XIV. OBRÓBKA CIEPLNA METALI

1. Zasady obróbki cieplnej

Istota i cel obróbki cieplnej.

Obróbka cieplna metali jest zabiegiem lub połączeniem zabiegów cieplnych, pod wpływem których następują pożądane trwałe zmiany struktury stopów, a wskutek tego także ich właściwości mechanicznych, fizycznych i chemicznych. Zmiany te zależą zawsze od temperatury i czasu nagrzewania.

Wszystkie prawie zabiegi obróbki cieplnej stosuje się do stopów metali, a nie do metali czystych. Największe jednak zastosowgnie mają one do stali, kfóra jest stopem żelaza z węglem, czasem z dodatkami innych jeszcze składników.

Używana w zegarmistrzostwie stal powinna być ciągliwa, twarda i sprężysta. W czasie obróbki bowiem przedmiot stalowy powinien być ciągliwy i łatwo obrabialny, a po wykonaniu twardy i sprężysty. Te właśnie zmiany właściwości stali uzyskuje się przez odpowiednie zabiegi obróbki cieplnej.

Rozróżnia się trzy zasadnicze rodzaje obróbki cieplnej: hartowanie, odpuszczanie, wyżarzanie.

Struktury metali i stopów.

Wszystkie metale i stopy mają budowę krystaliczną. Wielkość i kształt kryształów zależą od składu chemicznego stopu i od tego, w jakiej temperaturze, odbywa się jego krzepnięcie (krystalizacja pierwotna), a także od obróbki plastycznej, gdyż powoduje ona zniekształcanie kryształów.

Zawartość węgla w stali ma bardzo istotny wpływ na jej właściwości. Zwiększenie węgla w stali zmniejsza jej kowalność i ciągliwość oraz obniża jej temperaturę topnienia, ale zwiększa jej twardość i wytrzymałość.

Przyczyny zmian właściwości stali są dość skomplikowane. Ich wyjaśnienie obrazuje tzw. wykres żelazo-węgiel (rys. XIV-1). Wykres ten wyjaśnia strukturę stali i przedstawia zmiany, jakie zachodzą w czasie powolnego nagrzewania i studzenia między dwoma głównymi składnikami stali, tj. żelazem i węglem, w zależności od procentowej zawartości węgla i temperatury.

Węgiel w stopie może stanowić związek chemiczny z żelazem (węglik żelaza FeзO) i wtedy nazywa się cementytem, albo też może występować w postaci grafitu i stanowić roztwór z żelazem. Cementyt jest bardzo twardy i kruchy, dlatego stal nie hartowana jest tym twardsza, im więcej zawiera cementytu, czyli im większy jest w niej procent węgla. Jednak zwiększanie ilości węgla w stali ponad 2,14% jest wlaściwie niemożliwe, gdyż węgiel tylko w ograniczonej ilości wchodzi w związek chemiczny z żelazem. Stąd też stop z zawartością węgla większą niż 2,14% nie jest już stalą lecz żeliwem.

W stali o małej zawartości węgla (do 0,05%) cementytu nie ma wcale , gdyż nieznaczny procent węgla jest rozpuszczony w żelazie sposób niewidoczny i w strukturze występują tylko kryształy czystego ferrytu (ferrum - po łac. żelazo). Ferryt będący prawie czystym żelazem, jest miękki, plastyczny, daje się kuć i przeciągać na zimno i na gorąco.

Gdy stal zawiera 0,86% węgla, wtedy płytki cementu są równomiernie rozłożone w masie ferrytu. Strukturę taką nazwano perlitem, gdyż po wytrawieniu daje taki połysk, jak masa perłowa. Struktura stali o zawartości 0,8% węgla zmienia się po nagrzaniu jej do 727°C. Wtedy węgiel zawarty w cementycie zostaje uwolniony i rozpuszcza się w ferrycie. Powstaje nowa struktura zwana austenitem. Jest to tzw. roztwór stały węgla w żelazie. Jeżeli stal zawiera mniej węgla lub więcej, to w celu osiągnięcia stanu austenitycznego należy ją jeszcze bardziej podgrzewać. Stal zawierająca 2,14% węgla osiągnie strukturę austenityczną dopiero po nagrzantu jej do· 1147°C.

