2.Wyżarzania cw1

Stan surowy oznacza, że stal jest w stanie nieobrobionym cieplnie, a więc tylko po przeróbce plastycznej na gorąco lub na zimno. W stanie surowym dostarcza się stale niestopowe, niskostopowe, kwasoodporne i sprężynowe. Strukturę stali podeu-plastycznej i szybkości chłodzenia po przeróbce. Charakterystyczną cechą struktur w tym stanie jest pasmowość ułożenia ferrytu i perlitu oraz wtrąceń, będąca, następ-stwem segregacji chemicznej stali i walcowania. Konsekwencją pasmowości jest anizotropia właściwości mechanicznych.

Stan normalizowany N - w wyżarzaniu normalizującym wykorzystuje się efekt rozdrobnienia ziarna przy przemianie ferryt + perlit→austenit. Chłodzenie po nor-malizowaniu odbywa się w spokojnym powietrzu, co zbliża strukturę stali do rów-nowagowej, zgodnej z układem fazowym żelazo - cementyt. Normalizowanie dzięki rozdrobnieniu ziarna wyraźnie zwiększa granicę plastyczności i udarność przy nie-znacznym wzroście twardości. Zmniejsza się przy tym poziom naprężeń własnych wyrobu i niejednorodność struktury. W stanie normalizowanym dostarcza się stale niestopowe, niskostopowe, automatowe oraz stale do hartowania powierzchniowego.

Stan wyżarzony ujednoradniająco J - inaczej zwany homogenizowanym -uzyskuje się przez wyżarzanie w wysokiej temperaturze (1000 - 1200°C) w czasie kilkunastu godzin. Efektem jest wyrównanie składu chemicznego i duże ziarno. W stanie J dostarcza się głównie wlewki i odlewy staliwne.

Stan sferoidyzowany Sf uzyskuje się przez kilkugodzinne wyżarzanie w okolicy temperatury przemiany eutektoidalnej. W efekcie otrzymuje się kuleczki cementytu w osnowie ferrytu. Struktura taka nazywa się sferoidytem i zapewnia małą twardość i dobrą plastyczność stali. Sferoidyt jest korzystną strukturą wyjściową do hartowania, szczególnie stali narzędziowych, ułatwia obróbkę skrawaniem. W stanie Sf są oferowane stale narzędziowe i łożyskowe, a niekiedy stale do ulepszania cieplnego.

Stan zmiękczony M osiąga się podobnie jak stan Sf. Celem wyżarzania zmięk-czającego jest uzyskanie określonej, małej twardości, wystarczającej do obróbki skrawaniem. Stal, najczęściej eutektoidalna i nadeutektoidalna, zawiera cementyt nie w pełni sferoidyzowany w osnowie ferrytu.

Stan hartowany H - właściwości stali po hartowaniu zależą od jej składu i rodzaju hartowania. Typowe struktury dla tego stanu to martenzyt i bainit, niewykluczona jest także obecność węglików i austenitu szczątkowego. Stan H cechuje duża twardość i wytrzymałość przy znikomej plastyczność. Obróbka skrawaniem po hartowaniu jesttrudna, dlatego w stanie tym oferuje się gotowe wyroby.

Stan odpuszczony O - odpuszczanie stosuje się po hartowaniu celem zmniejszenia właściwości wytrzymałościowych i zwiększenia plastycznych oraz udarności. Poziom właściwości mechanicznych zależy od temperatury odpuszczania i składu stali. Ogólnie, ze wzrostem temperatury odpuszczania maleją właściwości wytrzy-małościowe, a zwiększają się właściwości plastyczne. Stan O dotyczy niskiego albo średniego odpuszczania. Niskie odpuszczanie polega na nagrzaniu stali do tempera-tury 150 - 250°C, wygrzaniu w czasie od jednej do kilku godzin i dowolnym stu-dzeniu. Hartowanie i niskie odpuszczanie nazywa się utwardzaniem cieplnym. Pro-

