Hartowanie, zwane również hartowaniem, to proces nagrzewania, a następnie chłodzenia stali (lub innego stopu) z dużą prędkością, co powoduje znaczny wzrost twardości, zarówno powierzchniowej, jak i w całej objętości. W przypadku hartowania próżniowego proces ten odbywa się w piecach próżniowych, w których można osiągnąć temperaturę do 1300°C. Metody hartowania różnią się w zależności od obrabianego materiału, ale najczęściej stosuje się hartowanie gazowe z użyciem azotu.
Hartowanie gazowe w próżni:
Podczas hartowania gazowego w próżni materiał jest nagrzewany beztlenowo przez konwekcję w medium gazu obojętnego (N₂) i/lub promieniowanie cieplne w podciśnieniu. Stal jest hartowana strumieniem azotu, przy czym szybkość chłodzenia można określić poprzez dobór nadciśnienia. W zależności od kształtu przedmiotu obrabianego można również dobrać kierunek i czas przedmuchu azotem. Optymalizacja czasu i kontrola temperatury stali są przeprowadzane w trakcie procesu za pomocą pilotujących termopar, które można umieścić na przedmiocie obrabianym w komorze grzewczej. Stal poddawana obróbce cieplnej w piecu próżniowym uzyskuje określone właściwości wytrzymałości i twardości na całym przekroju poprzecznym, bez odwęglenia powierzchni. Ziarno austenityczne jest drobne i spełnia międzynarodowe normy.
W ten sposób można hartować praktycznie wszystkie interesujące technicznie stopy stali, takie jak stale sprężynowe, stale do obróbki plastycznej na zimno, stale do ulepszania cieplnego, stale łożyskowe toczne, stale do obróbki plastycznej na gorąco i stale narzędziowe, a także dużą liczbę wysokostopowych stali nierdzewnych i stopów żeliwa.
Hartowanie w oleju próżniowym
Hartowanie w oleju próżniowym polega na chłodzeniu nagrzanych materiałów za pomocą oleju próżniowego. Ponieważ przenoszenie wsadu odbywa się w próżni lub w osłonie gazu obojętnego po oczyszczeniu pieca próżniowego, powierzchnia elementu jest zawsze chroniona aż do całkowitego zanurzenia w oleju. Ochrona powierzchni jest bardzo podobna zarówno w przypadku hartowania w oleju, jak i w gazie.
Główną zaletą w porównaniu z konwencjonalnymi metodami hartowania w oleju atmosferycznym jest precyzyjna kontrola parametrów chłodzenia. W piecu próżniowym możliwa jest modyfikacja standardowych parametrów hartowania – temperatury i mieszania – a także zmiana ciśnienia nad zbiornikiem hartowniczym.
Zmiana ciśnienia nad zbiornikiem spowoduje różnicę ciśnień wewnątrz kąpieli olejowej, co zmieni krzywą wydajności chłodzenia oleju zdefiniowaną przy ciśnieniu atmosferycznym. Strefa wrzenia to faza, w której prędkość chłodzenia jest najwyższa. Zmiana ciśnienia oleju modyfikuje jego parowanie ze względu na ciepło ładunku.
Obniżenie ciśnienia aktywuje zjawisko parowania, które inicjuje fazę wrzenia. Zwiększa to wydajność chłodzenia płynu hartowniczego i poprawia hartowność w porównaniu z warunkami atmosferycznymi. Jednak intensywne wytwarzanie pary może powodować zjawisko osłony i potencjalne odkształcenia.
Wzrost ciśnienia oleju hamuje tworzenie się pary i opóźnia parowanie. Osłona przylega do elementu i schładza się bardziej równomiernie, ale mniej drastycznie. Hartowanie oleju w próżni jest zatem bardziej równomierne i powoduje mniejsze odkształcenia.
Hartowanie w wodzie próżniowej
Proces podobny do hartowania w oleju próżniowym jest idealnym rozwiązaniem do obróbki cieplnej i hartowania aluminium, tytanu i innych materiałów, które wymagają wystarczająco szybkiego chłodzenia.
Czas publikacji: 07-05-2022