Jeżeli stal nagrzana do stanu austenitycznego stygnie powoli, to wszystkie przemiany zachodzą w odwrotnym porządku i utworzy się z powrotem struktura perlityczna. Jeżeli zaś chłodzenie oddbywa się szybko, to nie zdąży nastąpić rozpad austenitu, bo rozpuszczony węgiel nie zdąży wydzielić się z powrotem, wskutek czego powstaje nowa struktura, tzw. martenzyt. Stal o takiej strukturze ma bardzo drobne ziarna i odznacza się wielką twardością, wytrzymałością na rozrywanie oraz odpornością na uderzenia.

Badania twardości metali.

Obróbka cieplna, ma na celu zmianę właściwości metali, w szczególności zmianę ich twardości. Twardością nazywa się odporność ciała na odkształcenia trwałe, powstałe pod wpływem obciążenia działającego na małej powierzchni ciała. Aby więc można było stwierdzić, o ile zmieniła się twardość metalu po danej opróbce cieplnej, trzeba wykonać badanie twardości.

Najbardziej znane są metody badania twardości: Brinella, Rockwella i Vickersa.

Metoda Brinella polega na wgniataniu twardej kulki w gładką powierzchnię badanego metalu pod działaniem określonej siły. Kulka pozostawia po sobie trwały ślad na badanym metalu. Znając średnicę odcisku, średnicę kulki i wielkość obciążenia, określa się stopień twardości według Brinella oznaczany symbolem HB.

Metoda Rockwella różni się od poprzedniej, tym że twardość określa się w zależności od głębokości wgniecenia kulki stalowej o średnicy 1/16" lub stożka diamentowego o kącie wierzchołkowym 120° w powierzchnię badanego metalu. Tą metodą można także badać przedmioty małe i cienkie blachy. Twardość oznacza się symbolem HR. Rozróżnia się trzy stopnie twardości w tej metodzie oznaczane literami A, B i C.

Metoda Vickersa polega na wgniataniu w badany metal diamentu w kształcie piramidy o kącie 136°. Odcisk ma kształt kwadratu, a jego przekątną mierzy się za pomocą mikroskopu. Tą metodą można badać bardzo cienkie warstwy utwardzane, np. azotowane lub cyjanowane.

Próby twardości są wykonywane na specjalnych prasach w laboratoriach zakładów przemysłowych i określone są przez polskie normy. W warsztatach rzemieślniczych natomiast twardość metali bada się orientacyjnie pilnikiem. Po stali dobrze zahartowanej i nie odpuszczonej pilnik się ślizga.

2. Hartowanie

Hartowaniem stali nazywa się dwie po sobie następujące operacje: nagrzewanie i szybkie ochłodzenie. Istota hartowania polega na wytworzeniu w stali struktury matenzytycznej. Aby uzyskać tę strukturę, należy najpierw doprowadzić stal do stanu austenitycznego przez podgrzewanie i wygrzanie w tej temperaturze, jaka dla danej stali jest potrzebna do wytwarzania tego stanu. Temperatura ta, zwana temperaturą hartowania, zależy od procentowej zawartości węgla w stali. Dla stali węglowych temperatura hartowania wynosi 750-:-850°C, a dla niektórych stali stopowych, 1280°C. Po nagrzaniu stal należy szybko ochłodzić, aby węgiel nie zdążył wydzielić się z powrotem. Po takich zabiegach stai jest zahartowana i ma wtedy strukturę martenzytyczną.

Zależnie od sposobu chłodzenia rozróżnia się hartowanie zwykłe oraz stopniowe, izotermiczne i powierzchniowe, ale mają one zastosowanie raczej w większych zakładach przemysłowych. W pracowni zegarmistrzowskiej ograniczamy się prawie wyłącznie

do hartowania zwykłego.

Hartowanie zwykłe polega na nagrzaniu przedmiotu do temperatury hartowania (stan austenityczny) i szybkim ochłodzeniu, zazwyczaj w wodzie, do temperatury otoczenia. Takie zahartowanie nadaje stali wielką twardość, ale powoduje w przedmiocie duże naprężenia wewnętrzne, które są przyczyną odkształceń lub pęknięć, zwłaszcza gdy przedmiot jest gruby.

