Obróbka termiczna i hartowanie stali

Właściwości stali nie są stałe — mogą być zmieniane poprzez kontrolę, jak gorący jest materiał i jak szybko się studzą. To jest podstawa zarówno hartowania narzędzi, jak i zrozumienia, co się dzieje w spoinach spawalniczych, gdzie stal jest praktycznie niecontrolowanie hartowana przez ciepło łuku.

Gdy stal jest ogrzewana powyżej określonej temperatury, zmienia się jej wewnętrzna struktura. Jak struktura wygląda potem, zależy od chłodzenia: szybkie chłodzenie "zamraża" twardą, ale kruche strukturę, podczas gdy powolne chłodzenie daje miększy i bardziej plastyczny materiał. To jest to interplay między temperaturą i chłodzeniem, na którym zbudowana jest cała obróbka cieplna.

Podczas hartowania stalowa jest ogrzewana i szybko chłodzona - na przykład w wodzie lub oleju. Wynik jest bardzo twardy, ale także kruchy i pełen napięcia. Dlatego hartowanie jest prawie zawsze następowane pomieszczeningiem, gdzie materiał jest ponownie ogrzewany do niższej temperatury, aby usunąć część kruchości i napięcia, kosztem niewielkiej utraty twardości. Razem dają twardą i jednocześnie użyteczną stalę narzędziową.

• 01Wyżarzanie: sprawia, że stal jest miększa i łatwiejsza do obróbki
• 02Normalizacja: ujednolica strukturę i daje przewidywalny punkt wyjścia
• 03Wyżarzanie bez napięcia: zmniejsza wewnętrzne napięcia po np. spawaniu lub obróbce

Podczas spawania sam szew topnieje, ale tuż obok znajduje się strefa, która jest ogrzewana bez topienia — strefa zmieniona ciepłem (HAZ). Tutaj struktura stali jest zmieniana przez ciepło spawania, i właśnie tutaj powstają liczne pęknięcia i miękkie lub kruche punkty. Zrozumienie obróbki cieplnej pomaga kuznicy zrozumieć, dlaczego zbyt szybkie chłodzenie lub błędna kolejność spawania mogą osłabić połączenie.

Podczas spawania grubej lub zahartowanej stali przedmiot jest często podgrzewany, aby chłodzenie po spawaniu przebiegało wolniej. Zmniejsza to ryzyko twardych, kruchych stref i pęknięć. Czy należy podgrzać i do jakiej temperatury, wynika z procedury spawania — nie jest to wolny wybór.

Klasyczny kowal czyta temperaturę po świeceniu żelaza, i to wciąż cenna umiejętność. Ale do kontrolowanej obróbki cieplnej oczy samej nie wystarczają — używa się tutaj pomiaru temperatury i ustalonych czasów, bo kilka stopni różnicy może zdecydować, czy wynik będzie użyteczny czy nie.