Hartowanie zwykłe

Nazywane również hartowaniem martenzytycznym, objętościowym, to obróbka cieplna pozwalająca uzyskać wysoką twardość/wytrzymałość stali. Obejmuje austenityzację, szybkie chłodzenie i odpuszczanie w celu zachowania struktury odpuszczonego martenzytu lub bainitu.

Korzyści

W zależności od gatunku stali istnieją różne zalety hartowania:

• Bardzo obciążone części mogą uzyskać optymalne połączenie wytrzymałości, wiązkość i, o ile to możliwe, odporność na działanie wysokiej temperatury
• Dzięki większej wytrzymałości takie części mogą być lżejsze i sztywniejsze
• Narzędzia i matryce uzyskują żądaną wysoką odporność na zużycie i/lub żarowytrzymałość, bez zmiany wiązkości materiału
• Części wymagające szlifowania w celu obniżenia chropowatości uzyskują wymaganą skrawalność
• W tych wszystkich przypadkach, jeśli części są wykonane ze stali martenzytycznej, odporność na korozję można uzyskać tylko po obróbce cieplnej

Stale narzędziowe: żądane cechy wysokiej twardości, odporności na zużycie i skrawalność można uzyskać dzięki hartowaniu.

Stale martenzytyczne: te stale uzyskują maksymalną odporność na korozję tylko przez hartowanie.

Dla wszystkich gatunków stali: podczas kształtowania części (odbywającego się przed obróbką cieplną) materiał jest stosunkowo miękki, a więc łatwy do obróbki skrawaniem.

Aplikacje i materiały

Stale inżynieryjne:

• Znacznie obciążone części, takie jak wały napędowe, pręty nośne, ramy, widły wózków widłowych, nakrętki i śruby, uszy do podnoszenia itd.
• Analogiczne części przeznaczone do pracy w podwyższonych temperaturach
• Sprężyny dowolnego rodzaju i o dowolnych wymiarach
• Narzędzia: cięcie, młotkowanie, walcowanie, tj. dowolne narzędzia do pracy na zimno i na gorąco
• Matryce: cięcie, walcowanie, tłoczenie, młotkowanie, ale również odlewanie tworzyw i aluminium oraz matryce do wyciskania
• Części ze stali nierdzewnej wymagające dużej odporności na korozję (branża spożywcza i medyczna)

Dane procesowe

Opisany tutaj proces jest typowym hartowaniem zwykłym, co oznacza, że skład chemiczny obrabianej stalowej części nie powinien ulec zmianie w trakcie procesu.

Bezpośrednie hartowanie jest najczęściej stosowaną metodą utwardzania stali.

Pierwszym krokiem jest stopniowe nagrzewanie do temperatury hartowania (austenityzacji) wynoszącej, w zależności od gatunku stali, od 800 do 1220°C. W temperaturze od 730 do 900°C (w zależności od gatunku stali) następuje przekształcenie mikrostruktury w austenit      (przemiana alotropowa).

Drugim krokiem jest wygrzewanie (austenityzacja) w zadanej temperaturze w celu jednoczesnego całkowitego wyrównania temperatury na przekroju części oraz przekształcenia mikrostruktury w jednorodny austenit ( z rozpuszczeniem występujących składników strukturalnych). NB, powoduje to zmniejszenie objętości właściwej.

Trzecim krokiem jest szybkie chłodzenie części bezpośrednio z temperatury austenityzacji w jednorodnym, odpowiednio dobranym medium. W zależności od hartowności stali i wymiarów detalu może nim być woda, ciekła sól, olej, zawiesina polimerowa, powietrze lub azot, wodór, hel pod wysokim ciśnieniem z wymuszonym obiegiem. Szybkość chłodzenia musi być wystarczająco duża, aby zapobiec przekształceniu materiału z powrotem do wyjściowej miękkiej struktury. Czyli chłodzenie musi przebiegać z zachowaniem minimalnej krytycznej  szybkości chłodzenia by nie doszło do przemian dyfuzyjnych w obrabianym materiale.