Do przedmiotów grubych, wykonanych ze stali narzędziowej o dużej zawartości węgla, stosuje się hartowanie przerywane, które jest podobne do hartowania stopniowego. Polega ono na tym, że po nagrzaniu przedmiotu najpierw chłodzi się go w wodzie o temperaturze pokojowej (18°C), a gdy przedmiot osiągnie temperaturę około 300°C (co poznaje się po tym, że zniknie całkowicie barwa nagrzania i ucichnie syczenie) wkłada się go do naczynia z olejem lub chłodzi się na wolnym powietrzu. Przemiana martenzytyczna odbywa się wówczas wolniej i naprężenia wewnętrzne łatwiej się wyrównują. Po hartowaniu zwykłym i przerywanym następuje zawsze odpuszczanie.

Nagrzewanie przedmiotów do hartowania może się odbywać bezpośrednio płomieniem albo w puszkach wypełnionych węglem drzewnym lub grafitem, albo też w kąpielach ołowiowych lub solnych.

W pracowniach zegarmistrzowskich małe przedmioty nagrzewa się nad płomieniem lampy spirytusowej, a większe palnikiem gazowym. Nie należy stali wygrzewać zbyt długo bezpośrednio w płomieniu, gdyż wskutek tego wypala się w niej węgiel i zmienia się jej struktura. Małe przedmioty zabezpiecza się przed utlenieniem przez posmarowanie mydłem. Po zahartowaniu powierzchnia ich jest gładka i biała. Większe przedmioty, również posmarowane mydłem, kładzie się na płycie szamotowej lub azbestowej, obkłada się węglem drzewnym i nagrzewa palnikiem.

W zakładach przemysłowych stal do hartowania nagrzewa się w piecach zaopatrzonych w pirometry lub termometry, elektryczne, które umożliwiają dokładne określenie temperatury nagrzania. W pracowni zegarmistrzowskiej temperaturę nagrzania stali ocenia się w przybliżeniu według jej barwy, zmieniającej się mniej więcej co 100°C.

Barwa brunatna odpowiada temperaturze ok. 520°C

ciemnowiśniowa - 600°C

wiśniowa - 700°C

czerwona - 800°C

jasnoczerwona - 900°C

pomarańczowa - 1000°C

żółta - 1100°C

jasnożółta - 1200°C

biała - 1300°C

Znaczne przekroczenie temperatury hartowania powoduje przegrzanie stali, wskutek czego staje się gruboziarnista i krucha. Stal przegrzaną można jeszcze regenerować przez wyżarzenie. Natomiast bardzo znaczne przegrzanie powoduje przepalenie stali. Taka stal już się nie nadaje do regeneracji.

Chłodzenie początkowe wszystkich gatunków stali powinno odbywać się jak najszybciej. Właściwą szybkość chłodzenia uzyskuje się przez dobór ośrodka chłodzącego. Szybko chłodzącym ośrodkiem jest woda, a wolniej chłodzącym oleje różnych rodzajów. W zakładach przemysłowych stosuje się jeszcze inne ośrodki chłodzące, np. stopione sole lub łatwo topliwe metale. W powietrzu chłodzi-się przedmioty bardzo cienkie oraz stale wysokostopowe i szybkotnące.

Wady hartowania mogą powstać na skutek za słabego nagrzania lub nadmiernego przegrzania, albo też zbyt powolnego chłodzenia początkowego lub za intensywnego chłodzenia końcowego. Za słabe nagrzanie i za powolne chłodzenie początkowe nie spowodują należytej twardości hartowanego przedmiotu, natomiast przegrzanie i za intensywne ochłodzenie koncowe mogą być przyczyną kruchości i pęknięć. Inne wady występujące w czasie hartowania to skrzywienia i odkształcenia przedmiotu, powstające na skutek niewłaściwego zanurzania w ośrodku chłodzącym. Przedmiot należy zanurzać najpierw najmniejszą powierzchnią.

