Jaki wpływ na strukturę stali ma obróbka cieplno-mechaniczna?
Istotą obróbki cieplno-mechanicznej stali jest zatrzymanie odkształcenia po utworzeniu właściwej podstruktury z kontrolowanym oziębianiem w dalszym etapie prac. Obróbka tego rodzaju, nazywana inaczej obróbką cieplno-plastyczną, jest stosowana w celu polepszenia właściwości mechanicznych produktów. Przyjrzymy się obróbce wysokotemperaturowej i niskotemperaturowej, a następnie opowiemy o jej wpływie na strukturę stali.
Obróbka cieplno-mechaniczna wysokotemperaturowa i niskotemperaturowa
Obróbka wysokotemperaturowa odbywa się na gorąco w temperaturze wyższej od temperatury rekrystalizacji. Polepsza właściwości ciągliwe i plastyczne przy niewielkich zmianach właściwości wytrzymałościowych stali. Optymalne warunki zapewniają utworzenie komórkowej podstruktury dyslokacyjnej lub podziaren. Przy obróbce niskotemperaturowej, po której następuje kontrolowane chłodzenie, mamy do czynienia wyłącznie z tzw. zdrowieniem dynamicznym. W praktyce: pozwala na zwiększenie wytrzymałości materiału bez pogorszenia właściwości plastycznych.
Obróbka cieplno-mechaniczna stali o strukturze martenzytycznej
W wyniku obróbki cieplno-mechanicznej stali uzyskujemy martenzyt o wybitnie drobnoziarnistej strukturze, co jest plusem. To efekt rozdrobnienia ziaren austenitu, zniekształcenie (w pozytywnym znaczeniu) jego krystalicznej struktury. Po pełnym cyklu obróbki cieplno-mechanicznej struktura stali ma większą gęstość dyslokacji niż po tradycyjnym hartowaniu i odpuszczaniu. Nie bez powodu więc w hurtowni stali jakościowej dostępne są np. pręty do ulepszania cieplnego. Obróbką cieplno-mechaniczną może być na przykład regulowane walcowanie ze sterowaną rekrystalizacji, które może być wykorzystywane do produkcji prętów żebrowanych, produktów profilowych, cienkich i grubych blach itd.
Obróbka cieplno-mechaniczna stali o strukturze ferrytyczno-perlitycznej
Stale o strukturze ferrytyczno-perlitycznej poddawane są obróbce cieplno-mechanicznej w celu uzyskania odpowiedniej równowagi między wytrzymałością a plastycznością. Proces ten obejmuje kontrolowane odkształcanie materiału w stanie austenitycznym, a następnie chłodzenie w celu przekształcenia austenitu w ferryt i perlity. W rezultacie uzyskuje się strukturę drobnoziarnistą z dobrą kombinacją właściwości mechanicznych, takich jak wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności i udarność. Stale o strukturze ferrytyczno-perlitycznej są szeroko stosowane w przemyśle, na przykład w produkcji elementów konstrukcyjnych, rur czy zbiorników ciśnieniowych.
Obróbka cieplno-mechaniczna stali o strukturze bainitycznej
Stale o strukturze bainitycznej charakteryzują się wysoką wytrzymałością i dobrą plastycznością. Obróbka cieplno-mechaniczna tego rodzaju stali polega na kontrolowanym odkształcaniu w stanie austenitycznym, a następnie chłodzeniu w zakresie temperatury bainitycznej. W wyniku tego procesu uzyskuje się strukturę drobnoziarnistą z bainitem jako głównym składnikiem. Obróbka cieplno-mechaniczna stali bainitycznych pozwala na uzyskanie materiałów o doskonałej kombinacji właściwości mechanicznych, takich jak wytrzymałość, granica plastyczności i udarność. Stale bainityczne są stosowane w różnych gałęziach przemysłu, w tym w produkcji elementów maszyn, sprzętu transportowego czy konstrukcji stalowych.
Wpływ obróbki cieplno-mechanicznej na odporność na korozję
Odporność na korozję jest kluczową właściwością stali, szczególnie w przypadku zastosowań w agresywnych środowiskach. Obróbka cieplno-mechaniczna może wpłynąć na odporność na korozję stali poprzez zmianę struktury materiału i rozmieszczenia składników chemicznych. Drobnoziarnista struktura uzyskana w wyniku obróbki cieplno-mechanicznej może zwiększyć odporność na korozję, ponieważ mniejsze ziarna mają mniejszą powierzchnię, co ogranicza możliwość inicjacji procesów korozyjnych. Ponadto kontrolowane odkształcanie może prowadzić do równomiernego rozmieszczenia składników chemicznych, co również wpływa na poprawę odporności na korozję.
