W jaki sposób przebiega proces hartowania stali?

Hartowanie stali to proces obróbki cieplnej, którego celem jest zwiększenie twardości i wytrzymałości stali. Dzięki temu stal staje się idealnym materiałem do produkcji narzędzi, elementów maszynowych czy części samochodowych. W naszym artykule przyjrzymy się bliżej temu procesowi oraz właściwościom stali hartowanej.

Na czym polega hartowanie stali?

Hartowanie stali polega na poddaniu jej nagłemu ochłodzeniu z wysokiej temperatury. Ten proces ma na celu zmianę struktury mikroskopowej stali, co z kolei przekłada się na zwiększenie jej twardości i odporności na ścieranie.

Proces hartowania stali składa się z kilku etapów. Najpierw stal jest nagrzewana do bardzo wysokiej temperatury, zwykle około 800-900 stopni Celsjusza. Następnie jest ochładzana w sposób kontrolowany. Istnieją różne metody ochładzania, w zależności od rodzaju stali i jej zastosowania. Jedną z najczęściej stosowanych metod jest ochładzanie w oleju lub wodzie. Po tym etapie stal jest często poddawana procesowi odpuszczania, który ma na celu złagodzenie twardości i zmniejszenie kruchości.

Właściwości stali hartowanej

Stal po hartowaniu charakteryzuje się znacznie większą twardością i odpornością na ścieranie. Stal hartowana jest również bardziej odporna na działanie uderzeń i zgnieceń. Niestety, zwiększenie twardości wiąże się ze zmniejszeniem elastyczności oraz zwiększeniem kruchości materiału. Dlatego też często stosuje się tzw. hartowanie ujemno-temperaturowe, które polega na dodatkowym podgrzaniu wyprodukowanego elementu do temperatury około 150 stopni Celsjusza, co zmniejsza kruchość materiału.

Proces hartowania stali jest istotnym elementem wielu dziedzin przemysłu i produkcji narzędzi. Dzięki hartowaniu poprawia się twardość stali i odporność na ścieranie. Warto jednak pamiętać, że stal hartowana charakteryzuje się również pewnymi wadami, takimi jak kruchość.

Zastosowania stali hartowanej

Stal hartowana znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu. Ze względu na swoje właściwości, takie jak wysoka twardość i odporność na ścieranie, jest ona często wykorzystywana do produkcji narzędzi, takich jak dłuta, wiertła czy noże. Ponadto stal hartowana jest stosowana w produkcji elementów maszynowych i części samochodowych, takich jak wały korbowe, koła zębate czy sworznie. W budownictwie używa się jej do wytwarzania zbrojenia betonowego oraz elementów konstrukcyjnych.

Wybór odpowiedniej metody hartowania

Wybór odpowiedniej metody hartowania zależy od wielu czynników, takich jak rodzaj stali, jej skład chemiczny oraz wymagane właściwości końcowego produktu. W praktyce stosuje się różne metody hartowania, takie jak hartowanie w oleju, wodzie czy powietrzu. Każda z tych metod ma swoje zalety i wady, dlatego wybór odpowiedniej metody jest kluczowy dla uzyskania optymalnych właściwości stali hartowanej.

W niektórych przypadkach konieczne jest zastosowanie tzw. hartowania selektywnego. Polega ono na hartowaniu tylko wybranych obszarów elementu, co pozwala na uzyskanie różnych właściwości w różnych częściach tego samego przedmiotu. Przykładem może być wał korbowy, gdzie część środkowa wału może pozostać elastyczna, a jego powierzchnie stykające się z łożyskami są hartowane w celu zwiększenia ich twardości i odporności na ścieranie. Hartowanie selektywne jest możliwe dzięki zastosowaniu specjalnych technik nagrzewania i ochładzania.

Odpuszczanie stali hartowanej

Jak wspomniano wcześniej, po procesie hartowania stali często stosuje się proces odpuszczania. Odpuszczanie polega na podgrzewaniu stali hartowanej do niższej temperatury niż temperatura hartowania, a następnie powolnym ochładzaniu. Proces ten ma na celu zmniejszenie kruchości i zwiększenie elastyczności materiału, co jest szczególnie ważne w przypadku elementów narażonych na działanie sił dynamicznych. Warto dodać, że odpuszczanie jest procesem niezbędnym przy hartowaniu stali wysokostopowych, które mają tendencję do wykazania dużych naprężeń wewnętrznych po hartowaniu.