3. Odpuszczanie

Odpuszczaniem nazywa się zabieg cieplny, polegającyna nagrzaniu zahartowanej stali do odppwiedniej temperaatury, wygrzaniu jej w tej temperaturze, a następnie ochłodzeniu. Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zwiększenie ciągliwości i udarności, kosztem niewielkiego zmniejszenia twardości i wytrzymałości na rozciąganie.

W czasie odpuszczania następuje zmiana struktury stali. Martenzyt rozpada się, wydzielając najdrobniejsze ziarna cementytu, wskutek czego powstają nowe struktury stali odpuszczonej: troostyt i sorbit.

Zależnie od temperatury nagrzewania rozróżnia się odpuszczanie niskie, średnie i wysokie.

Odpuszczanie niskie, wykonywane w temperaturze 150 - 250°C, stosuje się głównie w celu usunięcia naprężeń hartowniczych z zachowaniem dużej twardości i odporności na ścieranie. W tej temperaturze odpuszcza się sprężyny z drutu fortepianowego, sprawdziany, narzędzia skrawające itp. ,

Odpuszczanie średnie, wykonywane w temperaturze 250 - 500°C, ma na celu uzyskanie dużej wytrzymałości i sprężystości z zachowaniem dostatecznej odporności na uderzenia. Twardość stali obniża się jednak znacznie. W tej temperaturze odpuszcza się matryce, sprężyny, młotki itp.

Odpuszczanie wysokie, wykonywane w temperaturze 500 - 700°C, ma na celu uzyskanie największej udarności z zachowaniem wystarczającej wytrzymałości na rozciąganie oraz sprężystości. Hartowanie i następujące zaraz po nim wysokie odpuszczanie nazywa się ulepszaniem cieplnym. Zabiegi te są wykonywane w hutach zaraz po wyprodukowaniu stali.

W czasie nagrzewania odpuszczanej stali powstają na jej powierzchni barwy nalotowe, zmieniające się stopniowo w miarę wzrostu temperatury i czasu nagrzewania. Jest to cienka warstewka tlenku, którego barwa zależy, od jego grubości. Na podstawie tych barw można określić w przybliżeniu temperaturę odpuszczania.

Barwa słomkowa odpowiada temperaturze - 220°C

żółta - 240°C

czerwonofioletowa - 260°C

fioletowa - 280°C

ciemnoniebieska - 290°C

błękitna (niebieska) - 310°C

jasnoniebieska - 320°C

popielatozielona - 330°C

Podane barwy nalotowe dotyczą stali węglowych. Na stalach stopowych te same barwy mogą występować w zupełnie innej temperaturze. Dokładne ustalenie temperatury odpuszczania można uzyskać za pomocą termometrów elektrycznych.

Aby barwa nalotowa mogła dobrze wystąpić, powierzchnia przedmiotu powinna być oszlifowana i odtłuszczona. Odcienie barwy można rozróżnić tylko przy dobrym świetle dziennym. Na przedmiotach, które przed nagrzewaniem hartowniczym były posmarowane mydłem, barwa nalotowa nie wystąpi. Przedmioty te należy przed odpuszczaniem oszlifować. Nalot jest dość dobrym zabezpieczeniem przed rdzewieniem, a jego barwa może być elementem zdobniczym.

Małe przedmioty stalowe można odpuszczać według barwy nalotowej na rynience z suchym piaskiem lub opiłkami, podgrzewanej nad płomieniem lampy spitytusowej (rys. XIV-2). Gdy na przedmiocie pojawi się odpowiednia barwa, należy go wyjąć i szybko ostudzić. Ostudzenie to nie zmienia struktury stali.

Rzadziej stosowany i mniej dokładny jest następujący sposób odpuszczania. Przed nagrzewaniem hartowniczym przedmiot owija się cienkim drutem, a po ogrzaniu chłodzi się w oleju. Następnie, celu odpuszczenia, nagrzewa się go w płomieniu lampy, obserwując resztki oleju na przedmiocie. Gdy olej zaczyna wrzeć, temperatura przedmiotu wynosi około 230°C (barwa słomkowa), gdy dymi - ok. 260°C (barwa czerwonofioletowa), gdy zajmie się płoomieniem - ok. 290°C (barwa ciemnoniebieska), a po wypaleniu oleju ok. 310°C (barwa błękitna). Po uzyskaniu żądanej temperatury studzi się przedmiot w oleju lub w wodzie.

