Wstęp

Obróbka cieplna jest to zespół odpowiednio dobranych zabiegów cieplnych prowadzących do zmiany właściwości stali poprzez zmiany struktury w stanie stałym w wyniku zmian temperatury i czasu.

Ze względu na czynniki wpływające na kształtowanie struktury oraz właściwości metali i stopów można wyróżnić następujące rodzaje obróbki cieplnej

• Obróbkę cieplną zwykłą

• Obróbkę cieplno-chemiczną

• Obróbkę cieplno-mechaniczną

• Obróbkę cieplno-magnetyczną

Każdy proces obróbki cieplnej składa się z operacji i zabiegów. Operacja obróbki cieplnej jest to część procesu technologicznego …

Zabiegi jako część operacji obróbki cieplnej

Operacja obróbki cieplnej jest częścią procesu technologicznego, wykonywaną w sposób ciągły, przeważnie na jednym stanowisku roboczym. Częściami operacji obróbki cieplnej są zabiegi obróbki cieplnej. Do najważniejszych zabiegów obróbki cieplnej należą:

• Nagrzewanie

• Wygrzewanie

• Chłodzenie

Nagrzewanie jest ciągłym lub stopniowym podwyższeniem temperatury elementu obrabianego cieplnie. Wygrzewanie polega na wytrzymaniu elementu obrabianego cieplnie w docelowej lub pośredniej temperaturze. Chłodzenie to ciągłe lub stopniowe obniżanie temperatury elementu. Chłodzenie z małą szybkością jest nazywane studzeniem, natomiast z szybkością dużą - oziębianiem. Wytrzymanie elementu obrabianego cieplnie w pośredniej lub docelowej temperaturze podczas chłodzenia jest nazywane wychładzaniem.

Podstawowymi parametrami, które decydują o przemianach fazowych są

• Szybkość nagrzewania

• Temperatura wygrzewania

• Czas nagrzewania

• Czas wygrzewania i chłodzenia

• Szybkość chłodzenia w zależności od temperatury wygrzewania

Nagrzewanie i chłodzenie materiału może przebiegać w sposób ciągły lub stopniowy. Podczas nagrzewania stopniowego wyróżnia się;

• Podgrzewanie

• Nagrzewanie do temperatury pośredniej i dogrzewanie

• Nagrzewanie do temperatury wygrzewania

Podobinie podczas chłodzenia stopniowego wyróżniamy pojęcia

• Podchładzanie

• Chłodzenie do temperatury pośredniej oraz wychładzanie

• Chłodzenie do temperatury końcowej

Chłodzenie powolne (w piecu, spokojnym powietrzu) nazywamy studzeniem, natomiast chłodzenie szybkie ( w wodzie, oleju) nazywamy oziębianiem. Ochłodzenie i wytrzymanie materiału w temperaturze poniżej 0^oC nazywamy wymrażaniem.

Tworzenie się austenitu podczas nagrzewania

Dyfuzja - Proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząstek lub energii w danym ośrodku (np. w gazie, cieczy lub ciele stałym) będący konsekwencją chaotycznych zderzeń cząstek dyfuzyjnej substancji między sobą lub z cząsteczkami otaczającego ją ośrodka.

Nagrzewanie stali do temperatury zapewniającej występowanie struktury austenitu jest zabiegiem stosowanym w większości operacji obróbki cieplnej. Warunkiem rozpoczęcia procesu tworzenia się austenitu z mieszaniny ferrytu i cementytu jest nagrzanie stali do temperatury wyższej od Ac1. Po nagrzaniu do tej temperatury, na granicach międzyfazowych ferrytu i cementytu następuje niejednorodne zarodkowanie austenitu. Przemiana ma charakter dyfuzyjny, gdyż rozrastającej się zarodki tej fazy rozpuszczają zarówno cementyt, jak i ferryt. Ziarna powstające w pierwszej fazie procesu tworzenia się austenitu z perlitu zwiększa się wraz ze zwiększaniem szybkości nagrzewania oraz zwiększeniem ogólnej powierzchni granic międzyfazowych cementyt - ferryt

W kolejnych fazach procesu tworzenia się austenitu z perlitu lub z mieczanin cementytu i ferrytu, po utworzeniu austenitu niejednorodnego, następuje rozpuszczanie węglików i ujednorodnienie składu chemicznego austanitu. Przemiana ferrytu w austanit o malym stężeniu węgla przebiega z dużą czybkością

---