OBRÓBKA CIEPLNA

Obróbka cieplna

Obróbka cieplna to odpowiednie zabiegi

cieplne, które mają na celu nadanie
materiałowi pożądanych cech
mechanicznych, fizycznych lub
chemicznych przez zmianę struktury. W
obróbce cieplnej rozróżnia się operację i
zabiegi.

Schemat operacji

Podział obróbki cieplnej

• Wyżarzanie
• Hartowanie
• Odpuszczanie
• Przesycanie i starzenie

Wyżarzanie

Operacje wyżarzania to zabiegi cieplne

mające na celu doprowadzenie stopu do
stanu równowagi termodynamicznej.
Najczęściej obejmuje nagrzewanie do
określonej temperatury, wygrzewanie i
chłodzenie.

Rodzaje wyżarzania

• Ujednoradniające – polega na nagrzaniu

materiału do temperatury zbliżonej do linii
solidusu 1000-1250

0

C, długotrwałym

wygrzewaniu w tej temperaturze i
chłodzeniu. Celem jest wyrównanie składu
chemicznego.

Rodzaje wyżarzanie c.d.

• Normalizujące – polega na nagrzaniu do

stanu austenitycznego, tzn. 30-50

0

C

powyżej Ac3+Acm i następnie studzeniu na
wolnym powietrzu. Celem jest
rozdrobnienie ziarna i ujednolicenie.

• Zupełne – podobnie jak normalizujące ale

studzenie w piecu. Celem jest zmniejszenie
twardości i naprężeń wewnętrznych oraz
zwiększenie ciągliwości stali.

Rodzaje wyżarzania c.d.

• Sferoidyzujące – polega na wyżarzaniu

powyżej lub poniżej temperatury Ac1.
Celem jest polepszenie obrabialności
mechanicznej (skrawalności).

• Rekrystalizujące – stosowane po

uprzednim zgniocie, przeprowadzane w
temperaturze poniżej Ac1. Celem jest
usunięcie skutków zgniotu i wzrost
plastyczności.

Wyżarzanie

U – ujednoradniające
N – normalizujące
Z – zupełne
S – sferoidyzujące
R - rekrystalizujące

Hartowanie

Operacja hartowania prowadzi do powstania

struktury nierównowagowej. Celem
hartowania jest znaczne zwiększenie
twardości materiału.

Metody hartowania

• Hartowanie objętościowe – polega na

nagrzaniu elementu na wskroś i może być
realizowane z różnymi prędkościami
studzenia. Wyróżnia się hartowanie
martenzytyczne (zwykłe i stopniowe) i
bainityczne.

• Hartowanie powierzchniowe – polega

na austenityzowaniu jedynie cienkiej
warstwy powierzchni, w wyniku czego
tworzy się struktura martenzytyczna i
następuje utwardzenie powierzchni.

Hartowanie

• Hartowanie zwykłe - polega na

nagrzaniu przedmiotu hartowanego do
zakresu austenitu, a następnie szybkim
schłodzeniu w kąpieli chłodzącej poniżej
temperatury początku przemiany
martenzytycznej. Szybkość chłodzenia
powinna być dobrana tak, by nie nastąpiły
odkształcenia hartownicze.

Hartowanie

• Hartowanie stopniowe - polega na

nagrzaniu przedmiotu hartowanego, a
następnie szybkiemu schłodzeniu w kąpieli
chłodzącej, zwykle ze stopionej saletry, do
temperatury nieco powyżej temperatury
przemiany martenzytycznej i
przetrzymaniu w tej temperaturze. Dalej
proces przebiega analogicznie do
hartowania

Hartowanie

• Hartowanie bainityczne - nagrzany

przedmiot utrzymuje się w kąpieli z
roztopionej saletry lub ołowiu, w
temperaturze powyżej początku przemiany
martenzytycznej. Zaletą metody jest brak
naprężeń hartowniczych, lecz jest ona
procesem długotrwałym.

Hartowanie

Zwykłe

Stopniowe

Bainityczne

Odpuszczanie

Operacja odpuszczania

polega na nagrzaniu
wcześniej zahartowanego
przedmiotu do temperatury
poniżej Ac1.

Celem odpuszczania jest

usunięcie naprężeń oraz
przeprowadzenie przemian
powodujących wzrost
plastyczności.

Rodzaje odpuszczania

• Niskie 100-250

0

C – prowadzi do

zmniejszenia naprężeń

• Średnie 250-450

0

C – poprawia udarność

• Wysokie 450-600

0

C – poprawia udarność i

ciągliwość

Połączenie zabiegów hartowania i wysokiego

lub średniego odpuszczania nazywamy
ulepszaniem cieplnym.

Przesycanie i starzenie

Mogą być stosowane w stopach, w których

następuje zmniejszenie rozpuszczalności
składnika w stanie stałym z obniżeniem
temperatury.

Przesycanie – powoduje poprawę

plastyczności

Starzenie – powoduje poprawę

wytrzymałości i twardości

Połączenie obu zabiegów nazywamy

utwardzaniem wydzieleniowym.

Wady występujące przy obróbce cieplnej

• Odwęglanie powierzchni jest skutkiem stosowania

atmosfery zbyt utleniającej. Można temu zapobiec
przez wygrzewanie elementów w piecach z
atmosferą obojętną

• Pękanie występujące podczas hartowania jest

wynikiem zbyt dużych naprężeń wewnętrznych.
Powodem często jest zbyt szybkie i nierównomierne
nagrzewanie lub chłodzenie.

• Zbyt mała twardość – przyczyną może być

zastosowanie ośrodka o zbyt małej zdolności
chłodzenia lub odwęglenie

• Zbyt duża kruchość – przyczyną jest zbyt wysoka

temperatura lub zbyt długi czas austenityzowania