Hartowanie stali - metody, korzyści i zastosowanie

Hartowanie pozwala na nadanie stalowemu materiałowi przede wszystkim twardości, wytrzymałości, sprężystości i zwiększenie jego odporności na ścieranie.

Wszystko dzięki nagrzaniu go, utrzymaniu w odpowiedniej temperaturze przez pewien czas, a potem właściwemu schłodzeniu. Istnieją różne metody hartowania stali, dlatego stając przed wyborem jednej z nich, warto poznać zalety każdej oraz ich przeznaczenie. Uzyskanie tych informacji i podjęcie decyzji z pewnością ułatwi ten artykuł.

4 sposoby hartowania stali

Podstawową metodą hartowania stali jest tzw. zwykłe inaczej nazywane martenzytycznym, objętościowym. W tym wypadku najważniejsze jest szybkie chłodzenie materiału w kąpieli chłodzącej, czyli wodzie lub oleju. Szybkość, z jaką przebiega cały proces hartowania, musi być tak dobrana, aby doszło do odkształceń hartowniczych. Tego typu hartowanie stali umożliwia uzyskanie twardych i wytrzymałych elementów ze stali. Poza tym są one lżejsze, sztywniejsze i mniej się zużywają niż w przypadku nieprzeprowadzenia tego procesu.

Drugą popularną metodą jest hartowanie stopniowe (Ausbay) to technika polegająca na szybkim chłodzeniu w stopionej saletrze, do momentu aż temperatura zejdzie do takiej, która pozwoli na wyrównanie jej w całym przekroju przedmiotu i następnie przejściu do drugiej fazy, czyli kąpieli w wodzie lub oleju, aby doszło do przemiany martenzytycznej (bezdyfuzyjnej przemiany austenitu). Stosowanie jej wymaga dużej wiedzy na temat określania czasu kąpieli, ale pozwala jednocześnie uniknąć naprężeń i odkształceń hartowniczych. Można ją stosować do hartowania skomplikowanych elementów i sprawia, że obróbka wykańczająca zostaje zminimalizowana. Dlatego też stosuje się ją w branży lotniczej (do wykonania elementów konstrukcyjnych) i wojskowej (np. do tworzenia luf dział).

Trzecią często stosowaną metodą jest hartowanie izometryczne. W tym procesie nie zachodzi przemiana martenzytyczna. Przedmiot zostaje nagrzany, ale potem utrzymany w kąpieli z saletry lub ołowiu o stałej temperaturze. Cały proces może trwać w tym wypadku nawet kilka godzin. Dzięki temu, że w trakcie dochodzi do rozpadu austenitu na inne fazy (bainit), wyeliminowane zostają naprężenia hartownicze, stal jest bardziej plastyczna, ciągliwa i twardsza. Taki sposób hartowania wykorzystuje się do tworzenia części z blachy i taśmy o niewielkim przekroju. Ma zastosowanie w branży motoryzacyjnej - zaciski, cienkie części, które muszą być maksymalnie ciągliwe.

Z kolei hartowanie powierzchniowe to metoda polegająca na nagrzaniu tylko powierzchni przedmiotu. Hartuje się więc zewnętrzną warstwę elementu, a nie na wskroś. Wykorzystuje się ją tam, gdzie trzeba utwardzić jedynie fragmenty powierzchni przedmiotu. Stosuje się ją do poprawy właściwości mechanicznych, eliminacji ryzyka pęknięć czy odkształceń, albo do wzmocnienia konkretnego obszaru części np. wałków, rolek, części o złożonej geometrii.

Dodatkowo w ramach hartowania powierzchniowego nastąpić może:

• hartowanie płomieniowe - polega w skrócie na nagrzaniu palnikiem i chłodzeniu wodą;
• hartowanie indukcyjne - następuje indukcyjne nagrzewanie elementu i potem jego nagłe chłodzenie;
• hartowanie laserowe - nagrzewanie przedmiotu wiązką lasera;
• hartowanie kąpielowe- przedmiot kąpany jest w saletrze lub ołowiu i trzymany w niej przez kilka minut;
• hartowanie ślepe - czyli bez tzw. nawęglania.

Czy warto poddać stal hartowaniu?

Elementy metalowe poddane hartowaniu zyskują wiele walorów, o których wspomniano we wstępie i dalszej treści. Trzeba jednak pamiętać o tym, że taka stal staje się zwykle mniej plastyczna i jednocześnie bardziej krucha. Właściwy dobór parametrów hartowania i metody pozwala jednak na zminimalizowanie tych wad oraz odpowiednie dostosowanie elementów do warunków, w jakich będą eksploatowane.

Znajdź firmę zajmującą się hartowaniem stali na Staleo.pl
--> https://staleo.pl/katalog-firm/obrobka-powierzchniowa/hartowanie-ulepszanie-cieplne

Zdjęcie: Bodycote
Redaktor: MRR
Źródło: Staleo.pl