Predgovor

U knjizi se obrađuju osnove teorije i tehnologije toplinske obradbe čelika te sivog i nodularnog lijeva, a namijenjena je, prije svega, studentima koji se prvi puta susreću s ovom interdisciplinarnom tematikom. Gradivo je prezentirano na način da daje �to potpunije odgovore na osnovna pitanja koja se podjednako pojavljuju budućem konstruktoru ili tehnologu strojarske ili brodograđevne struke u savladavanju potrebnih znanja iz područja toplinske obradbe čelika i �eljeznih lijevova. Uz navedeno, gradivo predstavlja pripremni dio za studioznije proučavanje tehnike izvođenja postupaka toplinske obradbe i in�enjerstva povr�ina budućim stručnjacima koji će se profesionalno baviti projektiranjem i izvođenjem toplinske obradbe metala. Za razumijevanje i uspje�no savladavanje prezentiranog gradiva u knjizi potrebna su osnovna znanja o mikrostrukturi slitina, njihovim svojstvima, faznim pretvorbama i dijagramima stanja slitina. Dijagrami i tablice trebali bi, prije svega, poslu�iti čitatelju u dobivanju orijentacijske slike o pona�anju čelika, sivog i nodularnog lijeva pri toplinskoj obradbi. Za preciznije podatke o čeliku i parametrima toplinske obradbe, potrebnih za odabir čelika i izradu tehnolo�kih procesa postupaka toplinske obradbe čelika i �eljeznih lijevova, čitatelji se upućuju na domaću i stranu literaturu navedenu na kraju knjige.

Pri zavr�noj obradbi rukopisa dragocjene su mi bile primjedbe i sugestije recenzenata prof. dr. sc. Mladena Stupni�eka i prof. dr. sc. Franje Cajnera kojima se ovom prigodom srdačno zahvaljujem. Zahvaljujem kolegi Darku Rodiju, dipl. in�., suradniku na Zavodu za proizvodno strojarstvo, Tehničkog fakulteta u Rijeci i studentu Sergeju Pintaru, demonstratoru iz predmeta Materijali na Tehničkom fakultetu u Rijeci na pomoći pri izradu crte�a. Posebno se zahvaljujem prof. dr. sc. Julijanu Dobriniću i prof. dr. sc. Vladimiru Medici, voditeljima povjerenstava za izdavačku djelatnost Sveučili�ta u Rijeci i Tehničkog fakulteta u Rijeci te uredniku dr. sc. Bo�idaru Matijeviću koji su svojim zalaganjem doprinijeli da knjiga �to prije dođe pred korisnike.

Autor Rijeka, listopad 1999.

Sadržaj

1. Opće spoznaje u svezi s toplinskom obradbom metala 5

1.1. Dijagrami postupaka toplinske obradbe metala 6 1.2. Uvjeti ostvarivanja faznih pretvorbi 8 1.3. Vlastita naprezanja 15 1.4. Osnovni mehanizmi očvrsnuća slitina promjenom 19 mikrostrukture 1.5. Vrste toplinske obradbe metala 21 1.6. Dijagrami ravnote�nih stanja i mogućnosti primjene 24

toplinske obradbe 2. Fazne pretvorbe u čeliku 29

2.1. Utjecaj legirajućih elemenata na ravnote�ne fazne 31 pretvorbe u čeliku

2.2. Tvorba austenita 34 2.3. Pretvorbe pothlađenog austenita 39

2.3.1. Pretvorba austenita u perlit 39 2.3.2. Pretvorba austenita u martenzit 43

2.3.3. Pretvorba austenita u bainit 49 3. Mehanička svojstva i mikrostruktura čelika 53 4. Prikaz faznih pretvorbi pri ohlađivanju čelika pomoću 57 TTT-dijagrama

5. Prokaljivost i zakaljivost čelika 67 6. Popu�tanje čelika 77

6.1. Pretvorbe pri popu�tanju čelika 77 6.2. Promjena mehaničkih svojstava čelika pri popu�tanju 80 7. Mikrostrukturne promjene pri rekristalizaciji 85 8. Osnovni postupci toplinske obradbe čelika 91

8.1. Kaljenje čelika 91 8.2. Pobolj�avanje čelika 93 8.3. Postupci �arenja čelika 95

8.3.1. Rekristalizacijsko �arenje 96 8.3.2. Meko �arenje 97 8.3.3. Normalizacijsko �arenje 98

9. Povr�insko kaljenje 101

9.1. Indukcijsko kaljenje 105 9.2. Plameno kaljenje 111

10. Toplinsko-kemijski postupci obradbe čelika 113 10.1. Cementiranje čelika 113 10.2. Nitriranje čelika 120 10.3. Karbonitriranje čelika 124 10.4. Ostali postupci toplinsko-kemijskog otvrdnjavanja 124

povr�ine čelika 11. Posebnosti toplinske obradbe čeličnog lijeva 127 12. Fazne pretvorbe u sivom i nodularnom lijevu 129

3

12.1. Utjecaj silicija i mangana na ravnote�ne fazne 130 pretvorbe u sivom i nodularnom lijevu

12.2. Raspad karbidne faze � grafitizacija 133 12.3. Ovisnost mikrostrukture sivog i nodularnog 135

lijeva o kemijskom sastavu i brzini ohlađivanja 13. Postupci toplinske obradbe sivog i nodularnog lijeva 139

13.1. �arenje za redukciju zaostalih naprezanja i 142 stabilizacijsko �arenje

13.2. Normalizacijsko �arenje sivog i nodularnog lijeva 144 13.3. �arenje za uklanjanje tvrdih mjesta 145

Grafitizacijsko �arenje 13.4. Meko �arenje sivog i nodularnog lijeva 146 13.5. Pobolj�avanje sivog i nodularnog lijeva 148 13.6. Povr�insko otvrdnjavanje sivog i nodularnog lijeva 154

Literatura 157