wadzi ono do uzyskania struktury odpuszczonego martenzytu, tj. martenzytu o zmniejszonej zawartości węgla z wydzieleniami drobnych węglików. Średnie od-puszczanie martenzytu zachodzi w temperaturze 250 - 500°C i prowadzi do uzy-skania ferrytu i bardzo drobnych wydzieleń węglików. Charakterystyczną cechą struktury odpuszczania jest iglasty ferryt, co jest wynikiem dziedziczenia morfologii martenzytu. W stanie odpuszczonym dostarcza się gotowe wyroby stalowe.

Stan ulepszony cieplnie T powstaje w wyniku hartowania i wysokiego odpusz-czania. Wysokie odpuszczanie w zakresie od 500°C aż do temperatury A_c1 powoduje rekrystalizację iglastego ferrytu oraz sferoidyzację, a następnie koagulację węglików. W efekcie otrzymuje się strukturę nazwaną sorbitem. Sorbit stanowi optymalny dla większości zastosowań stali kompromis między właściwościami wytrzymałościowymi i plastycznymi. W stanie T huta dostarcza gotowe wyroby. Stale do ulepszania cieplnego są tematem ćwiczenia 2.

Stan przesycony P. Celem przesycania jest uzyskanie jednej fazy, tj. roztworu stałego, a przez to zwiększenie plastyczności i ułatwienie obróbki plastycznej na zimno. Struktura jednofazowa zapewnia też większą odporność korozyjną. Przesy-canie stali polega na rozpuszczeniu węglików w austenicie w zakresie 1100 — 1300°C i szybkim ochłodzeniu. W stanie P dostarcza się niektóre stale o specjalnychwłaściwościach, np. stale austenityczne.

Stan starzony S. Starzenie polega na powrocie struktury ze stanu przesyconego do równowagowego. Podczas starzenia wydzielają się drobne fazy umacniające roztwór stały. Zatem efektem starzenia jest zwiększenie właściwości wytrzymało-ściowych i zmniejszenie plastycznych. Starzenie stosuje się głównie do niskowęglo-wych stali z mikrododatkami jako operację końcową po regulowanym walcowaniu. Strukturę tych stali tworzą drobnoziarnisty ferryt z wydzieleniami węglików, azotków lub węglikoazotków oraz niewielkie ilości perlitu. W stanie S dostarcza się stale o wymaganej udarności.

Stan utwardzony wydzieleniowo D. Utwardzanie wydzieleniowe, zwane także dyspersyjnym, polega na umocnieniu roztworu stałego przez wydzielenie z przesy-conego roztworu stałego drobnych faz międzymetalicznych tworzonych przez pier-wiastki stopowe. W stanie D dostarcza się wysokostopowe stale martenzytyczne znane jako stale maraging. Mają one wysoki poziom właściwości wytrzymałościowych.

Stan rekrystalizowany R oznacza wyżarzanie wykonane po przeróbce plastycznej na zimno w celu usunięcia skutków umocnienia. Temperatura rekrystalizacji stali wynosi najczęściej 600 - 700°C, lecz zależy od gatunku stali i wielkości zgniotu. Wyżarzanie rekrystalizujące jest jedynym sposobem rozdrobnienia ziarna w stalach stopowych bez przemiany alotropowej, np. w stalach austenitycznych.

Stan wyżarzony odprężająco O ma na celu usunięcie naprężeń powstałych w Wyniku krzepnięcia odlewu, spawania, skrawania lub odkształcenia plastycznego na

zimno. Wyżarzanie to prowadzi się w zakresie 400 - 650°C w ciągu kilku godzin, po czym odlew powoli się studzi. Mikrostruktura stali nie zmienia się, korzystny jest przy tym wzrost sprężystości stali zgniecionej na zimno bez zmniejszenia twardości i wytrzymałości.

