Wyżarzanie stali

© KKS Steel

Udostępnij:

Własności wytrzymałościowe i technologiczne stali są związane z jej mikrostrukturą zależną w zasadniczy sposób od obróbki cieplnej, tj. od różnorodnych zabiegów cieplnych, którym stal podlegała. Wykorzystując fizykochemiczne zjawiska występujące przy ogrzewaniu i oziębianiu stali, można doprowadzić do wytworzenia się w niej najbardziej pożądanych składników strukturalnych, nadających jej określone własności wytrzymałościowe.

Jednym z procesów obróbki cieplnej stali jest jej wyżarzanie, obejmujące nagrzewanie stali do określonej temperatury, następnie wygrzanie w tej temperaturze oraz na koniec studzenie. W ten sposób zyskuje się strukturę, która jest zbliżona do stanu równowagi. W trakcie wyżarzania mogą nastąpić zmiany alotropowe, które mogą decydować o istocie tego procesu lub nie mieć na niego wpływu. Wyżarzanie może odbywać się również bez zachodzenia przemian alotropowych.


Rodzaje wyżarzania
W praktyce przemysłowej stosuje się kilka szczegółowych rodzajów wyżarzania stopów żelaza. Proces obejmujący nagrzewanie do temperatury 1050-1200°C (ok. 100÷200°C niższej od temperatury solidusu*), wygrzanie w tym zakresie temperatury oraz studzenie celem ograniczenia niejednorodności składu chemicznego to wyżarzanie ujednorodniające. Z kolei wyżarzanie odprężające jest nagrzewaniem stali do odpowiedniej temperatury, wygrzaniem i powolnym studzeniem. Proces ten powinien zapewnić usunięcie naprężeń odlewniczych, cieplnych i spawalniczych
będących efektem obróbki plastycznej. Zarówno zakres temperatury, jak i czasu wyżarzania są bardzo szerokie. Przykładowo w przypadku odlewów staliwnych temperatura wyżarzania wynosi ok. 650°C. W temperaturze 100-150°C zachodzi odprężanie stabilizujące, które zapewnia niezmienność wymiarową przy zmniejszeniu naprężeń własnych. W ramach wyżarzania odprężającego niejednokrotnie wykonuje się odprężanie samorzutne nazywane sezonowaniem. Przeprowadza się je w temperaturze pokojowej od kilku miesięcy nawet do kilku lat.

Inny rodzaj wyżarzania określany jest jako normalizujący i polega na nagrzewaniu stali do odpowiedniej temperatury, wygrzaniu jej i studzeniu przy małym przepływie powietrza. Ma to zapewnić jednorodną strukturę drobnoziarnistą przy polepszonych właściwościach mechanicznych materiału. Proces ten zazwyczaj przeprowadza się w odniesieniu do stali niestopowych konstrukcyjnych i staliwa. Z kolei wyżarzanie zupełne w odniesieniu do stali stopowych obejmuje nagrzewanie stali, wygrzewanie i powolne chłodzenie w dwóch zakresach
temperatur a następnie poddanie działaniu powietrza.

Odmianą wyżarzania zupełnego jest wyżarzanie izotermiczne. Wykorzystuje się je głównie w procesach obróbki cieplnej stali stopowych, które po wykonaniu wyżarzania zupełnego są zbyt twarde. Jako odmianę wyżarzania izotermicznego należy wymienić patentowanie drutów lub taśm, czyli wygrzewanie w temperaturze 900-1100°C, chłodzenie izotermiczne (500-550°C) oraz obróbkę plastyczną na zimno.

Rekrystalizacja, czyli wyżarzanie rekrystalizujące, zachodzi w temperaturze 550-650°C. Proces ten z reguły jest wykonywany w odniesieniu do wyrobów wcześniej obrabianych plastycznie na zimno celem usunięcia niekorzystnego wpływu zgniotu. Stosuje się także wyżarzanie zmiękczające (sferoidyzacja) wykonywane w temperaturze, która jest zbliżona do temperatury przemiany austenitycznej. W pierwszej kolejności przeprowadza się wygrzewanie w odpowiedniej temperaturze, po czym temperatura jest obniżana oraz przeprowadza się powolne schładzanie. Powoduje to przemianę cementytu płytkowego w postać sferoidalną oraz podwyższenie obrabialności skrawaniem stopu. Grafityzację, czyli wyżarzenie grafityzujące, wykonuje się w odniesieniu do żeliwa białego po to, aby uzyskać żeliwo ciągliwe. Podczas tego procesu cementyt rozkłada się na ferryt i grafit.


TOP w kategorii


#Formowanie

stal wyżarzanie stali



Wyżarzanie połączeń spawanych
Trwałość i niezawodność połączeń spawanych stali jest uzależniona, a w niektórych przypadkach ograniczona m.in. przez ich strukturalną niestabilność. W celu ustabilizowania złącza przeprowadza się wyżarzanie normalizujące i odprężające. Może być ono częściowe lub całkowite. W pierwszym przypadku następuje częściowe nagrzewanie za pomocą specjalnych urządzeń grzejnych gazowych lub elektrycznych. Nagrzewanie częściowe stosuje się, gdy nie zachodzi niebezpieczeństwo powstawania dodatkowych naprężeń. Wynika to ze sztywności konstrukcji, a także jej rodzaju. W nagrzewaniu całkowitym przeprowadza się nagrzewanie całej konstrukcji do odpowiedniej temperatury, najczęściej w piecu.

Udostępnij:

Drukuj





Damian Żabicki



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również