s příklady, jak je lze pozorovat a měřit pomocí digitálních mikroskopů.
- Co je tepelné zpracování?
- Typické metody tepelného zpracování
- Princip kalení a temperování
- Příklady pozorování a měření tepelně zpracovaných kovů pomocí digitálních mikroskopů
Co je tepelné zpracování?
Tepelné zpracování je sdružením Japan Metal Heat Treatment Association specifikováno jako proces zahřívání kovů do ruda a následného ochlazování. Popisuje je jako techniku obrábění kovů, která zahříváním a ochlazováním zlepšuje vlastnosti kovových materiálů bez změny jejich tvaru. Tepelné zpracování je postup zpracování kovů, stejně jako broušení a tvarování, a mezi měněné vlastnosti patří pevnost, tvrdost, houževnatost, odolnost proti nárazu, odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi, obrobitelnost a zpracovatelnost za studena.
- A: Zahřívání (dokud kov nezčervená)
- B: Ochlazování (dokud zahřátý kov nezčerná)
Typické metody tepelného zpracování
- Kalení
- Toto tepelné zpracování slouží k tvrzení oceli. Typická ocel při zahřátí na cca 700 °C zčervená a její krystalická struktura a vlastnosti se začnou měnit. Této změně vlastností se říká transformace a teplota, při které začne docházet ke změnám, se nazývá transformační teplota. Kalení je metoda tepelného zpracování, která mění krystaly železa na austenit, v němž se při teplotách přesahujících transformační teplotu rozptýlí velké množství uhlíku (tuhý roztok), a při následném rychlém ochlazení vodou nebo olejem je změní na velmi tvrdé krystaly zvané martenzit.
- Žíhání
- Toto tepelné zpracování mění velikost zrn oceli a změkčuje ji. Kov se zahřeje na teplotu cca 50 °C nad transformační teplotou. Poté, co je kov přibližně hodinu ponechán při této teplotě, se v peci pomalu ochladí. Toto zpracování se provádí pro usnadnění broušení při opracování výrobků.
- Normalizační žíhání
- Toto tepelné zpracování modifikuje nerovnoměrné struktury oceli tak, aby byly vhodné pro broušení a lisování. Při zahřátí na teplotu cca 50 °C nad transformační teplotou a následném ochlazení na vzduchu se krystalická zrna zmenší a zesílí.
- Temperování
- Toto tepelné zpracování zmenšuje tvrdost kalených nebo normalizačně žíhaných ocelí a zvětšuje jejich houževnatost. Oceli se zahřejí na cca 500 °C a potom ochladí. V důsledku tohoto procesu je ocel tvrdší a odolnější. Temperování je tepelné zpracování, které obnovuje houževnatost (tuhost) tím, že strukturu martenzitu vrací do stavu, v němž se srážely jemný ferit a cementit.
Princip kalení a temperování
Při pokojové teplotě nabývá ocel formy prostorově centrované krychlové mřížky, kde se atomy nacházejí u každého vrcholu a ve středu krychle.
Po kalení získá ocel formu plošně centrované krychlové mřížky, kde se atomy nacházejí u každého vrcholu a ve středech stěn krychle, a do této formy se roztaví uhlík.
Při rychlém ochlazení se železo pokusí vrátit se do struktury prostorově centrované krychlové mřížky. Protože však už je v ní uhlík, struktura se deformuje a ztvrdne.
- A: Uhlík
Příklady pozorování a měření tepelně zpracovaných kovů pomocí digitálních mikroskopů
Zde jsou nejnovější příklady pozorování a měření tepelně zpracovaných kovů pomocí digitálního 4K mikroskopu řady VHX od společnosti KEYENCE.
