Wyżarzanie stali – co to jest i jakie ma zalety?

Technika wyżarzania stali to jedna z metod obróbki cieplnej, której głównym celem jest przybliżenie stanu danego stopu do równowagi termodynamicznej. W teorii proces ten wydaje się dosyć prosty, ponieważ wyżarzany element wystarczy nagrzać do określonej temperatury, a następnie podtrzymać i ostudzić w odpowiednim czasie.

W praktyce jest to znacznie bardziej skomplikowane niż pieczenie ciasta, ponieważ w trakcie wyżarzania zachodzić mogą przemiany alotropowe. Ścisła kontrola warunków oraz czynników środowiskowych pozwala oczywiście zagwarantować odpowiedni rezultat, ale możliwe jest to jedynie dzięki nowoczesnym narzędziom oraz wiedzy i doświadczeniu wykwalifikowanych specjalistów. W jakim celu wyżarza się metal? Jakie rodzaje wyżarzania można wyróżnić? Jakie metale można obrabiać cieplnie wyżarzaniem? Poniżej postaramy się odpowiedzieć na wszystkie te pytania oraz przybliżyć różnice pomiędzy poszczególnymi rodzajami wyżarzania.

Wyżarzanie zmiękczające wykorzystywane jest w celu obniżenia twardości elementów stalowych przed przystąpieniem do właściwej obróbki mechanicznej. W dużym uproszczeniu proces ten sprowadza się do podgrzania materiału poniżej temperatury przemiany, utrzymania go w takim stanie przez kilka lub nawet kilkanaście godzin i powolnego wystudzenia.

Wyżarzanie odprężające przeprowadzane jest w celu usunięcia albo zmniejszenia naprężeń, które powstać mogą podczas spawania, kucia na zimno, wyklepywania lub grubego skrawania mechanicznego. Wyżarzanie stali w ten sposób zaczyna się od nagrzania materiału powyżej temperatury hartowania. Dopiero po kilku godzinach przetrzymywania w takich warunkach można przystąpić do powolnego chłodzenia.

Wspomniane wyżej odprężające wyżarzanie stali nierdzewnej i metali to tylko niektóre z rodzajów wyżarzania bez przemiany alotropowej. Do kategorii tej zaliczyć można także wyżarzanie rekrystalizujące, stabilizowane oraz stabilizujące naturalnie (sezonowanie). Rekrystalizacja potrzebna jest w przypadku stali odkształcanych plastycznie na zimno, pozostałe techniki zaś wykorzystuje się do usuwania oraz zmniejszania naprężeń odlewniczych.

Z perspektywy zachodzących przemian alotropowych wyżarzanie metali podzielić można na następujące rodzaje:

- ujednorodniające (mają na celu zmniejszenie niejednorodności składu chemicznego),

- zupełne (usuwa naprężenia wewnętrzna, poprawia obrabialność, zmniejsza twardość i polepsza ciągliwość),

- niezupełne (przybliża strukturę do warunków równowagi),

- normalizujące (pozwala uzyskać jednorodną strukturę i poprawić właściwości wytrzymałościowe),

- z przemianą izotermiczną (zmniejsza twardość stali stopowych),

- grafitujące (wykorzystywane do przemiany żeliwa białego w żeliwo ciągliwe).

Warto wspomnieć również, iż wyżarzanie metali takich jak aluminium, miedź czy mosiądz jest oczywiście możliwe oraz zasadne w wielu sytuacjach.

(Artykuł partnera)