Obróbka cieplna metali – hartowanie, odpuszczanie i normalizacja
Obróbka cieplna metali jest procesem, który polega na kontrolowanym podgrzaniu i ochłodzeniu metali w celu zmiany ich struktury i właściwości. Istnieje wiele różnych metod obróbki cieplnej, z których każda ma swoje unikalne zalety i zastosowania. W tym artykule przedstawione zostaną trzy rodzaje obróbki cieplnej: hartowanie, odpuszczanie oraz normalizacja.
Czym jest obróbka metali?
Obróbka metali to szereg procesów, które mają na celu zmienić właściwości obrabianego materiału. W tym przypadku dotyczy to zmiany właściwości fizycznych i chemicznych elementów metalowych. Obróbkę metali ludzkość zna od tysięcy lat, jednak współcześnie zmienił się sposób działania oraz narzędzie wykorzystywane w tych działaniach. Odpowiednie obróbka cieplna metali, takich jak stal, może m.in. zwiększyć twardość surowca, poprawić jego plastyczność, ciągliwość czy odporność na działanie czynników mechanicznych i zewnętrznych.Rodzaje obróbki cieplnej można klasyfikować na podstawie wielu różnorodnych kryteriów, takich jak: panująca podczas procesu temperatura, czas trwania, medium chłodzące, sekwencja etapów czy cel obróbki. Istotą każdej metody jest osiągnięcie zmian w mikrostrukturze metalu, które przekładają się na pożądane właściwości końcowego produktu.
Hartowanie metali
Hartowanie jest procesem obróbki cieplnej, który polega na nagłym ochłodzeniu metalu z wysokiej temperatury, aby zwiększyć jego twardość. Najczęściej stosuje się je w celu zapewnienia trwałości i wytrzymałości mechanicznej metali. Proces hartowania może być przeprowadzony z wykorzystaniem różnych mediów chłodzących, takich jak woda, olej lub powietrze, w zależności od rodzaju metalu i wymaganych właściwości.Podczas procesu hartowania, podgrzany metal jest szybko ochładzany, co powoduje powstanie tzw. struktury martensytowej - bardzo twardej i wytrzymałej struktury krystalicznej. Następnie kawałek metalu jest często poddawany procesowi odpuszczania, aby zmniejszyć jego kruchość i usunąć nadmiar naprężeń. Hartowanie znacząco zwiększa twardość i wytrzymałość metali, co może być szczególnie korzystne przy produkcji narzędzi i części maszynowych.
Odpuszczanie metali
Odpuszczanie jest procesem obróbki cieplnej, który następuje po hartowaniu i polega na kontrolowanym podgrzaniu metalu w celu zmniejszenia jego twardości i poprawy wytrzymałości. Podczas odpuszczania, metal jest ogrzewany do umiarkowanej temperatury i pozostawiany w tym stanie przez określony czas, a następnie powoli chłodzony. Proces ten ma na celu zmniejszenie kruchości metali hartowanych, poprzez delikatne zmiany w ich strukturze krystalicznej.Odpuszczanie może znacznie poprawić wytrzymałość i odporność na uderzenia metali, pozostawiając je jednocześnie wystarczająco twarde i wytrzymałe na korozję. Ma zastosowanie w produkcji sprzętu sportowego, narzędzi mechanicznych, ram samochodowych i wielu innych części.
Normalizacja metali
Normalizacja jest podobna do hartowania, ale różni się głównie tym, że metal jest ochładzany powoli na otwartym powietrzu zamiast w cieczy chłodzącej. Proces ten polega na nagłym podgrzaniu i utrzymaniu metalu w stałej temperaturze, a następnie stopniowym ochładzaniu do temperatury otoczenia. Normalizacja jest często stosowana do obróbki stali i żeliwa, aby zmniejszyć ich kruchość i ulepszyć wytrzymałość i odporność na zmęczenie.Efektem normalizacji jest bardziej jednorodna i drobnoziarnista struktura metalu, co przyczynia się do poprawy wytrzymałości i własności mechanicznych. Normalizacja jest jedną z najważniejszych metod obróbki cieplnej stosowanych przy produkcji stali i żeliwa. Ma zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak produkcja rur stalowych, elementów konstrukcyjnych, części maszynowych i innych.