Bardzo wygodne i dokładne jest odpuszczanie w kąpielach o stałej temperaturze utrzymywanej zależnie od potrzeby dla danych przedmiotów. Zazwyczaj są to takie same kąpiele, jak do nagrzewania hartowniczego. Metoda ta jest bardzo wydajna i stosowana w produkcji seryjnej i masowej.

4. Wyżarzanie

Wyżarzaniem nazywa się zabieg cieplny, polegający, na nagrzaniu stali do określonej temperatury, wygrzaniu jej w tej temperaturze, a następnie powolnym ochłodzeniu. Jest ono jakby odwrotnością hartowania. W celu zahartowania należy stal po nagrzaniu szybko ochłodzić, aby uzyskać większą jej twardość, a w celu wyżarzenia należy chłodzić powoli, aby węgiel zawarty w stali mógł się swobodnie wydzielić i aby wskutek tego struktura stali stała się miękka.

Rozróżnia się kilka rodzajów wyżarzania. Zakres temperatury wyżarzania różnych gatunków stali wynosi 400 - 1250°C (rys. XIV-3).

Wyżarzanie ujednorodniające stosuje się w celu zmniejszenia miejscowych niejednorodności składu chemicznego, które powstają w czasie krzepnięcia stopu. Przedmioty nagrzewa się do temperatury 1000 - 1250°C, wygrzewa się w tej temperaturze kilkanaście lub nawet kilkadziesiąt godzin, a potem powoli się studzi. Stosowane jest głónie w hutnictwie i odlewnictwie.

Wyżarzanie zupełne ma na celu uzyskanie drobnoziarnistej struktury stali, usunięcie naprężeń wewnętrznych i osiągnięcie znacznej ciągliwości.Przedmioty nagrzewa się do tem peratury o30 - 50°C powyżej linii GSK (rys. XIV-3), a następnie bardzo woIno studzi się razem z piecem. Stosowane jest w hutnictwie, głównie do odlewów staliwnych.

Wyżarzanie normalizujące regeneruje strukturę stali przegrzanej. czyniąc ją drobnoziarnistą i pozbawioną naprężeń wewnętrznych. Wykonuje się je tak samo jak zupełne, ale po nagrzaniu chłodzi się stal na wolnym powietrzu.

Wyżarzanie zmiękczające ma na celu obniżenie twardości oraz polepszenie obrabialności i plastyczności stali przeznaczonej do obróbki plastycznej na zimno, np. ciągnienia. Stal jest

nagrzewana do temperatury ok. 727°C, wygrzewana przez dłuższy czas w tej temperaturze i następnie powoli studzona.

Wyżarzaniere krystalizujące stosuje się do przedmiotów poddanych obróbce plastycznej, aby zgniecionym i zdeformowanym ziarnom struktury przywrócić kształt normalny. Stal nagrzewa, się do temperatury 550 - 650°C, wygrzewa się w tej temperaturze i następnie powoli studzi.

Wyżarzanie odprężające ma na celu usunięcie naprężeń wewnętrznych bez wyraźnych zmian struktury. Stosuje się je w tych samych przypadkach, co rekrystalizujące, lecz przedmioty nagrzewa się do niższych temperatur (450 - 650°C).

W hutnictwie i przemyśle metalowo-przetwórczym różne rodzaje wyżarzania wykonuje się z dużą dokładnością, w ściśle określonych warunkach. Zegarmistrz z konieczności musi stosować proste metody. W razie potrzeby zmiękczenia stali, powiększenia jej plastyczności, usunięcia naprężeń itp. nagrzewa stal bęzpośrednio nad płomieniem lampy spirytusowej lub w puszce metalowej. Temperaturę nagrzewania ustala orientacyjnie według barw promieniowania, podobnie jak w czasie nagrzewania hartowniczego. Po wystąpieniu barwy ciemnowiśniowej, odpowiadającęj temperaturze 600 - 700°C, wkłada nagrzany przedmiot w gorący popiół lub piasek, w którym powoli ostygnie, a jego powierzchnia jest mniej narażona na utlenienie niż na powietrzu.

