Hartowanie atmosferyczne

co to jest hartowanie?

Hartowanie stali to proces poprawiający wytrzymałość, ciągliwość, odporność na zużycie, wytrzymałość zmęczeniową i twardość materiałów metalowych. Proces polega na nagrzaniu do temereatury austenityzacji, a następnie hartowaniu lub kontrolowanym chłodzeniu, co skutkuje wzrostem twardości w całym przekroju elementu. W większości przypadków hartowanie następuje w połączeniu z późniejszym odpuszczaniem.

proces hartowania stali

Materiały są utwardzane w zrównoważonej atmosferze gazu ochronnego. Atmosfera jest dokładnie dopasowana do zawartości węgla w danym materiale.

1. Nagrzew

W temperaturach, które zwykle przekraczają 780°C, początkowa mikrostruktura elementu najpierw przekształca się w mikrostrukturę austenityczną. Przedmiot obrabiany utrzymuje się w tej temperaturze do momentu, aż cały przekrój elementu osiągnie temperaturę austenityzacji i ujednorodnienia mikrostruktury.

2. hartowanie

Następnie przedmiot obrabiany jest hartowany, w wyniku czego powstaje tzw. struktura hartownicza (martenzyt/bainit). Hartowanie to szybkie chłodzenie przedmiotu obrabianego, które odbywa się w oleju, gazie lub innym medium hartującym. Ze względu na zmiany zachodzące w strukturach sieci atomowej podczas nagrzewania i hartowania, nieuniknione są zmiany kształtu i wymiarów elementów.

3. Odpuszczanie

Późniejsze odpuszczanie ustala pożądane właściwości elementu, w szczególności wymaganą twardość i wytrzymałość. Odpuszczanie przeprowadza się w temperaturach opartych na wymaganych właściwościach mechanicznych elementu. Po hartowaniu w gazie ochronnym można przeprowadzić opcjonalną obróbkę wymrażania w celu przekształcenia austenitu szczątkowego. Po procesie wymrażania należy zawsze przeprowadzić dalszy proces odpuszczania.

Różnica pomiędzy hartowaniem powierzchniowym a objętościowym

Hartowanie zwykle (objętościowe) polega na całkowitym utwardzeniu w całym przekroju hartowanego elementu. Hartowanie powierzchniowe różni się zatem znacznie od definicji procesu hartowania powierzchniowego lub utwardzania wydzieleniowego.

Wszystkie procesy realizowane są w wysoko rozwiniętych, zautomatyzowanych systemach piecowych, które zostały specjalnie zaprojektowane, aby osiągnąć jak najlepsze rezultaty.

więcej szczegółów na temat hartowania metali

Hartowanie atmosferyczne polega na utwardzaniu komponentów w atmosferze obojętnej (zrównoważonej). Powierzchnia elementu jest zabezpieczona przed zgorzeliną i nadmiernym utlenianiem oraz nawęglaniem i odwęgleniem. Procesy odwęglania i nawęglania można odwrócić poprzez kontrolę potencjału węglowego w atmosferze gazu obojętnego.

teoria transformacji mikrostrukturalnej

W stanie nieutwardzonym stal składa się z sieci regularnej, przestrzennie centrowanej, w której może rozpuścić się bardzo mało węgla. Po nagrzaniu powyżej temperatury 720 °C tworzy się austenit, który ma sieć regularną, ściennie centrowanę (fcc) i zajmuje mniejszą objętość, w której może się rozpuścić znacznie więcej węgla, co ma miejsce w temperaturze utwardzania. Jeśli materiał zostanie następnie wystarczająco szybko schłodzony, przekształca się on z siecie ściennie centrowanej z powrotem w sieć przestrzennie centrowaną. Obecność przesyconego węgla rozciąga sieć ściennie centrowaną w sieć tetragonalną. Można to również nazwać hartowaniem transformacyjnym. Dlatego martenzyt ma wysokie naprężenia szczątkowe i większą objętość niż stal niehartowana w temperaturze pokojowej. Wysokie naprężenia własne powodują wysoką twardość materiału.

