Wyżarzanie jako jedna z metod obróbki cieplnej stali

Wyżarzanie, jako jedna z metod obróbki cieplnej stali jest wykorzystywana do zmiany właściwości fizykochemicznych tego stopu żelaza z węglem. Dzięki temu procesowi uzyskuje się materiał o cechach, które pozwalają na szerokie jego zastosowanie. Bez niego niemożliwe byłoby tworzenie takich produktów stalowych jak balustrady, pręty, rury, profile, które przecież są bardzo potrzebne w przemyśle czy budownictwie.

Co to jest wyżarzanie stali?

Większość osób nie wie, co to jest wyżarzanie stali, dlatego warto na samym początku wyjaśnić, że jest to jeden z najczęściej wykorzystywanych rodzajów obróbki cieplnej metali. Ogólnie rzecz ujmując, polega ono na nagrzaniu materiału do określonej, wysokiej temperatury, a następnie wytrzymanie w niej. Na koniec taki rozgrzany metal poddaje się stopniowemu studzeniu. W momencie wyżarzania mogą nastąpić pewne zmiany alotropowe, czyli może dojść do sytuacji, kiedy w stali, w tym samym stanie skupienia, znajdą się różne odmiany tego samego pierwiastka chemicznego, które będą inne pod względem właściwości fizycznych i chemicznym. Czasem te zmiany alotropowe wpływają, a czasem są całkowicie obojętne dla całego procesu. Z kolei kiedy indziej podczas tego rodzaju obróbki cieplnej nie zauważa się żadnych przemian alotropowych. Warto także mieć na uwadze fakt, że w chwili nagrzewania i studzenia stali zachodzą fizykochemiczne zjawiska, dzięki którym uzyskuje się najlepsze składniki strukturalne odpowiadające za wyjątkową wytrzymałość metalu. Z tego powodu każda stal różni się od siebie parametrami. Niektóre jej gatunki są bardziej twarde, a inne z kolei bardziej elastyczne. Obróbka cieplna poza tym, że ma wpływ na własności wytrzymałościowe i technologiczne metalu, determinuje także jego cenę, która następnie przekłada się na wyższy koszt produktów stalowych.

Rodzaje wyżarzania stali

Wyróżnia się różne rodzaje wyżarzania stali. Każde z nich ma na celu, w mniejszym lub większym stopniu, doprowadzić stop do pożądanego stanu równowagi termodynamicznej. W zależności od potrzeb i celu przeznaczenia stali, rozróżnia się następujące sposoby wyżarzania:

Wyżarzanie odprężające – zwane jest inaczej odprężaniem. W jego przypadku nagrzewa się materiał do temperatury ok. 600-650°C, wygrzewa się go w tej temperaturze, a następnie pomału schładza. Te czynności mają na celu zmniejszenie naprężeń własnych, ale bez doprowadzenia do zmian w strukturze i właściwościach metalu. Ten sposób obróbki cieplnej jest stosowany do odprężania części spawanych oraz staliwnych odlewów.

Wyżarzanie zupełne – nagrzewanie i stopniowe schładzanie stali w tym przypadku prowadzi do zlikwidowania naprężeń własnych, wskutek czego otrzymuje się metal o zmniejszonej twardości oraz większej ciągliwości i obrabialności. Stosuje się go najczęściej do gruboziarnistych struktur odlewów czy też wyrobów walcowanych i kutych.

Wyżarzanie normalizujące – jego celem jest otrzymanie stali o jednorodnej, drobnoziarnistej strukturze, która przez to będzie miała lepsze właściwości mechaniczne.

Wyżarzanie ujednorodniające (homogenizujące) – ten rodzaj wyżarzania polega na nagrzaniu stali do temperatury 1000-1200°C i długotrwałym jej wygrzaniu w tej temperaturze aż do momentu otrzymania równego składu chemicznego. Na koniec tak samo, jak w przypadku innych rodzajów wyżarzeń, pomału schładza się nagrzany materiał. Temu procesowi zazwyczaj poddawane są wylewki przed obróbką plastyczną oraz różne odlewy.

Wyżarzanie sferoidyzujące (zmiękczające) – w wyniku jego działania otrzymuje się stal zawierającą cementyt. Jego obecność w metalu sprawia, że staje się on idealnym materiałem do tłoczenia, przeciągania czy też walcowania na zimno.

Obróbka cieplna stali wpływa na zmianę jej właściwości. W zależności od potrzeb możemy poddać ją różnym rodzajom wyżarzania, które sprawiają, że staje się ona bardziej lub mniej twarda i elastyczna.