Témata
Reklama

Vliv technologie žárového zinkování

V minulém čísle jsme vám představili experiment, jak jsou původní mechanické, křehkolomové a strukturní vlastností vybraných typů oceli ovlivněny jednotlivými technologickými operacemi procesu žárového zinkování, prováděný na čtyřech typech ocelí. Zde je jeho pokračování, kde se představí i celý závěr daného experimentu.

Experiment vznikl spoluprací Asociace českých zinkoven se společností ArcelorMittal Ostrava a Vysokou školou báňskou - Technickou univerzitou Ostrava. Pro připomenutí uvedeme druhy použitých ocelí. Byly to nízkouhlíková konstrukční ocel typu S235 s nízkým obsahem křemíku (ocel 1), nízkouhlíková konstrukční ocel typu S235 s  obsahem křemíku v Sebistyho oblasti (ocel 2), nízkouhlíková konstrukční ocel Q380TM mikrolegovaná niobem (ocel 3) a nízkouhlíková konstrukční ocel Q460TM mikrolegovaná vanadem a niobem (ocel 4). 

Reklama
Reklama
Obr. 1. Mechanické vlastnosti po jednotlivých operacích u oceli 1 Obr. 2. Mechanické vlastnosti po jednotlivých operacích u oceli 2 Obr. 3. Mechanické vlastnosti po jednotlivých operacích u oceli 3 Obr. 4. Mechanické vlastnosti po jednotlivých operacích u oceli 4

Křehkolomové vlastnosti

Hodnocení odolnosti materiálu proti křehkému porušení je prováděno několika způsoby. Nejjednodušší zkouškou houževnatosti materiálu je zkouška vrubové houževnatosti, známá Charpyho zkouška. Jejím výsledkem je hodnota vrubové houževnatosti KCV (v J.cm-2) a hodnota nárazové práce KV (v J) daného materiálu za definované teploty.

Uvedené vlastnosti jsou mnohem citlivější na změny mikrostruktury než mechanické vlastnosti, a to zejména za nižších teplot. Křehkolomové vlastnosti ocelí 1 a 2 (nízkouhlíkové konstrukční oceli) byly stanovovány za teplot 0 °C a -20 °C. Příslušná norma (ČSN EN 10025-2) předepisuje u těchto ocelí hodnotu nárazové práce KV pro zkušební teplotu 0 °C ve výši nejméně 27 J. Zkušební teplota u ocelí 3 a 4 (mikrolegované oceli) byla -20 °C a -40 °C. Norma SEW 092 předepisuje u těchto ocelí hodnotu nárazové práce KV pro zkušební teplotu -20 °C ve výši nejméně 27 J.

Hodnoty nárazové práce

Hodnoty nárazové práce KV byly u všech zkoušených vzorků výrazně vyšší, než jim předepisují výše uvedené normy, a to dokonce i za nižších teplot (viz tab. 3).

Obr. 5. Křehkolomové vlastnosti po jednotlivých operacích u oceli 1 Obr. 6. Křehkolomové vlastnosti po jednotlivých operacích u oceli 2 Obr. 7. Křehkolomové vlastnosti po jednotlivých operacích u oceli 3 Obr. 8. Křehkolomové vlastnosti po jednotlivých operacích u oceli 4

U oceli 1 byly zjištěny pouze zanedbatelné rozdíly v hodnotách nárazové práce KV i vrubové houževnatosti KCV bez ohledu na tom, po které technologické operaci byl vzorek připraven (viz obr. 5), a to jak za nižší, tak i vyšší zkušební teploty. Normou požadovaná minimální hodnota nárazové práce KV byla u všech vzorků překročena více než dvojnásobně.

U oceli 2 byl průběh křehkolomových vlastností podobný jako u oceli 1. Jejich hodnota není ovlivněna ani jednotlivými technologickými operacemi žárového zinkování ani teplotou zkoušení (viz obr. 6) a normou požadovaná minimální hodnota nárazové práce KV je u všech vzorků překročena téměř čtyřnásobně.