Stan wyżarzony przeciwpłatkowo Pl. Płatkami nazywa się wadę stali, która na przełomie pojawia się w formie plam, a na szlifie stali obserwuje się pęknięcia o długości od kilku do kilkunastu milimetrów. Przyczyną powstawania płatków jest wodór rozpuszczony w ciekłej stali, który nie zdążył wydyfundować podczas krzep-nięcia i kucia wlewka. Szczególnie wrażliwe są na to duże wlewki ze stali wysoko-stopowych. Wyżarzanie przeciwpłatkowe polega na długotrwałym wygrzewaniu odkuwek w temperaturze 650°C i wolnym studzeniu w celu pozbycia się nadmiaruwodoru.

Stan po regulowanym chłodzeniu, po przeróbce plastycznej V. Jest to rodzaj obróbki termomechanicznej, której celem jest uzyskanie wyrobów hutniczych o drobnym ziarnie ferrytu. Istotą sprawy jest doprowadzenie do przemiany drobnego zgniecionego lub zrekrystalizowanego austenitu w drobny ferryt podczas przemiany alotropowej. Można to osiągnąć przez kontrolowanie temperatury rekrystalizacji au-stenitu podczas przeróbki plastycznej na gorąco. Przykładem jest walcowanie na go-rąco, przy którym zachodzi dynamiczna rekrystalizacja austenitu. Możliwe jest także walcowanie drobnego austenitu na zimno i przemiana alotropowa zgniecionego austenitu w ferryt. Obniżenie temperatury przemiany γ → α zwiększa efekt roz-drobnienia ferrytu. Osiąga się to przez wprowadzenie do stali manganu (do 1,6%) oraz innych pierwiastków (Cu, Ni, Cr, Mo) obniżających temperaturę przemiany γ → α. Innym sposobem obniżenia temperatury przemiany alotropowej jest szybkie chłodzenie stali po zakończeniu walcowania. Stale, w odniesieniu do których takie postępowanie jest uzasadnione, są spawalnymi stalami niskowęglowymi zawierają-cymi mikrododatki (< 0,1%) pierwiastków Nb, V, Ti, B, Al. Pierwiastki te, tworząc węglikoazotki, umacniają ferryt. Stale te nazywa się niskostopowymi o podwyższonej wytrzymałości (NSPW) lub stalami z mikrododatkami.

3. Hartowanie

Hartowanie

Przemiany austenitu podczas chłodzenia

Przemiany austenitu podczas chłodzenia można rozpatrywać, korzystając z wy-kresu Fe—Fe₃C, tzn. w warunkach równowagi termodynamicznej, lub też w zależności od szybkości i sposobu chłodzenia. Na rysunku 2.1 przedstawiono schematycznie wykresy przemian austenitu stali podeutektoidalnej podczas chłodzenia izotermicznego (CTPi) i chłodzenia ciągłego (CTPc).

W zależności od przebiegu krzywych chłodzenia względem zakresu przemiany perlitycznej, bainitycznej i martenzytycznej uzyskuje się struktury o różnym udziale objętościowym ferrytu, perlitu, bainitu, martenzytu, a także austenitu szczątkowego.

Należy przypomnieć, że perlit jest płytkową mieszaniną ferrytu i cementytu o dyspersji i twardości zwiększających się w miarę obniżania temperatury przemiany perlitycznej, która ma charakter dyfuzyjny.

Przemiana bainityczna ma charakter tylko częściowo dyfuzyjny, a jej produktem jest bainit, będący mieszaniną przesyconego ferrytu i wydzielonych węglików. W miarę obniżania temperatury zwiększa się udział przemiany bezdyfuzyjnej i tym samym twardość bainitu.

Przemiany perlityczna i bainityczna przebiegają izotermicznie i atermicznie.

a) CTPi przy chłodzeniu izotermicznym, b) CTPc przy chłodzeniu ciągłym;

A - austenit, F - ferryt, P - perlit, Bg - bainit górny, Bd - bainit dolny, M - martenzyt

Przemiana martenzytyczna ma charakter bezdyfuzyjny i przebiega pomiędzy temperaturą M_s (początek przemiany) i M_f (koniec przemiany). Produktem przemiany jest martenzyt (przesycony roztwór węgla w Feα), którego objętość właściwa jest większa od objętości właściwej austenitu (dla stali wysokowęglowych ta różnica wynosi około 3%). W wyniku tego powstają silne naprężenia ściskające, hamujące lub zatrzymujące przemianę. W strukturze stali pozostaje wtedy pewna ilość austenitu szczątkowego. Udział austenitu szczątkowego wzrasta wraz ze zwiększeniem stężenia węgla w stali (obniżeniu ulegają wtedy wartości temperatury M_s i M_f).

Istota i cel hartowania

Hartowanie polega na nagrzaniu stali do temperatury austenityzowania, wygrzaniu w tej temperaturze i oziębianiu w celu uzyskania struktury nierównowagowej -martenzytycznej lub bainitycznej - odznaczającej się większą niż w stanie wyjścio-wym twardością i wytrzymałością oraz mniejszą plastycznością.

Temperatura austenityzowania w przypadku stali węglowych jest o 30 - 50°C wyższa od temperatury A_c3 (rys. 2.2). Zbyt wysoka temperatura austenityzowania wywołuje nadmierny rozrost ziaren austenitu, co powoduje uzyskanie struktury martenzytu gruboiglastego, powodującej zwiększenie kruchości stali. Stale stopowe są austenityzowane w temperaturze odpowiednio wyższej, zapew-niającej rozpuszczenie węglików w austenicie i nasycenie go węglem oraz pierwiast-kami stopowymi, co umożliwia uzyskanie wymaganych właściwości po obróbce cieplnej.

Gdy zabieg austenityzowania obejmuje całą objętość hartowanego elementu, a grubość warstwy zahartowanej jest zależna od hartowności obrabianego materiału i intensywności chłodzenia, hartowanie jest nazywane hartowaniem objętościowym. Gdy nagrzewamy i hartujemy tylko warstwę wierzchnią, mówimy o hartowaniu po-wierzchniowym.

Rys. 2.2,

Krytyczna szybkośc chłodzenia – najmniejsza szybkość chłodzenia stali przy której jest możliwa przemiana martenzytyczna !

Badanie hartowności

Miarą przehartowalności jest średnica krytyczna D_k, tj. średnica pręta, w którym po zahartowaniu w ośrodku o danej intensywności chłodzenia uzyskuje się w rdze-niu strukturę z określonym minimalnym udziałem martenzytu, wyrażonym w pro-

centach, np. D₈₀ lub D₅₀.

4. Nawęglanie

Ogólna charakterystyka

Nawęglanie polega na nasyceniu węglem warstwy wierzchniej elementów wyko-nanych ze stali węglowych i stopowych o zawartości węgla od 0,05 do 0,25%. Ope-rację tę wykonuje się w temperaturze występowania austenitu, najczęściej w zakre-sie 900 - 930°C.

Celem nawęglania jest wytworzenie warstwy wzbogaconej w węgiel o stężeniu na powierzchni 0,7 - 1,0% i o grubości 0,6 - 1,5 mm (niekiedy większej), która po następnym zahartowaniu ma twardość powyżej 58 HRC (750 HV). Natomiast rdzeń o mniejszej twardości, 25 - 45 HRC, zapewnia odporność na obciążenia dynamiczne.

Szybkość nawęglania zależy przede wszystkim od temperatury i czasu trwania procesu (rys. 3.3), a także od aktywności ośrodka (potencjału węglowego) i składu chemicznego stali.

Stale konstrukcyjne do nawęglania

W tablicy 3.1 podano skład chemiczny oraz właściwości mechaniczne po harto-waniu i niskim odpuszczaniu niektórych krajowych stali do nawęglania. Stale węglowe mają małą hartowność oraz stosunkowo niską granicę plastyczności i wy-trzymałości na rozciąganie po hartowaniu i niskim odpuszczaniu. W związku z tym stosuje sieje na części mało obciążone, od których wymaca się tylko odporności na ścieranie. Konieczność hartowania w wodzie jest przyczyną znacznych naprężeń i odkształceń.

W stalach stopowych do nawęglania zwykle występuje chrom (1-2%) a także Mn, Ni, Mo. Dodatki stopowe zwiększają hartowność, zapewniają wymagane właściwości wytrzymałościowe rdzenia, a także zmniejszają naprężenia hartownicze. Jednakże dodatki te (Mn, Ni Cr, Mo) obniżają temperaturę M_s , co wpływa na zwiększenie ilości austenitu szczątkowego i tym samym zmniejszenie twardości warstwy utwardzonej.

Struktura warstwy nawęglonej

W nawęglonym przedmiocie zawartość węgla zmniejsza się stopniowo od powierzchni w kierunku rdzenia, w związku z czym zmienia się również struktura (rys. 3.4). Najsilniej nawęglona strefa zewnętrzna (nadeutektoidalna) powinna składać się z perlitu, ewentualnie z niewielką ilością cementytu. Natomiast struktura perlitu z wyraźną siatką cementytu przy powierzchni (rys. 3.5) jest niedopuszczalna, gdyż jest krucha i łatwo pęka podczas hartowania. Strefa perlityczna (eutektoidalna) powinna łagodnie przechodzić w ferrytyczno-perlityczną strukturę rdzenia. W stalach stopowych w warstwie nawęglonej występują ponadto węgliki stopowe.

Metody nawęglania

Ze względu na cechy ośrodka można wymienić następujące metody nawęglania:

- Nawęglanie gazowe - ma ono obecnie największe zastosowanie przemysłowe. Jest prowadzone w atmosferach zawierających CO, CO₂, H₂, H₂O, CH₄ i N₂, które wytwarza się przez częściowe spalanie gazów opalonych (metanu, propanu, butanu) lub rozkład termiczny różnych ciekłych związków organicznych dostarczanych bez- pośrednio do komory pieca do nawęglania. Do podstawowych zalet nawęglania ga- zowego należy możliwość precyzyjnej regulacji grubości warstwy nawęglonej i za wartości w niej węgla (z wykorzystaniem sterowania komputerowego), duża szyb kość procesu i możliwość hartowania przedmiotów bezpośrednio po nawęglaniu.

- Nawęglanie w ośrodkach stałych - obecnie rzadko stosowane. Odbywa się ono w proszku węgla drzewnego nasyconego węglanami sodu, wapnia lub baru. Proces zachodzi w skrzynkach, gdzie pod wpływem temperatury i przy niedoborze tlenu powstaje CO, będący źródłem węgla atomowego. Metoda ta charakteryzuje się dużą czaso- i energochłonnością oraz trudnością regulowania grubości warstw i stężenia w nich węgla.

- Nawęglanie w złożach fluidalnych, które jest tworzone przez cząstki ciała sta-łego (np. piasku) utrzymywane w zawieszeniu przez gorący gaz nasycający, prze pływający przez złoże od dołu ku górze. Obrabiane cieplno-chemicznie przedmioty zanurza, się w złożu fluidalnym podobnie jak w cieczy.

- Nawęglanie próżniowe, przebiegające przy obniżonym ciśnieniu w atmosferze metanu, propanu i innych gazów. W metodzie tej atomowy węgiel jest uzyskiwany w wyniku reakcji rozpadu wymienionych gazów. Metoda ta charakteryzuje się lep szą adsorpcją węgla i mniejszym zużyciem gazów.

