• Wyżarzanie stali jest procesem obróbki cieplnej, w którym następuje po sobie kilka etapów
• W praktyce przemysłowej stosuje się kilka rodzajów wyżarzania stopów żelaza
• Do najpopularniejszych metod wyżarzania należą wyżarzanie ujednorodniające, odprężające i normalizujące
• Wyżarzanie stali jest także sposobem na ustabilizowanie połączeń spawanych stali

Wyżarzanie stali jest jedną z metod obróbki cieplnej metali, która obejmuje nagrzewanie stali do określonej temperatury, następnie wygrzanie w tej temperaturze oraz na koniec studzenie. W ten sposób zyskuje się strukturę, która jest zbliżona do stanu równowagi. W trakcie wyżarzania mogą nastąpić zmiany alotropowe, które mogą decydować o istocie tego procesu lub nie mieć na niego wpływu. Wyżarzanie może odbywać się również bez zachodzenia przemian alotropowych.

Wyżarzanie stali – różne rodzaje

W praktyce przemysłowej stosuje się kilka szczegółowych rodzajów wyżarzania stopów żelaza. Proces obejmujący nagrzewanie do temperatury 1050-1200°C (ok. 100-200°C niższej od temperatury solidusu*), wygrzanie w tym zakresie temperatury oraz studzenie celem ograniczenia niejednorodności składu chemicznego to wyżarzanie ujednorodniające.

Z kolei wyżarzanie odprężające jest nagrzewaniem stali do odpowiedniej temperatury, wygrzaniem i powolnym studzeniem. Proces ten powinien zapewnić usunięcie naprężeń odlewniczych, cieplnych i spawalniczych, które są efektem obróbki plastycznej. Zarówno zakres temperatury, jak i czasu wyżarzania są bardzo szerokie. Przykładowo w przypadku odlewów staliwnych temperatura wyżarzania wynosi ok. 650°C. W temperaturze 100-150°C zachodzi odprężanie stabilizujące, które zapewnia niezmienność wymiarową przy zmniejszeniu naprężeń własnych. W ramach wyżarzania odprężającego niejednokrotnie wykonuje się odprężanie samorzutne nazywane sezonowaniem. Przeprowadza się je w temperaturze pokojowej od kilku miesięcy nawet do kilku lat.

Inny rodzaj wyżarzania określany jest jako normalizujący i polega na nagrzewaniu stali do odpowiedniej temperatury, wygrzaniu jej i studzeniu przy małym przepływie powietrza. Ma to zapewnić jednorodną strukturę drobnoziarnistą przy polepszonych właściwościach mechanicznych materiału. Proces ten zazwyczaj przeprowadza się w odniesieniu do stali niestopowych konstrukcyjnych i staliwa. Z kolei wyżarzanie zupełne w odniesieniu do stali stopowych obejmuje nagrzewanie stali, wygrzewanie i powolne chłodzenie w dwóch zakresach temperatur a następnie poddanie działaniu powietrza.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Materiały

Głębokie tłoczenie stali połączonej z włóknami węglowymi

Stal w połączeniu z włóknami węglowymi zwiększa zakres zastosowania w lekkich konstrukcjach bez koniecz­ności rezygnacji z narzędzi stosowanych w prasowniach. Potwierdza to projekt, w którym została opracowana hybrydowa struktura, składająca się z blachy nawierzchniowej, włókien węglowych i blachy podstawowej. Struktura ta jest poddawana wspólnej obróbce plastycznej.

Produkcja mechaniczna

Stabilność i precyzja produkcji dzięki stali duplex

Stal duplex zyskuje na znaczeniu w branży motoryzacyjnej. Materiał stanowi wyzwanie dla producentów części precyzyjnych. Mimo tego warto stosować stal duplex nie tylko ze względu na jej właściwości, ale również z ekonomicznego punktu widzenia.

Odmianą wyżarzania zupełnego jest wyżarzanie izotermiczne. Wykorzystuje się je głównie w procesach obróbki cieplnej stali stopowych, które po wykonaniu wyżarzania zupełnego są zbyt twarde. Jako odmianę wyżarzania izotermicznego należy wymienić patentowanie drutów lub taśm, czyli wygrzewanie w temperaturze 900-1100°C, chłodzenie izotermiczne (500-550°C) oraz obróbkę plastyczną na zimno.

Rekrystalizacja, czyli wyżarzanie stali rekrystalizujące, zachodzi w temperaturze 550-650°C. Proces ten z reguły jest wykonywany w odniesieniu do wyrobów wcześniej obrabianych plastycznie na zimno celem usunięcia niekorzystnego wpływu zgniotu. Stosuje się także wyżarzanie zmiękczające (sferoidyzacja) wykonywane w temperaturze, która jest zbliżona do temperatury przemiany austenitycznej. W pierwszej kolejności przeprowadza się wygrzewanie w odpowiedniej temperaturze, po czym temperatura jest obniżana oraz przeprowadza się powolne schładzanie. Powoduje to przemianę cementytu płytkowego w postać sferoidalną oraz podwyższenie obrabialności skrawaniem stopu. Grafityzację, czyli wyżarzenie grafityzujące, wykonuje się w odniesieniu do żeliwa białego po to, aby uzyskać żeliwo ciągliwe. Podczas tego procesu cementyt rozkłada się na ferryt i grafit.

Wyżarzanie połączeń spawanych stali

Trwałość i niezawodność połączeń spawanych stali jest uzależniona, a w niektórych przypadkach ograniczona m.in. przez ich strukturalną niestabilność. W celu ustabilizowania złącza przeprowadza się wyżarzanie normalizujące i odprężające. Może być ono częściowe lub całkowite. W pierwszym przypadku następuje częściowe nagrzewanie za pomocą specjalnych urządzeń grzejnych gazowych lub elektrycznych. Nagrzewanie częściowe stosuje się, gdy nie zachodzi niebezpieczeństwo powstawania dodatkowych naprężeń. Wynika to ze sztywności konstrukcji, a także jej rodzaju. W nagrzewaniu całkowitym przeprowadza się nagrzewanie całej konstrukcji do odpowiedniej temperatury, najczęściej w piecu.