Hodnoty nárazové práce KV a vrubové houževnatosti KCV u ocelí 3 a 4 byly stanovovány za nižších teplot, a proto jsou nižší než u ocelí 1 a 2. Nicméně i zde byla normou požadovaná minimální hodnota nárazové práce KV překročena téměř u všech vzorků více než dvojnásobně. Byly zjištěny větší rozdíly v hodnotách křehkolomových vlastností mezi vzorky odebranými po různých technologických operacích (viz obr. 7 a 8), avšak nebyl zjištěn žádný trend a lze vyslovit předpoklad, že tyto rozdíly jsou způsobeny heterogenitou výchozí struktury oceli a ne technologickými operacemi procesu žárového zinkování.

Obr. 9. Vzhled mikrostruktury oceli 1 ve stavu po válcování Obr. 10. Vzhled mikrostruktury oceli 1 ve stavu po žárovém zinkování Obr. 11. Vzhled mikrostruktury oceli 2 ve stavu po válcování Obr. 12. Vzhled mikrostruktury oceli 2 ve stavu po žárovém zinkování

Heterogenita struktury

Zjištěné rozdíly naměřených hodnot křehkolomových vlastností jsou u všech čtyř sledovaných značek oceli nepatrné, jsou s největší pravděpodobností způsobeny jistou heterogenitou struktury hodnocených vzorků a na základě získaných údajů lze konstatovat, že technologie žárového zinkování nemá žádný vliv na křehkolomové vlastnosti žárově zinkované oceli.

Mikrostruktura

Z charakteru mikrostruktury oceli lze predikovat její vlastnosti, a to zejména z velikosti a orientace zrn a dále pak z podílu a rozložení jednotlivých fází. Velmi důležitá je i homogenita mikrostruktury. Na charakter mikrostruktury mají kromě chemického složení oceli a způsobu její výroby vliv i teplota, rychlost a velikost deformace, rychlost ochlazování a následné tepelné zpracování.

Obr. 13. Vzhled mikrostruktury oceli 3 ve stavu po válcování Obr. 14. Vzhled mikrostruktury oceli 3 ve stavu po žárovém zinkování Obr. 15. Vzhled mikrostruktury oceli 4 ve stavu po válcování Obr. 16. Vzhled mikrostruktury oceli 4 ve stavu po žárovém zinkování

Ze všech zkoušek byly odebrány vzorky pro provedení metalografické analýzy (fotodokumentace, hodnocení velikosti zrna a výskytu jednotlivých fází), tzn. že byla hodnocena mikrostruktura u všech čtyř ocelí po všech pěti sledovaných technologických operacích.

Mikrostruktura u ocelí 1 a 2 (nízkouhlíkové konstrukční oceli typu S235) je tvořena zejména feritem, perlitem a malým množstvím (do 1 %) strukturně volného cementitu. Feritické zrno dosahuje velikosti cca 10-20 μm (jemnější zrno je u povrchu vzorků, hrubší ve středu). Charakter mikrostruktury je po všech technologických operacích i ve stavu po válcování shodný, což znamená, že technologie žárového zinkování nemá na charakter mikrostruktury těchto ocelí žádný vliv, viz obr. 9-12.Mikrostruktura u ocelí 3 a 4 (nízkouhlíkové oceli mikrolegované Nb, resp. V a Nb) je tvořena feritem a perlitem. Feritické zrno dosahuje velikosti cca 5-10 μm (jemnější zrno je u povrchu vzorků, hrubší ve středu). Stejně jako u konstrukčních ocelí platí, že charakter mikrostruktury je po všech technologických operacích stejný a že technologie žárového zinkování tudíž nemá žádný vliv na charakter mikrostruktury těchto ocelí, což je jasně patrné z obr. 13 - 16.

Závěry experimentu

U čtyř značek ocelí bylo provedeno detailní hodnocení vlivu jednotlivých technologických operací procesu žárového zinkování na konečné vlastnosti žárově zinkované oceli. Z tohoto hodnocení vyplynuly následující poznatky.

