Jak przebiega proces objętościowego hartowania stali?
PrzemysłWśród wielu rodzajów obróbki cieplnej oraz chemicznej stali najważniejszą stanowi hartowanie. Nie bez przyczyny elementy poddane temu procesowi kojarzą się przede wszystkim z dużą wytrzymałością na obciążenia — to jeden z jego efektów. Hartowanie dzieli się na kilka podtypów, ale jednym z najczęściej stosowanych jest objętościowe. Które parametry są ważne, aby całość przebiegła prawidłowo i przyniosła oczekiwane rezultaty?
Charakterystyka hartowania objętościowego
To jedna z podstawowych metod obróbki cieplnej stali. Polega na nagrzaniu wsadu do temperatury hartowania, czyli 800-1220 stopni Celsjusza i przytrzymania go w takich warunkach aż do wystąpienia przemian fazowych w strukturze materiału. Najważniejszym etapem hartowania objętościowego stali jest jednak szybkie schłodzenie komponentu poniżej temperatury, w której rozpoczyna się przemiana martenzytyczna. Odbywa się to poprzez zanurzenie detalu w wodzie lub oleju. Zastosowanie pierwszej z wymienionych sprawia, że ochładzanie przebiega intensywniej. Czas takiej kąpieli musi być precyzyjnie dobrany, aby na powierzchni nie pojawiły się odkształcenia hartownicze. Te jednak można wyeliminować podczas późniejszego odpuszczania, czyli ponownego rozgrzewania, ale do znacznie niższej temperatury i powolnego studzenia.
Hartowanie w próżni
Podczas omawianej metody obróbki cieplnej mogą mieć miejsce niepożądane zmiany w strukturze powierzchniowej materiału – jej utlenienie lub odwęglenie. W tym celu wytwarza się tak zwaną atmosferę ochronną. Można to zrobić na dwa sposoby. Pierwszy z nich to zaaplikowanie mieszaniny gazów, takich jak wodór, argon lub azot. Dzięki temu możliwa jest pełna kontrola nad zachodzącymi zmianami fizykochemicznym. Druga opcja to tak zwane hartowanie próżniowe, jakie wykorzystuje między innymi firma Hart-Tech z Łodzi. W zależności od gatunku materiału, kształtu i przekroju detali oraz wymagań użytkowych firma realizuje hartowanie stali próżniowe objętościowe, z chłodzeniem w oleju lub gazach pod wysokim ciśnieniem. To zapewnia mniejsze odkształcenia, a w konsekwencji pozwala zmniejszyć naddatki na szlifowanie. Dysponuje nowoczesnymi piecami próżniowymi, w których chłodzenie odbywa się w:
najnowszej generacji oleju próżniowym na bazie GTL, szczególnie skutecznym dla detali o większych gabarytach, wykonanych ze stali o małej hartowności;
azocie rozprężanym z formy kriogenicznej o najwyższej czystości, pod maksymalnym ciśnieniem 8, 13 lub 15 bar.
Właściwości stali po hartowaniu
Rozgrzanie stali do odpowiednio dobranej temperatury sprawia, że w jej strukturze dochodzi do powstania naprężeń. Te z kolei przyczyniają do znacznej poprawy cech wytrzymałościowych surowca. Oznacza to między innymi lepszą odporność na ścieranie, twardość oraz sprężystość. Jednocześnie zahartowane części stalowe zyskują lekkości, a także sztywność. Należy jednocześnie pamiętać, że nieprawidłowo dobrane parametry procesu będą przyczyną zwiększonej kruchości. Stąd też dopasowuje się je ściśle pod kątem późniejszych warunków eksploatacji danego komponentu.