Większą liczbę przedmiotów wyżarza się razem w puszce wypełnionej opiłkami. Po pewnym czasie puszka stanie się ciemnowiśniowa, co oznacza, że zawartość jej nagrzała się do pożądanej temperatury. Wyjmuje się ją z ognia i powoli studzi. Przegrzanie lub za długie wygrzewanię stali nie daje pożądanych rezultatów.

5. Obróbka cieplno chemiczna

W czasie obróbki cieplno-chemicznej powierzchniowa warstwa przedmiotu z miękkiej stali nasycana jest węglem lub azotem. Po zahartowaniu takiego przedmiotu uzyskuje się twardą powierzchnię zewnętrzną a rdzeń pozostaje miękki i ciągliwy. Do tego rodzaju obróbki, należy nawęglanie, azotowanie i cyjanowanie.

Nawęglanie, zwane także cementowaniem, polega na nasyceniu węglem powierzchi przedmiotów ze stali miękkiej o małej zawartości, węgla (do 0,25%). Do nawęglania stosuje się proszki zawierające głównie węgiel drzewny i węglan baru lub sodu.

Przedmioty przeznaczone do nawęglania układa się w stalowej skrzynce i przesypuje się je proszkiem nawęglającym. Zamkniętą i uszczelnioną gliną skrzynkę umieszcza się w piecu i wygrzewa się ją w cigu kilku godzin w temperaturze ok. 900°C. W wyniku kilku reakcji chemicznych z proszku wydziela się aktywny węgiel, który przenika do stali, nawęgla ją do grubości od kilku dziesiętnych do dwóch milimetrów, zależnie od temperatury i czasu nawęglania.

Nawęglone przedmioty najpierw poddaje się wyżarzaniu normalizującemu, aby uzyskać drobnoziarnistą strukturę rdzenia, a następnie hartuje się z temperatury 760°C, aby utwardzić warstwę nawęgloną.

Inną metodą nawęglania, obecnie szeroko stosowaną w przemyśle, jest nawęglanie gazowe. Zasadniczym składnikiem gazów do nawęglania jest metan, który na skutek wysokiej temperatury w czasie nawęglania rozkłada się i wydziela węgiel, przenikając w powierzchnię przedmiotu stalowego. Piece do nawęglania gazowego muszą być szczelne, aby gaz się nie ulatniał. Zaletą tej metody jest krótszy czas nawęglania oraz rnożliwość regulacji warstwy nawęglanej i zautomatyzowania procesu.

Azotowanie polega na nasyceniu azotem powierzchni przedmiotów ze stali stopowej lub węglowej w celu polepszenia ich właściwości mechanicznych. W warstwie azotowanej stali stopowej powstają z połączenia azotu ze składnikami stali (chromem, molibdenem) twarde azotki. Powierzchnia azotowana stali węglowej jest bardziej odporna na korozję.

Azotowanie wykonuje się zwykle w strumieniu gazowego amoniaku. W temperaturze ok. 550°C amoniak ulega rozkładowi na wodór i azot, który przenika w powierzchnię przedmiotu stalowego. Przedmioty po azotowaniu są bardzo twarde i nie podlegają dalszej obróbce cieplnej.

Cyjanowanie polega na jednoczesnym nasyceniu powierzchni przedmiotów stalowych węglem i azotem. Cyjanowanie można wykonywać w ośrodku gazowym, ciekłym i stałym.

Cyjanowanie gazowe jest wykonywane w piecach tego samego typu, co nawęglanie gazowe. Piec jest wypełniony mieszaniną gazów zawierających amoniak i węglowodory. Cyjanowanie w ośroddku ciekłym jest wykonywane w kąpielach zawierających cyjanek sodowy lub potasowy. Proces cyjanowania w temperaturze ok. 500°C powoduje głównie azotowanie stali. Podwyższenie temperatury do 800°C powoduje zwiększenie zawartości węgla w warstwie powierzchniowej przedmiotu, a zmniejszenie azotu. Stąd przedmioty cyjanowane w wyższych temperaturach nie mają duużej twardości i muszą być hartowane.