Mechanické vlastnosti (horní mez kluzu ReH, pevnost Rm a tažnost A5) vybraných ocelí nejsou jednotlivými operacemi technologie žárového zinkování vůbec ovlivněny. Zjištěné rozdíly jsou nepatrné a na základě získaných údajů lze konstatovat, že technologie žárového zinkování nemá žádný vliv na mechanické vlastnosti žárově zinkované oceli.

Hodnoty křehkolomových vlastnosti vybraných ocelí (nárazová práce KV, vrubová houževnatost KCV) nejsou ovlivněny technologií žárového zinkování. Zjištěné rozdíly jsou nepatrné, jsou způsobeny heterogenitou mikrostruktury hodnocených ocelí a lze konstatovat, že technologie žárového zinkování nemá žádný vliv na křehkolomové vlastnosti žárově zinkované oceli.

Mikrostruktura není technologií žárového zinkování ovlivněna vůbec. Její charakter je u jednotlivých ocelí shodný, bez ohledu na to, po jaké technologické operaci byl hodnocený vzorek odebrán.

Na základě provedených experimentálních prací, v jejichž rámci bylo analyzováno 40 tahových zkoušek, 120 zkoušek pro Charpyho test a 40 metalografických vzorků je možné říci, že technologie žárového zinkování nemá žádný vliv na konečné mechanické, křehkolomové a strukturní vlastnosti sledovaných ocelí.

L. Černý, I. Schindler, R. Pachlopník, K. Beran

Tabulky a grafy naleznete v tištěné verzi časopisu MM Průmyslové spektrum.

Laboratorní experimenty byly prováděny v rámci řešení výzkumného záměru MSM6198910015 (MŠMT ČR).

info@acsz.cz

Asociace českých a slovenských zinkoven 

On-line verzi časopisu MM Průmyslové spektrum si můžete nově zakoupit v digitální trafice PUBLERO.

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 110504
Datum: 11. 05. 2011
Rubrika: Inovace / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Nastavení vlastností povlaků na tvářecím nástroji

U tvářecích nástrojů opatřených tvrdým povlakem je kvalita povrchu zlepšována broušením nebo válečkováním. Koeficient tření může být významně redukován me-chanickým dokončovacím obrobením tvrdé otěruvzdorné vrstvy. Nejlepší výsledky byly dosaženy u broušených vzorků.

Ekonomická řešení čištění - základní faktor úspěchu

Kvalitní čištění dílů je v průmyslu stále důležitější. Většina firem klade hlavní důraz na výrobu. Samozřejmě nelze přehlížet vazby mezi výrobním procesem a čištěním. Výrobce čisticích zařízení Pero AG proto svým zákazníkům nabízí vedle moderních technologií i komplexní poradenství pro ekonomiku a efektivitu čisticích procesů. Přesvědčit se o tom, a získat informace o aktuálních inovacích, mohli návštěvníci zákaznických dnů Pero 2018.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Související články
Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nátěry pro hezčí vzhled i lepší funkčnost

Nátěrové hmoty se běžně používají k dosažení dekoračních, ochranných a dalších funkčních účinků na určitém povrchu. Své o tom ví i společnost Synpo, která se již od padesátých let minulého století zabývá výzkumem a vývojem syntetických pryskyřic a laků. Jejich nátěrové hmoty používají např. výrobci dopravních prostředků, zemědělských strojů a jiných strojních zařízení.

Vývoj a výzkum nátěrových hmot pro letecký průmysl

Letecký průmysl vždy patřil a stále patří k tradičním průmyslovým odvětvím v České republice. Výrobky tuzemských firem a podniků „létají“ prakticky po celém světě a svými užitnými vlastnosti dlouhodobě konkurují i jiným renomovaným světovým výrobcům. Nedílnou součástí zajištění požadovaných vlastností leteckých výrobků jsou i povrchové úpravy a ochrany, které jim poskytují přidané ochranné či funkční vlastnosti a umožňují provozovat je po celou dobu jejich technického života.

