Stale do ulepszeń cieplnych

Ulepszanie cieplne stanowi jedną z metod poprawy właściwości użytkowych stali. Metoda polega na oddziaływaniu wysokiej temperatury na tworzywo. Ulepszanie cieplne wykorzystuje się do poprawy elementów narażonych na obciążenia, np. korpusów, sworzni, pierścieni, wałów, kół zębatych. Czym charakteryzują się ulepszone stale? Jak przebiega proces obróbki cieplnej?

Na czym polega ulepszanie stali?

Stal stosuje się jako półprodukt do budowy różnorodnych konstrukcji i wykonywania elementów maszyn przemysłowych. Wynika to z jej charakterystycznych właściwości: sprężystości, plastyczności, ciągliwości i wytrzymałości na obciążenia. Stal może być ulepszana na różne sposoby, dzięki czemu uzyska dodatkowe pożądane właściwości. Najpopularniejsze jest ulepszanie cieplne. W wyniku działania wysokiej temperatury następuje poprawa cech użytkowych tworzywa (rozciągania, skręcania, pękania, twardości, odporności).

Na czym polega ulepszanie cieplne?

Ulepszanie cieplne polega na obróbce cieplno-chemicznej i hartowaniu z odpuszczaniem. Każdy z procesów charakteryzuje się innym przebiegiem. Obróbka cieplno-chemiczna polega na rozgrzewaniu stali (pod wpływem bardzo wysokich temperatur), a następnie wprowadzaniu do jej struktury dodatkowych substancji. Najczęściej dołącza się azot (azotowanie), chrom (chromowanie), aluminium (aluminiowanie) lub węgiel (nawęglanie). Dzięki dodatkowym pierwiastkom i substancjom stal zyskuje nowe właściwości, np. odporność na obciążenia chemiczne (w wyniku chromowania), wytrzymałość na korozję (po azotowaniu), większą twardość stali (po nawęglaniu).

Hartowanie z odpuszczaniem służy zmianie struktury stali na martenzytyczną lub banityczną. Proces polega na nagrzewaniu tworzywa do temperatury powstania austenitu. Następnie następuje chłodzenie, podczas którego austenit zmienia się w banit lub martenzyt (zależy to od tempa obniżania temperatury). Do ochładzania wykorzystuje się wodę. Ostatnim etapem hartowania jest odpuszczanie, polegające na ponownym nagrzewaniu stali. Odpuszczanie niskie dotyczy temperatury 100-250 stopni Celsjusza i daje wysoką twardość. Odpuszczanie średnie zapewnia poprawę plastyczności i wysoką sprężystość, natomiast wysokie to niższa twardość i wyższa plastyczność.  

Jaką stal uzyskuje się w wyniku ulepszania cieplnego?

Najpopularniejszymi stalami, uzyskiwanymi w wyniku ulepszania cieplnego, są stal 40H/41Cr4, stal C45 lub 35HGS. Większość jest dostępna w ramach prętów stalowych w firmie MTM Stal z Tarnowskich Gór. Przedsiębiorstwo oferuje też wypalanie blach tlenem, cięcie prętów i stali, a także usługi tłoczenia.