Skip to main content

Hartowanie i nawęglanie stali

Hartowanie i nawęglanie stali
Hartowanie i nawęglanie stali

Data: 13.02.2019

Czasami zdarza się tak, że do produkcji detali wykorzystujemy stal, której twardość nie jest zadowalająca, jednak pozostałe parametry techniczne są bardzo korzystne. Taki zabieg ma na celu obniżenie kosztów wytwarzania niektórych wyrobów – obróbka skrawaniem jest wykonywana przez urządzenia, które posiadają bardzo ograniczone możliwości. Co zrobić, aby poprawić wytrzymałość detali z miękkiej stali?

Na czym polega hartowanie stali?

Hartowanie jest rodzajem obróbki cieplnej materiałów, która polega na nagrzaniu detalu do odpowiedniej temperatury, a następnie na odpowiednio szybkim jego schłodzeniu. Podczas nagrzewania i utrzymywania materiału w wysokiej temperaturze, jego struktura zaczyna się zmieniać. W przypadku stali oznacza to zwiększenie granicy plastyczności i sprężystości. Temu procesowi można poddawać nie tylko zwykłe stale (np. stal 40H lub 42CrMo4), ale również stale nierdzewne austenityczne np. 1.4305. Wybierając tę metodę zwiększenia twardości metalowych elementów warto pamiętać o tym, że stają się one znacznie bardziej kruche, co może wykluczać ich zastosowanie w miejscach narażonych na punktowe działanie dużych sił.

Nawęglanie jako powierzchniowa poprawa twardości

Stale o niskiej zawartości węgla w stopie można dodatkowo poddawać zabiegom nawęglania. Proces ten również należy do grupy obróbek termicznych jednak polega na zmianie jedynie powierzchniowej warstwy detalu (nawet do 2mm). Dyfuzyjne nasycenie powierzchni węglem zmienia jej parametry techniczne – przede wszystkim zwiększa twardość. Nawęglanie pozwala na zwiększenie wytrzymałości elementu przy jednoczesnym zachowaniu odpowiedniej miękkości jego rdzenia. Procesowi może być poddawana między innymi stal 16HG oraz stal 20HG. Nawęglane elementy stalowe są odporne na ścieranie, co sprawia, że stają się przydatne w układach mechanicznych.

Odpowiednie dopasowanie zabiegów wzmacniających

W zależności od rodzaju stopu żelaza z węglem, a konkretnie rodzaju oraz ilości zastosowanych domieszek i dodatków, powinniśmy odpowiednio dopasować rodzaj zabiegu. Niektóre stale wykazują bowiem wysoką hartowalność (np. stal 38HMJ), co oznacza, że pod wpływem temperatury przemiany ich struktury zachodzą w sposób bezpieczny, jednorodny i przede wszystkim korzystny dla parametrów technicznych detalu. Niektóre stale (np. 18CrNiMo7-6) wyróżniające się znaczną twardością w warunkach normalnych nie potrzebują dodatkowych wzmocnień.

Proces nawęglania i hartowania stali wymaga odpowiedniego dobrania sposobu nagrzewania elementów oraz nanoszenia powłok – ważne jest więc to, na którą metodę wykonania zabiegu się zdecydujemy. Powinniśmy jednak swoją decyzję poprzeć konkretną wiedzą, która pozwoli na rzeczywistą poprawę parametrów technicznych metalu.