Podczas późniejszego odpuszczania niewielka ilość węgla dyfunduje z tetragonalnie przekształconej struktury sieci atomowej i tworzy węgliki. Zmniejsza to naprężenia szczątkowe i zmiany objętości, zmniejsza twardość i zwiększa wytrzymałość.

zalety hartowania stali

Zwiększona wytrzymałość materiału: Hartowanie nadaje materiałom solidną strukturę i zwiększa ich odporność na naprężenia zewnętrzne.
Zwiększona żywotność: Hartowanie zwiększa wytrzymałość detali, co wydłuża ich żywotność i zmniejsza zapotrzebowanie na części zamienne.
Zwiększona odporność na zużycie: Hartowany metal jest mniej podatny na zużycie, co poprawia trwałość komponentów i narzędzi.

odpowiednie metale do procesu hartowania

Hartowaniu można poddać praktycznie wszystkie interesujące technicznie stopy stali, takie jak stale sprężynowe, stale do formowania na zimno, stale do ulepszania cieplnego, stale łożyskowe, stale do formowania na gorąco i stale narzędziowe, a także dużą liczbę wysokostopowych stali nierdzewnych i stopów odlewniczych.

Hartowanie metali i stali w ogóle jest tematem bardzo obszernym. Istnieje wiele różnych aplikacji, do których można zastosować wiele różnych materiałów. Jeśli nie masz pewności, który proces będzie najlepiej dostosowany do Twoich potrzeb, zalecamy rozmowę z jednym z naszych doświadczonych pracowników, abyśmy mogli wspólnie wybrać najlepszą obróbkę cieplną dla Twojego zastosowania.

Wybór odpowiedniej stali jest kluczowy dla uzyskania pożądanych właściwości.

zastosowanie hartowania stali w różnych gałęziach przemysłu

Różne procesy hartowania nie są zależne od konkretnej branży, ale od użytego materiału i właściwości mechanicznych, jakie należy uzyskać na elemencie.

korzystaj z naszych usług, począwszy od pomysłu aż po produkcję seryjną

Opracowywanie indywidualnych innowacji
Wyjaśnij szczegółowe pytania
Wsparcie od pomysłu do produkcji seryjnej
Wsparcie pierwszej klasy
Najwyższa jakość – niezależnie od tego, czy są to małe, czy duże serie
Certyfikowany zgodnie z normą DIN EN ISO 9001:2015, VDA 6.1:2016

często zadawane pytania dotyczące hartowania

Co to jest hartowanie stali?

Podczas hartowania stali struktura metalu ulega przekształceniu w taki sposób, że zwiększa się wytrzymałość mechaniczna metalu. Proces hartowania wymaga nagrzania przedmiotu obrabianego, a następnie jego szybkiego ochłodzenia.

Które zakresy temperatur są kluczowe dla hartowania stali i jak je dobierać?

Zakresy temperatur hartowania zależą od odpowiedniego składu stali. Temperatury, które można zastosować, można znaleźć w normach, specyfikacjach i/lub wymaganiach klienta.

Jakie są inne popularne metody hartowania?

Utwardzanie transformacyjne, utwardzanie wydzieleniowe, wzmacnianie w roztworze stałym.

W jakiej temperaturze następuje hartowanie stali i jak temperatura wpływa na właściwości wytrzymałościowe materiału?

Zakres temperatur utwardzania dla konkretnego materiału jest znormalizowany lub określony w specyfikacjach. Zasadniczo można powiedzieć, że na osiągniętą twardość mogą mieć wpływ różne temperatury hartowania ze względu na różne właściwości rozpuszczania węgla i pierwiastków stopowych. Wyższa temperatura oznacza wyższą twardość, niższa temperatura oznacza niższą twardość, ale wyższa temperatura oznacza również większe zmiany wymiarowe w komponencie.

branże, które obsługujemy

lokalizacje procesów

Masz pytania? Skontaktuj się z nami bezpośrednio lub wybierz lokalizację procesu w pobliżu.

heat treatment