Rodzaje obróbki cieplnej przeprowadzanej w piecach próżniowych

Mianem obróbki cieplnej określa się ogół obróbek materiałów metalowych, które polegają na nagrzewaniu, wygrzewaniu oraz chłodzeniu do zadanych temperatur z odpowiednią szybkością. Przeprowadzane są w celu zmiany własności stopu, na przykład własności mechanicznych czy plastycznych poprzez modyfikację struktury. W artykule omawiamy rodzaje obróbki cieplnej, jakie przeprowadzane są w piecach próżniowych.

Hartowanie i odpuszczanie

Hartowanie to jeden z podstawowych rodzajów obróbki metali. Polega na nagrzaniu materiału do temperatury nazywanej temperaturą hartowania i utrzymaniu go w tej temperaturze przez czas niezbędny do przebudowy struktury wewnętrznej, a następnie na odpowiednio szybkim schłodzeniu. Jego efektem jest zazwyczaj poprawa parametrów związanych z wytrzymałością, w tym twardości materiału, granicy plastyczności, sprężystości czy odporności na ścieranie. Wykorzystanie pieca próżniowego w tym procesie oraz innych omówionych dalej w tym tekście pozwala ochronić ogrzewane elementy stalowe lub metalowe przed negatywnym wpływem powietrza. Jak wskazuje nazwa, podczas użytkowania za pomocą specjalnych pomp utrzymywana w nim jest próżnia.

Innym rodzajem obróbki cieplnej, któremu poddawana jest stal zahartowana, jest odpuszczanie. W toku tego procesu usuwane są naprężenia hartownicze oraz zmieniane są własności fizyczne zahartowanej stali – podniesiona zostaje udarność, a zmniejszona twardość. Obrabiany materiał rozgrzewany jest do temperatury w granicach 150-650 st. Celsjusza, przetrzymywany w tej temperaturze oraz schładzany. Ze względu na temperaturę, w jakiej przeprowadzane jest odpuszczanie, wyróżnić możemy:

• odpuszczanie niskie (w przedziale 150-250 st. Celsjusza),
• odpuszczanie średnie (w przedziale 250-500 st. Celsjusza),
• odpuszczanie wysokie (powyżej 500 st. Celsjusza).

Przebiegające zgodnie z podobnym schematem wyżarzanie ma na celu przybliżenie stanu materiału do warunków równowagi termodynamicznej, gdzie parametry takie jak ciśnienie, objętość i wszystkie funkcje stanu są stałe w czasie.

Przesycanie i starzenie

Przesycanie oraz starzenie to rodzaje obróbki zawsze następujące po sobie. Proces przesycania przeprowadzany jest po to, by zwiększyć odporność stali na korozję poprzez stabilizację austenitu. Do tego konieczne jest nagrzanie materiału do temperatury, w której zachodzi przemiana austenityczna. Przebieg przesycania podobny jest do hartowania, jednak w przypadku przesycania unika się wystąpienia przemiany martenzytycznej i z tego powodu obróbka ta może zostać zastosowana na stalach wysokowęglowych oraz zawierających dodatki stopowe obniżające temperaturę wystąpienie tej przemiany. Przesycony stop metali poddawany jest procesowi starzenia stopów, który poprawia właściwości wytrzymałościowe i twardość, a zmniejsza plastyczność. Wyróżnić możemy starzenie naturalne oraz przyspieszone, w którym stop nagrzewany jest do temperatury poniżej granicznej rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzewany w niej i schładzany.

Lutowanie próżniowe

Lutowanie to powszechnie znana metoda łączenia elementów metalowych. Wykorzystuje ona metalowe spoiwo o temperaturze topnienia niższej niż temperatura topnienia łączonych materiałów. Na gruncie przemysłu najnowocześniejszym rozwiązaniem, a przy tym gwarantującym niezawodność, czystość procesu oraz wytrzymałość połączenia jest technologia lutowania próżniowego. Przeprowadzane jest ono w piecu próżniowym z wykorzystaniem materiałów lutowniczych, dla których temperatura likwidusu wynosi ponad 900 st. Celsjusza.

Omówione wyżej rodzaje obróbki cieplnej nie wyczerpują w pełni możliwości pieców próżniowych. Jak wskazuje firma Hart-Tech, to one stanowią fundament innowacyjnych technik nawęglania próżniowego. Wraz z rozwojem technologii wzrasta znaczenie właściwości takich jak energooszczędność czy wpływ procesów przemysłowych na środowisko naturalne. Nowoczesne nawęglanie próżniowe może zapewnić optymalne parametry również w tym zakresie.