Kalení

[editovat] Definice

Kalení je tepelné zpracování kovů, při kterém se z kalící teploty materiál prudce ochlazuje. Tím získává lepší mechanické a fyzikální vlastnosti. V případě oceli dochází k vzniku přesyceného tuhého roztoku uhlíku v železe (tzv. martenzitu). Ten je charakteristický jemnou strukturou.

Kalení je tepelné zpracovaní, spojené se vznikem nerovnovážné struktury. Je prováděno jak u nástrojových ocelí, tak u ocelí konstrukčních, a to pro zlepšení určitých mechanických vlastností. Kalením se dosahuje u součástí vysoké tvrdosti a odolnosti proti opotřebení. Tyto vlastnosti jsou spojeny se vznikem nerovnovážné struktury MARTENZITU a BAINITU, které jsou požadovány po správném zakalení.

U konstrukčních ocelí je Martenzit výchozí strukturou pro další tepelné zpracování - POPOUŠTĚNÍ - jehož výsledkem je jemná popouštěcí struktura SORBIT (výborná kombinace pevnosti, tvrdosti a houževnatosti). Naopak u nástrojových ocelí je Martenzit strukturou konečnou, která právě u těchto ocelí zajišťuje vysoké hodnoty tvrdosti a houževnatosti. Jemnost, resp. zrnitost je závislá od rychlosti ochlazování, ale i dalších faktorů (nečistoty v kovu atd.). Čím je rychlost vyšší, tím je struktura jemnější. Kalící teplota je nižší než teplota tavení kovu a je závislá na obsahu uhlíku.

V případě, že se ochlazuje tekutý kov extrémně vysokou rychlostí, nestihnou se v kovu vytvořit zárodečná centra a kov tuhne jako amorfní, tzn. bez krystalické struktury. Takovéto vysoce nestabilní kovy se nazývají též kovové sklo.

[editovat] Základní pojmy

kalitelnost - je schopnost materiálu dosáhnout zákalné struktury. Je zásadně ovlivněna obsahem uhlíku. Jako kalitelné jsou označovány oceli s obsahem uhlíku nad 0,35%, kdy lze již zaručit vznik zákalné struktury. U legovaných ocelí se obsah uhlíku potřebný k zakalení mírně snižuje a to díky přísadám legujících prvků v oceli.

prokalitelnost - je schopnost oceli dosáhnout tvrdosti, odpovídající jeji kalitelnosti v určité hloubce pod povrchem kalené součásti. Lze ji jednoduše ověřit Jomminiho čelní zkouškou prokalitelnosti.

zakalitelnost - je nejvyšší dosažitelná tvrdost oceli, která je dána především tvrdostí Martenzitu (která je ovlivněna obsahem uhlíku v oceli, se zvyšujícím se obsahem tvrdost Martenzitu stoupá.)

[editovat] Kalící prostředí

při kalení potřebujeme ocel ochlazovat kritickou rychlostí volba kalícího prostředí závisí na kalitelnosti a prokalitelnosti:

• voda - nenáročné a levné kalící prostředí, nejintenzivnější kalící prostředí, dosahuje se zde nadkritických rychlostí ochlazování, které jsou nutné pro vznik martenzitické struktury, během ochlazování součásti ve vodní lázni dochází k vytvoření tzv. parního polštáře na povrchu kalené součásti, který značně omezuje účinnost ochlazování, proto je doporučeno součástí ve vodní lázni pohybovat, aby byl negativní účinek parního polštáře omezován, další možností jak předcházet vzniku parního polštáře je vhodnou přísadou prvků, které vznik parního polštáře omezují (kyseliny, soli, hydroxidy), nevýhodou tohoto kalícího prostředí je vznik velkých pnutí v zakalené součásti

• oleje - mírnější kalicí prostředí ochlazování 10x menší než voda, minerální oleje teplota 50°C, za provozu olej stárne filtrace, výměna

• roztavené solné lázně - plynulé ochlazování dosáhne se nejmenšího vnitřního pnutí

• vzduch - se kalí pouze samokalitelné oceli tř. 19, pro zvýšení se vzduch dmýchá pod tlakem 10kPa

• roztavené kovové lázně - používáme jen v některých případech, podobné vlastnosti jako solné lázně

Tento technologický článek je příliš stručný nebo neobsahuje důležité informace. Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte.