WRONA Piotr	MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE
L	Obróbka cieplna stali konstrukcyjnej

Obróbka jest dziedziną technologii obejmującą zespół zabiegów wywołujących polepszenie właściwości mechanicznych i fizyczno-chemicznych metali i stopów, powodowane zmianami struktury w stanie stałym w wyniku zmian temperatury, czasu oraz działania ośrodka.

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

• obróbkę cieplną zwykłą,

• obróbkę cieplno-chemiczną,

• obróbkę cieplno-mechaniczną(zwaną także obróbką cieplno-plastyczną),

• obróbkę cieplno-magnetyczną.

W przypadku obróbki cieplnej zwykłej zmiany struktury i właściwościami są spowodowane głównie zmianami temperatury i czasu. Podczas obróbki cieplno-chemicznej istotny wpływ na skład chemiczny, strukturę i właściwości warstwy wierzchniej wywiera także ośrodek, w którym odbywa się obróbka. W obróbce cieplno-mechanicznej (cieplno-plastycznej) na właściwości obrabianego materiału wpływa ponadto odkształcenie plastyczne, a w obróbce cieplno-magnetycznej - pole magnetyczne.

Operacje i zabiegi obróbki cieplnej.

Operacje 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 elementu z mała szybkością jest nazywane studzeniem, natomiast z dużą szybkością - oziębieniem. Wytwarzanie elementu obrabianego cieplnie w pośredniej lub docelowej temperaturze podczas chłodzenia jest nazywane wychładzaniem.

Stale konstrukcyjne.

Założenie właściwości elementów konstrukcyjnych ze stali do ulepszania cieplnego uzyskuje się po obróbce cieplnej polegającej na hartowaniu i wysokim odpuszczaniu. Temperatura odpuszczania mieści się w zakresie 500 - 600⁰C i może być tym wyższa, im większe jest stężenie węgla i pierwiastków węglikotwórczych. Po ulepszeniu cieplnym strukturę stali stanowi martenzyt wysokoodpuszczony. Poza ulepszeniem cieplnym niektóre stale można poddawać hartowaniu izotermicznemu.

Ulepszanie cieplne, w przypadku gdy średnia krytyczna jest większa lub równa średnicy elementu konstrukcyjnego umożliwia uzyskanie w przybliżeniu jednakowych właściwości mechanicznych na całym przekroju obrabianego elementu.

Stale konstrukcyjne stopowe sprężynowe.

Obróbka cieplna sprężyn i resorów polega na austenizowaniu w temperaturze 800 - 870⁰C i hartowaniu w oleju lub wodzie zależnie od gatunku zastosowanej stali a następnie średnim odpuszczaniu w temperaturze 380 - 520⁰C. Po takiej obróbce cieplnej sprężyny mają strukturę martenzytu odpuszczonego.

Wytrzymałość zmęczeniowa stali jest w dużym stopniu zależna od struktury warstwy wierzchniej, dlatego podczas obróbki cieplnej stosuje się atmosferę ochronną lub kąpiel solną. Dodatkowo pióra resorów poddaje się wzmocnieniu zgniotowemu przez śrutowanie lub młotkowanie.

Stale konstrukcyjne stopowe do nawęglania.

Nawęglanie polega na nasyceniu warstwy powierzchniowej stali w węgiel podczas wygrzewania obrabianego przedmiotu w ciągu określonego czasu w ośrodku zawierającym węgiel atomowy. Nawęglanie odbywa się w temperaturze od 900 - 950⁰C o grubości warstwy nawęglanej, która zwykle osiąga od 0.5 do 2mm, decyduje czas nawęglania, który dobiera się tak, aby skład fazowy warstwy powierzchniowej odpowiadał strukturze stali eutektoidalnej.

Stale konstrukcyjne stopowe do azotowania.

Obróbka cieplna części maszyn przeznaczonych do azotowania polega na hartowaniu i wysokim odpuszczaniu, po którym następuje szlifowanie wykończające powierzchni przewidzianych do nasycania azotu.

---