Termiczna obróbka stali

Termiczna obróbka stali – charakterystyka procesu

Polska Norma PN-EN 10020:2003 opisuje stal jako materiał zawierający w głównej swej masie żelazo oraz węgiel w ilości około 2%, a także niewielkie domieszki innych pierwiastków, głównie metali. Mogłaby się wydawać, że stal to materiał mało skomplikowany, a jego produkcja, a później obróbka nie powinna sprawiać większych problemów – jest jednak inaczej.

Stal nie jedno ma imię

O obróbce termicznej stali opowiada nam przedstawiciel firmy PAKSTEEL z Warszawy. Należy wiedzieć, że nawet minimalne różnice w zawartości węgla lub innych pierwiastków w żelazie dają stale o radykalnie różnych parametrach. Stąd też produkcja każdego rodzaju stali podlega bardzo ścisłemu reżimowi technologicznemu, a wszelkie domieszki do żelaza są tutaj dobierane bardzo pieczołowicie i z idealną precyzją. Lista różnych stali, jakie współczesne hutnictwo nam oferuje, jest ogromna i liczy kilkadziesiąt pozycji, a klasyfikacji można tutaj dokonywać wedle kilku różnych kryteriów, wśród których najistotniejsze to: skład chemiczny, stopień czystości oraz zastosowanie.

Do najważniejszych parametrów charakteryzujących poszczególne stale należą:

  • granica sprężystości (określenie maksymalnego naprężenia, po którym materiał wraca do pierwotnych wymiarów)
  • wytrzymałość na rozciąganie (określenie wielkości naprężenia, po której następuje zerwanie próbki)
  • plastyczność (zdolność materiału do zachowania postaci odkształconej wywołanej naprężeniem po ustaniu działania siły je powodującej)
  • ciągliwość (odporność na zginanie, prostowanie, tłoczenie)
  • udarność (odporność na uderzenia)
  • twardość (zdolność przeciwstawiania się materiału przy ugniataniu przedmiotami twardszymi)
  • spawalność (zdolność do wykonywania stałych połączeń spawalniczych)
  • odporność na działanie wysokich i niskich temperatur, na korozję itp.

Każdy rodzaj stali, o określonych konstrukcyjnymi wymaganiami parametrach, wymaga przy jej produkcji zastosowania odrębnej technologii, niemniej wspólnym mianownikiem będzie tutaj zawsze obróbka termiczna.

Termiczna obróbka stali – podstawa produkcji

Poza składem chemicznym stali, decydujące znaczenie dla uzyskania przez nią określonej charakterystyki ma jej  termiczna obróbka przy zastosowaniu wysokich temperatur, często połączona z obróbką chemiczną.

Do podstawowych procesów cieplnej obróbki stali należą:

  • wyżarzanie ujednorodniające
  • wyżarzanie normalizujące
  • wyżarzanie zupełne
  • wyżarzanie odprężające
  • wyżarzanie sferoidyzujące (zmiękczające)
  • wyżarzanie rekrystalizujące
  • hartowanie

Szczegółowe omówienie każdego z tych procesów zajęłoby nam bardzo dużo miejsca i czasu, a zatem uogólnimy temat. Celem wszystkich wymienionych wyżej operacji jest uzyskanie określonych parametrów stali poprzez:

  • wyrównanie składu chemicznego
  • zmniejszenie struktury warstwowej
  • rozbicie i ujednolicenie struktury krystalicznej
  • zwiększenie podatności na obróbkę plastyczną
  • usuwanie wewnętrznych naprężeń materiału
  • uzyskanie tzw. struktur martenzytycznych lub bainitycznych o wysokiej wytrzymałości
  • poprawę wytrzymałości, i sprężystości
  • zmniejszenie lub zwiększenie twardości.

Uzupełnieniem cieplnej obróbki stali mogą być także procesy jej nawęglania, azotowania, izotermicznego hartowania czy przesycania.

Do typowych pierwiastków stopowych wykorzystywanych w termicznej obróbce stali należą: chrom, nikiel, mangan, krzem, molibden i aluminium.

 

Materiał partnera