hartowanie

Obróbka cieplna jest to zabieg lub połączenie zabiegów cieplnych, pod wpływem których zmienia się w stanie stałym strukturę stopów, a tym samym ich własności chemiczne, fizyczne i mechaniczne  w celu dostosowania ich do wymaganych warunków. Terminologię poszczególnych zabiegów obróbki cieplnej ujmuje PN-76/H-01200. Rozróżnia się obróbkę cieplną zwykłą i obróbkę cieplno-chemiczną, przy której obok czynników temperatury i czasu występuje jeszcze chemiczne oddziaływanie ośrodka, w którym odbywa się grzanie. Podstawowym zabiegiem obróbki cieplnej jest: HARTOWANIE:

hartowanie jest zabiegiem cieplnym składających się z dwóch  następujących bezpośrednio po sobie operacji (nagrzewania i wygrzewania) i szybkiego chłodzenia w celu uzyskania struktury martenzytycznej i  bainitycznej. Martenzyt jest nadzwyczaj drobnoziarnisty; mikrostruktura jego przedstawia jakby igiełki przecinające się pod kątem 60°. Przy tej strukturze stal ma największą twardość.  Istnieje kilka odmian hartowania różniącego się od siebie sposobem chłodzenia i nagrzewania.

HARTOWANIE ZWYKŁE: polega ona na nagrzaniu materiału w całym jego przekroju do odpowiedniej temperatury,  wygrzaniu i bezpośrednim chłodzeniu z wielką szybkością do temperatury otoczenia. Po nagrzaniu stali do temperatury wyższej od krytycznej następuje przejście perlitu i ferrytu w austenit; szybkie chłodzenie austenitu powoduje powstanie struktury zwanej martenzytem.  Temperatura nagrzania zależy głownie od składu chemicznego stali. Dlatego dla stali o zawartości węgla do 0,8% powinna być o 20-50°C większa od górnej krytycznej, a stali zawierających ponad 0,8% węgla  o 20-50°C większa od dolnej krytycznej. W celu uzyskania struktury martenzytycznej stale węglowe oraz stale zawierające niewielkie ilości dodatków stopowych oziębia się w wodzie, a stale stopowe w oleju lub strumieniu sprężonego powietrza.

HARTOWANIE STOPNIOWE : Polega ono na nagrzaniu stali do takiej samej temperatury jak przy hartowaniu zwykłym, wygrzaniu w tej temperaturze, szybkim oziębieniu w kąpieli do temperatury pośredniej, krótkim wytrzymaniu w kąpieli i następnym studzeniu w powietrzu, w celu uzyskania struktury martenzytycznej. Szybkość  nagrzewania  oraz temperatura i czas wygrzewania przy hartowaniu stopniowym mogą być  takie same jak przy hartowaniu zwykłym. Przedmioty hartowane stopniowo uzyskują strukturę martenzytyczną tylko na stosunkowo nieznacznej głębokości (3-5mm). Po hartowaniu stopniowym stal należy odpuścić.

HARTOWANIE IZOTERMICZNE: polega ono na nagrzaniu stali do takiej samej temperatury jak przy hartowaniu zwykłym, oziębieniu w kąpieli o temp. Pośredniej na ogół wyższej niż przy hartowaniu stopniowym (300-500°) długotrwałym wytrzymaniu w tej kąpieli i studzeniu na powietrzu. Przy hartowaniu izotermicznym powstają nieznaczne naprężenia, nie powodujące ani pęknięć  ani odkształceń. Głębokość hartowania wynosi kilka milimetrów. 

HARTOWANIE POWIERZCHNIOWE: polega na bardzo szybkim nagrzaniu powierzchniowej warstwy materiału do takiej samej temperatury jak przy hartowaniu zwykłym lub nieco wyższej i następnym oziębieniu w wodzie, powietrzu, rzadziej w oleju. Na  powierzchni przedmiotu otrzymuje się w ten sposób twardą i odporną na ścieranie warstwę o grubości od ułamka milimetra do kilku milimetrów. Taką obróbkę stosuje się do stali węglowych i stopowych konstrukcyjnych.  Stosuje się do kół zębatych, sworzni, tulei, narzędzi skrawających (rozwiertaki, gwintowniki).  Zależnie od sposobu nagrzewania rozróżnia  się następujące odmiany hartowania powierzchniowego:

-płomieniowe-nagrzewanie odbywa się za pomocą palników tlenowo-acetylenowych

-indukcyjne-polega na nagrzaniu powierzchni przedmiotu za pomocą prądu wielkiej częstotliwości i następnym oziębieniu. Do wytwarzania prądu wielkiej częstotliwości używane są generatory maszynowe i lampowe (10000okr/sek) i większych częstotliwościach.

-kąpielowe-polega na szybkim nagrzaniu przedmiotu w kąpieli ze stopionej soli lub metalu i następnym oziębieniu. Temperatura kąpieli jest wyższa od temperatury  hartowania, dlatego przedmiot  osiąga temp. Hartowania tylko na powierzchni i po oziębieniu w wodzie lub oleju uzyskuje twardą warstwę powierzchniową.