Obydwie metody wymagają specjalnych urządzeń, dIatego stosowane są tylko w większych zakładach przemysłowych. W małych warsztatach rzemieślniczych stosuje się tylko uproszczone cyjanowanie w ośrodku stałym, którym jest żelazocyjanek potasu. Przedmiot stalowy nagrzewa się do barwy wiśniowej (ok. 700°C), zanurza się na chwilę do sproszkowanego żelazocyjanku potasu lub posypuje się nim przedmiot i z powrotem wkłada do ognia. Żelazocyjanek topi się i utwardza powierzchnię, jednak bardzo płytko. Kilkakrotne powtarzanie nagrzewania i posypywania żelazocyjankiem powiększa głębokość utwardzenia. Na końcu procesu rozgrzany jeszcze przedmiot chłodzi się w wodzie lub w oleju.

Sole cyjanowe są silnie trujące, dlatego przedmiot po zabiegu należy kilka razy wymyć w wodzie, którą trzeba wylać w takie miejsce, gdzie nikomu nie zaszkodzi.

6. Obróbka cieplna stopów nieżelaznych

Stopami nieżelaznymi są wszystkie metale, których głównym składnikiem jest miedź. Ze stopów miedzi obróbce cieplnej w praktyce podlegają najczęściej mosiądze i brązy. Chodzi zwykle o utwardzenie albo o zmiękczenie i odprężenie.

Utwardzanie miedzi i jej stopów osiąga się tylko obróbką plastyczną na zimno (walcowanie, kucie, ciągnienie). W warsztatach zegarmistrzowskich, które nie posiadają urządzeń do walcowania, utwardza się potrzebne paski blachy mosiężnej przez przekucie młotkiem na kowadle. Wskutek obróbki plastycznej miedzi i jej stopów osiąga się znaczne polepszenie wytrzymałości, ale zmniejsza się plastyczność. Dlatego po pewnym czasie przekuwania blachy trzeba przywrócić jej znów plastyczność.

Zmiękczenie i poprawienie plastyczności miedzi i jej stopów osiąga się przez wyżarzenie rekrystalizujące. Temperaturę dobiera się zależnie od wielkości zgniotu i grubości przedmiotu. Im większy zgniot, tym niższa powinna być temperatura wyżarznia. Blachy i taśmy z mosiądzu i brązu wyżarza się w temperaturze 600 - 700°C, druty o średnicy 0,5 - 3,5 w temperaturze 530 – 700°C. Blachy i taśmy z miedzi wyżarza się w temperaturze o ok. 25°C o wyższej, natomiast druty w temperaturze o 180 - 250°C niższej.

Przekroczenie temperatury 800°C powoduje w mosiądzu niekorzystny rozrost ziarn, wyparowania cynku, a zatem i porowatość struktury. Czas wyżarzania wynosi zwykle 2 - 4 godzin. Roodzaj studzenia nie odgrywa praktyczni żadnej roli. Można chłodzić na wolnym powietrzu lub w wodzie.

W warsztacie zegarmistrzowskim należy czasem stosować wyżarzanie odprężające blachy mosiężnej po walcowaniu lub przekuciu. Jednak na podgrzewanym mosiądzu nie występują barwy nalotowe. Aby więc można było ustalić pożądaną temperaaturę nagrzewania bez pomiaru pirometrem, na wyżarzoną blachę kładzie się małe skrawki białego papieru i obserwuje go. Gdy papier zacznie brunatnieć, należy przerwać nagrzewanie blachy i pozostawić ją, aby swobodnie ostygła. Takie wyżarzanie nie zmniejszy twardości blachy, ale pozbawi ją naprężeń wewnętrznych.

Obróbkę cieplną w pracowni zegarmistrzowskiej powinno się wykonywać na specjalnym stole, obitym blachą. Do stołu należy doprowadzić gaz zasilający palnik, służący do nagrzewania metali na płycie szamotowej lub azbestowej.

W czasie nawęglania stali żelazocyjankiem potasu trzeba postępowąć ostrożnie, gdyż jest on bardzo trujący. Stanowisko robocze po zakończeniu pracy należy dokładnie oczyścić i ręce dobrze wymyć, a pracownię wywietrzyć.