Hartowanie stali - rodzaje, metody i techniki

Hartowanie stali jest procesem obróbki cieplnej, na skutek którego uzyskuje ona wysoką twardość i wytrzymałość. Polega on na podgrzaniu stopu żelaza do temperatury około 800 — 1200 stopni Celsjusza, a następnie szybkim schodzeniu. W wyniku tego procesu, w strukturze stali zachodzi przemiana martenzytyczna skutkująca powstaniem martenzytu, czyli bardzo twardego i kruchego roztworu węgla w żelazie. Poniżej opisujemy najpopularniejsze rodzaje, metody i techniki hartowania stali.

Ze względu na sposób chłodzenia, wyróżnia się następujące rodzaje hartowania stali:

• Hartowanie zwykłe — polega na szybkim chłodzeniu stali w wodzie, oleju lub innej chłodziwie. To najprostsza, a zarazem najpopularniejsza metoda jej hartowania.
• Hartowanie izotermiczne — opiera się ono o szybkie podgrzanie stali do temperatury hartowania, a następnie przetrzymanie jej w kąpieli chłodzącej, temperatura której jest nieco wyższa od temperatury początku przemiany martenzytycznej. Skutkiem tego procesu jest powstanie w strukturze stali bainitu, który jest bardziej wytrzymały i mniej kruchy od martenzytu.
• Hartowanie stopniowe — w jego przebiegu do czynienia mamy z szybkim podgrzaniem stali do temperatury austenityzacyjne, a następnie stopniowym schodzeniem w powietrzu lub chłodziwie o niskiej temperaturze. Skutkuje to powstaniem w strukturze stali perlitu, który jest mniej twardy i bardziej plastyczny niż martenzyt.
• Hartowanie miejscowe — tym, co je wyróżnia jest to, iż hartowane są tutaj wyłącznie wybrane miejsca w obiekcie. Do tego celu wykorzystuje się różne metody, takie jak hartowanie indukcyjne, płomieniowe, plazmowe czy laserowe.

Do hartowania stali wykorzystuje się różnego rodzaju metody, dopasowując je do jej rodzaju, kształtu i rozmiaru danego przedmiotu czy wymaganych właściwości końcowych. Do czynienia możemy mieć z hartowaniem:

• W piecu — to najpopularniejsza metoda hartowania stali. Polega ona na podgrzewaniu jej w piecu do temperatury 800 — 1200 stopni Celsjusza, a następnie szybkim chłodzeniu w chłodziwie. Spotykać można się z trzema głównymi rodzajami pieców do hartowania. Pierwsze z nich to tunelowe, czyli długie, w których przedmioty są przemieszczane na wózku. Piece łukowe to takie, w których ogrzewanie odbywa się za pomocą łuku elektrycznego. W indukcyjnych proces ten zachodzi natomiast z wykorzystaniem pola magnetycznego wytwarzanego przez cewkę.
• Płomieniowym — polega ono na podgrzewaniu stali płomieniowym palnikiem. Do tego celu wykorzystuje się palniki olejowe, gazowe lub acetylenowe.
• Indukcyjnym — proces ten opiera się o podgrzanie stali polem magnetycznym wytwarzanym przez cewkę. To niezwykle wydajna metoda, która pozwala na szybkie oraz równomierne nagrzewanie przedmiotów o złożonym kształcie.
• Laserowym — to podgrzewanie stali wiązką lasera. Metoda ta jest niezwykle precyzyjna, która umożliwia hartowanie wyłącznie wybranych miejsc w obiekcie.
• Plazmowym — w jego przebiegu, do czynienia mamy z podgrzaniem stali strumieniem plazmy. Metoda ta jest bardzo wydajna i pozwala na szybkie, równomierne nagrzewanie przedmiotów o dużych wymiarach.

Hartowanie stali może się odbywać z wykorzystaniem następujących technik:

• Hartowanie wstępne — polega na podgrzaniu stali do temperatury niższej od temperatury austenityzacyjnej. Ma ono na celu wyrównanie jej struktury i ochronę przed pękaniem w czasie hartowania właściwego.
• Hartowanie właściwe — opiera się ono o podgrzanie stali do temperatury austenityzacyjnej, a następnie szybkie schłodzenie w chłodziwie.
• Odpuszczanie — w jego przebiegu, stal najpierw podgrzewa się do temperatury niższej od temperatury austenityzacyjnej, a później powoli schładza. Dzięki temu możliwe staje się usunięcie naprężeń wewnętrznych oraz poprawa właściwości mechanicznych stali.

Na zlecenie Metikam Sp. z o.o.