- Nawęglanie jonizacyjne - polega ono na wygrzewaniu stali w piecu próżnio wym w atmosferze węglowodorów o niskim ciśnieniu z jednoczesnym przyłożeniem wysokiego napięcia stałego między obrabianym przedmiotem (katoda) a anodą. W tych warunkach następuje wyładowanie jarzeniowe i wytwarza się plazma. W wyniku tego powstają jony węgla, które przyspieszane w polu elektrycznym bombardują obrabiany materiał, co znacznie ułatwia adsorpcję. Metoda ta zapewnia dużą wydajność procesu, umożliwia regulację grubości i struktury warstwy dyfuzyjnej.

Obróbka cieplna po nawęglaniu

Twardość stali węglowej nawęglonej i wolno chłodzonej wynosi 240 - 280 HV, a jej właściwości mechaniczne są nie najlepsze ze względu na rozrost ziaren zacho-dzący podczas procesu. W związku z tym nawęglone przedmioty poddaje się dalszej obróbce cieplnej polegającej na hartowaniu i niskim odpuszczaniu (rys. 3.6) w celu:

- otrzymania w warstwie wierzchniej struktury drobnoiglastego martenzytu z węglikami (rys. 3.7), co zwiększa twardość powierzchni do około 60 HRC; w war-stwie tej z reguły występuje również austenit szczątkowy (rys. 3.8), którego ilość zależy od gatunku nawęglonej stali, stężenia węgla w warstwie i rodzaju hartowania po nawęglaniu;

- zapewnienia znacznej ciągliwości i wymaganych właściwości wytrzymało-ściowych rdzenia; struktura rdzenia stali stopowych to najczęściej niskowęglowy martenzyt lub bainit, w niektórych przypadkach z wydzieleniami ferrytu.

Nowoczesne stale stopowe do nawęglania (odporne na roz-rost ziaren austenitu podczas nawęglania) umożliwiają sto-sowanie hartowania bezpośred-nio z temperatury nawęglania gazowego, co znacznie uprasz-cza proces technologiczny.

Określony rozkład struktury na przekroju warstwy utwar-dzonej determinuje odpowiednie właściwości mechaniczne. Na rysunku 3.9 przedstawiono typowy rozkład twardości warstwy utwardzonej wraz z rozkładem stężenia węgla.

Azotowanie

Ogólna charakterystyka

Azotowanie polega na dyfuzyjnym -nasycaniu stali azotan. Przebiega ono zwykle w zakresie temperatury 500 - 600°C w atmosferze zawierającej wolne atomy azotu. Azotowanie może być: krótko-, średnio- i długookresowe (rys. 3.10). Obecnie najczęściej stosuje się azotowanie gazowe i jarzeniowe. Może się ono odbywać także w złożu fluidalnym. W praktyce przeważa azotowanie ferrytyczne, wykonywane w temperaturze niższej od A_c1 obrabianej stali (z uwzględnieniem układu równowagi Fe - N).

Azotowanie gazowe odbywa się najczęściej w atmosferze częściowo zdysocjo-wanego amoniaku (NH₃). Współcześnie stosuje się nowoczesne metody regulowanego azotowania gazowego, umożliwiające kontrolowanie składu strukturalnego war-stwy azotowanej. Grubość warstwy i twardość powierzchni azotowanej zależą od temperatury i czasu procesu, a także od składu chemicznego stali i aktywności atmosfery (rys. 3.11).

Azotowanie jonizacyjne (jonowe) odbywa się w atmosferze zjonizowanego azotu. Przyłożone napięcie wynosi 0,5 - 1,5 kV, a ciśnienie gazu jest obniżone do 10^-2 — 1 Pa. W wyniku zderzeń jonów azotu z powierzchnią obrabianego przedmiotu wydziela się ciepło, a obrabiany przedmiot nagrzewa a się do temperatury azotowania. Zjawiska powierzchniowe, w wyniku których powstaje określona struktura warstwy, można regulować przez zmianę napięcia, ciśnienia oraz składu chemicznego gazu. Warstwy wierzchnie wytworzone w tym procesie odznaczają się - oprócz dużej odporności na ścieranie i wytrzymałości zmęczeniowej - znacznie większą ciągliwością w porównaniu z warstwami uzyskiwanymi podczas azotowania innymi metodami.

Struktura warstwy azotowanej

Warstwy wytwarzane w procesie konwencjonalnego azotowania gazowego są zwykle zbudowane z dwóch stref (rys. 3.12):

- strefy przypowierzchniowej, nie ulegającej trawieniu, składającej się z bogatych w azot węgloazotków Fe_2-3(N,C) i azotków γ’ (Fe₄N) lub tylko azotków γ’; w strefie węgloazotków ε mogą występować pory;

- strefy azotowania wewnętrznego, która w stalach węglowych jest roztworem stałym azotu w żelazie z wydzieleniami lub bez wydzieleń azotków żelaza; w przypadku stali stopowych strefa ta zawiera drobnodyspersyjne wydzielenia azotków pierwiastków stopowych (Cr, W, Mo, V, Ti) rozmieszczonych w podłożu ferrytycznym (rys. 3.13); strefa ta trawi się ciemniej niż rdzeń twardej warstwy jednostrefowej, wolnej od wydzieleń azotków przy powierzchni, jest możliwe jedynie metodami azotowania regulowanego (strefa azotków nie prze-kracza grubości 10-15 μm).

Jako kryterium efektywnie użytecznej grubości warstwy azotowanej przyjmuje się grubość strefy utwardzonej o twardości większej niż np. 600 HV1 dla stali wysokostopowych i specjalnych do azotowania

Zalety i zastosowanie azotowania

Z uwagi na liczne zalety zarówno procesu, jak i otrzymywanych warstw zakres zastosowania azotowania w przemyśle jest znaczny (tabl. 3.2) i systematycznie ro-śnie.

Do korzystnych cech azotowania pod względem strukturalnym, wytrzymałościo-wym i technologicznym należy zaliczyć:

- dużą twardość powierzchniową (tabl. 3.2),

- zachowanie twardości i wytrzymałości w podwyższonej temperaturze (do 600°C),

- zwiększoną odporność na ścieranie, zacieranie i zużycie adhezyjne,

- odporność na korozję gazową i atmosferyczną,

- dużą wytrzymałość zmęczeniową elementów azotowanych,

- względnie niską temperaturę procesu, umożliwiającą wytworzenie twardej warstwy na uprzednio ulepszonym cieplnie rdzeniu,

- niewielkie odkształcenia elementów w procesie azotowania.

Borowanie Borowanie polega na dyfuzyjnym nasycaniu borem warstwy wierzchniej stali w temperaturze 900 - 1000°C przez kilka do kilkunastu godzin. Proces najczęściej od-bywa się w proszkach lub pastach. Borowaniu dyfuzyjnemu poddaje się części maszyn i narzędzi narażone w eksploatacji na zużycie przez tarcie. Warstwy są zbudowane z borków żelaza FeB i Fe₂B lub wyłącznie z bor-ku Fe₂B. Mają one strukturę iglastą ukierunkowaną prostopadle do powierzchni (rys. 3.14). Warstwy te są stosunkowo kruche, szczególnie ich strefa przypowierzchniowa FeB.

Borowaniu poddaje się przede wszystkim średniowęglowe (0,35 - 0,45% C) oraz nisko-stopowe stale konstrukcyjne. Borowane części są zwykle hartowane i nisko odpuszczane. Ich twardość powierzchniowa wynosi około 2000 HV.

Warstwy borowane na stalach stopowych mają grubość 0,08 - 0,15 mm, a na stalach węglowych do 0,3 mm. Warstwy te charakteryzują się również dużą odpornością korozyjną w wodnych roztworach niektórych kwasów oraz dużą odpornością na utlenianie w wysokiej temperaturze.