Ceowniki
Obróbka cieplna stali
Obróbka cieplna stali jest zabiegiem mającym na celu zmianę (w stanie stałym) struktury stopów. Powoduje to zmianę własności mechanicznych, fizycznych i chemicznych stali [4]. Do najważniejszych procesów obróbki cieplnej (z punktu widzenia budowlanych konstrukcji stalowych) należą:
- wyżarzanie,
- hartowanie,
- odpuszczanie,
- przesycanie,
- obróbka termomechaniczna.
Wyżarzanie to proces polegający na podgrzaniu stali do określonej temperatury, wygrzanie jej w tej temperaturze, a następnie powolne ostudzenie. W zależności od temperatury wygrzewania, sposobu studzenia i celu wyżarzania interesujące jest wyżarzanie : zupełne, normalizujące, rekrystalizujące i odprężające.
Wyżarzanie zupełne ma za zadanie rozdrobnienie ziaren stali.
Wyżarzanie rekrystalizujące ma na celu usunięcie skutków zgniotu, a więc usunięcie twardej struktury stali i zastąpienie jej drobnokrystaliczną strukturą miękką. W większości metali skutek zgniotu w temperaturze normalnej, może się utrzymywać bardzo długo na skutek małej ruchliwości atomów. Podniesienie temperatury umożliwia (ze względu na wzrost energii wewnętrznej) wzrost ruchliwości atomów, a tym samym przywrócić stali właściwą jej strukturę. Trzeba pamiętać, że zgniot powoduje utwardzenie struktury stali. Wyżarzanie odprężające (odprężanie) ma na celu zmniejszenie naprężeń własnych powstałych przy obróbce technologicznej stali bez wyraźnych zmian strukturalnych stali. Wyżarzanie odprężające stosuje się po takich zabiegach technologicznych jak obróbka plastyczna na zimno i gorąco, spawanie skrawanie. Trzeba pamiętać, że procesy te wywołują znaczne naprężenia wewnętrzne w stali.
Hartowanie polega na nagrzaniu stali do temperatury nieco wyższej niż 720°C i wygrzewaniu jej aż do uzyskania struktury austenitycznej (a więc następuje przemiana alotropowa), a następnie szybkim oziębieniu w wodzie lub oleju. W wyniku tego procesu uzyskuje się stal o strukturze martenzytycznej, która zapewnia stali dużą twardość, odporność na ścieranie i wytrzymałość. Struktura martenzytyczna stali jest tworzona w momencie szybkiego ochłodzenia stali. Powoduje to utrudnienie dyfuzji węgla, który pozostaje w strukturze stali. Stal o strukturze martenzytycznej ma nadmiar węgla (żelazo α).
Stal o niskiej zawartości węgla wymaga nagrzania w procesie hartowania do temperatury 720- 900°C. W miarę zwiększania się zawartości węgla powyżej 0,8% temperatura hartowania ustala się na poziomie 720°C.
Stal poddana hartowaniu charakteryzuje się lepszymi parametrami mechanicznymi jest jednak bardziej krucha i ma obniżoną wydłużalność.
Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali do temperatury wyższej niż 600°C, wygrzaniu stali w tej temperaturze, a następnie albo wolnym, albo szybkim jej ostudzeniu.
