Czy każda stal może być ulepszana cieplnie?

Ulepszanie cieplne to jeden z kluczowych procesów wykorzystywanych w inżynierii materiałowej do poprawy właściwości mechanicznych stali. Łączy w sobie dwa etapy – hartowanie oraz odpuszczanie – dzięki którym staje się ona bardziej wytrzymała, twarda i odporna na zużycie. Jednak nie każdy gatunek stali nadaje się do takiej obróbki. Aby uzyskać oczekiwany efekt, niezbędne jest odpowiednie dobranie składu chemicznego oraz struktury materiału.

 

Na czym polega proces ulepszania cieplnego stali? 

Ulepszanie cieplne to dwuetapowa obróbka stali, w której pierwszym krokiem jest hartowanie. Polega ono na nagrzaniu jej do temperatury austenityzacji (800–1000°C), a następnie szybkim schłodzeniu, co prowadzi do uzyskania twardej mikrostruktury martenzytycznej. Taki materiał ma dużą twardość, ale może być kruchy i podatny na pękanie. Stąd też kolejnym etapem jest odpuszczanie – czyli ponowne podgrzanie stali, ale do niższej temperatury (150–600°C). Ma to na celu zredukowanie naprężeń wewnętrznych oraz poprawę plastyczności i udarności.

 

Jakie stale można, a jakich nie można ulepszać cieplnie? 

Nie każda stal jest odpowiednia do ulepszania cieplnego. Główne kryterium doboru stanowi skład chemiczny, w szczególności zawartość węgla i pierwiastków stopowych. Stale niestopowe o niskiej zawartości węgla (poniżej 0,2%) nie uzyskają wymaganych właściwości mechanicznych po obróbce cieplnej – ich hartowność jest zbyt niska. Z kolei stale wysoko stopowe, np. nierdzewne austenityczne, nie tworzą martenzytu i w ogóle nie reagują na hartowanie.

Najlepszym materiałem na stal ulepszaną cieplniestale stopowe konstrukcyjne, zawierające od 0,25% do 0,6% węgla. Należą do nich takie gatunki jak m.in. C45, 42CrMo4 oraz 34CrNiMo6.

 

Czym charakteryzuje się stal ulepszana cieplnie? 

Proces ulepszania cieplnego pozwala znacznie poprawić właściwości użytkowe stali. Do najważniejszych korzyści należą: 

  • zwiększona twardość i odporność na ścieranie,  
  • wyższa granica plastyczności i odporność na rozciąganie, 
  • lepsza odporność na zmęczenie materiału, 
  • zachowanie odpowiedniej udarności po odpuszczeniu.

Dzięki tym cechom stal ulepszana cieplnie znajduje zastosowanie w wielu kluczowych gałęziach przemysłu: od motoryzacji, przez energetykę, po budowę maszyn i konstrukcje mechaniczne.

 

hartowanie metalowej części