Přesné měření tloušťky povlaků

Pro optimalizaci vlastností povrchových povlaků a filmů ve výzkumu, vývoji i průmyslové výrobě je důležitá přesná kontrola jejich tloušťky a rovnoměrnosti rozložení. Metrologická metoda CCI představuje mimořádnou přesnost měření pro široký rozsah tlouštěk povlaků.

Vliv míchání na elektrickou vodivost povlaků

Antistatické nátěrové hmoty slouží k vytvoření elektricky vodivých povlaků, jež jsou svými vlastnostmi vhodné pro prostředí, ve kterých je nutné zamezit tvorbě a negativním důsledkům elektrostatického náboje (statické vybíjení, kumulace prachových částic a další negativní jevy).Svá uplatnění nacházejí v petrochemickém průmyslu, přesné optice, elektrotechnice a v celé řadě dalších odvětví. V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze byl sledován vliv metody dispergace plniva a parametrů procesu míchání antistatických nátěrových hmot na finální technologické a funkční vlastnosti povlaku.

Využití povlaků pro zvýšení životnosti hoblovacích nožů

Nanostrukturované povlaky použité jako povrchová úprava hoblovacích nožů pro obrábění dřeva z rychlořezné oceli přinesly výrazné zvýšení životnosti nástroje a tím i zvýšení kvality povrchu obráběného dřeva.

Nanokompozitní supertvrdé povlaky

Supertvrdé povlaky jsou dnes běžně používané na celou řadu aplikací. Nejvíce se však aplikují na řezné obráběcí nástroje a vyměnitelné břitové destičky, a to z důvodu zvýšení jejich životnosti při obrábění i velmi tvrdých materiálů. Prof. Dr. Stanislav Vepřek, rodák z Písku, se již od roku 1963 velmi významně podílel na vývoji depozice tenkých filmů pomocí CVD technologie (Chemical Vapour Deposition). V roce 1995 byl u zrodu principu koncepce supertvrdých nanokompozitních materiálů na Technické univerzitě v Mnichově. Publikoval 398 odborných prací, obdržel mnoho významných ocenění a dodnes přednáší na univerzitách v mnoha zemích po celém světě. V oborech materiálů a povrchů je tedy světovou špičkou a MM Průmyslové spektrum vám s ním přináší rozhovor.

Tryskání až 250 tun těžkých odlitků

Pokud jde o výrobu nesmírně velkých, těžkých a složitých odlitků, je jejich původcem slévárna PJSC Energomashspetsstal. S procesem odlití je spojena rozsáhlá kontrola kvality. Aby byl získán povrch o požadované kvalitě, jsou až 12 metrů dlouhé, 7 metrů široké, 5 metrů vysoké a až 250 tun těžké díly tryskány. Zařízení, které je vůbec celosvětově největším tryskacím zařízením, koncipovala společnost Rösler, která se přitom zcela přizpůsobila stávající prostorové situaci.

Vyšší výkon při nižších nákladech

Energetická účinnost výrobních strojů a zařízení se dostává stále více do centra pozornosti. To je určitě důvod, proč je stále více tryskacích zařízení vybavováno turbínami Rösler Long Life Rutten - umožňují totiž energetické úspory až 25 %.

Použití DLC povlaků (nejen) v automobilovém průmyslu

Povlakování v České republice zažívá v posledních letech velmi plodné období. Těchto služeb masivně využívají zejména firmy z všeobecného strojírenství a automobilového průmyslu. Stále více nachází uplatnění také u firem působících v leteckém, potravinářském, energetickém a elektrotechnickém průmyslu.

Koroze a ochrana proti korozi zásobníků na kapalná paliva

Známe-li příčiny koroze zásobníků na kapalná paliva (viz 1. část článku v minulém čísle), pak můžeme aplikovat ochranu proti korozi. Způsoby ochrany proti korozi lze rozdělit na následující technologické postupy: aplikace povlaků (organických a kovových), použití inhibitorů koroze a katodické ochrany. Každý z těchto postupu je jedinečný a unikátní.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit