Hartowanie, a atmosfera ochronna. Co warto wiedzieć?

Proces hartowania stali jest jednym ze sposobów na zmianę jej właściwości. Przeprowadza się go po to, by zmienić strukturę stali tak, aby w większym stopniu spełniała wymagania odnośnie wytrzymałości, odporności na ścieranie oraz twardości. Przy bardzo wielu zastosowaniach przemysłowych elementy stalowe pracują w bardzo trudnych warunkach – w wysokiej temperaturze, przy dużym tarciu i silnym oddziaływaniu mechanicznym na powierzchnię. Poprawa parametrów stali może wydłużyć okres bezawaryjnej pracy elementu i całego urządzenia, a także sprawić, że będzie on mógł być używany w większej ilości zastosowań.

Co dzieje się podczas hartowania stali?

Hartowanie stali to nic innego, jak ogrzanie metalu do temperatury, w której ulega zmianie jego struktura. Podczas hartowania mogą jednak zachodzić również procesy niepożądane. Rozgrzana powierzchnia metalu jest wystawiona na działanie różnego rodzaju substancji znajdujących się w bezpośrednim otoczeniu. Kontakt z nimi może prowadzić do wystąpienia utleniania lub odwęglania obrabianej cieplnie stali. Zmiany tego typu bardzo niekorzystnie wpływają na właściwości materiału i podczas hartowania należy starać się, by do nich nie dochodziło. Rozwiązaniem tego problemu jest hartowanie w atmosferze ochronnej. Zapewnienie specjalnej atmosfery ochronnej eliminuje z otoczenia substancje mogące wpłynąć na przebieg procesu.17

Co to jest atmosfera ochronna?

Dostarczanie atmosfery ochronnej polega na podawaniu specjalnie dobranego gazu lub mieszaniny gazów do wnętrza pieca, w którym prowadzi się hartowanie. Zwykle podawane są wodór, azot albo argon. Możliwe jest również dostarczanie specjalnie dobranych mieszanin o bardziej złożonym składzie. Obecność wybranego gazu – czyli atmosfery ochronnej – uniemożliwia zachodzenie reakcji utleniania bądź odwęglania. Dzięki temu powierzchnia hartowanego przedmiotu nie zmienia swego składu chemicznego w niekontrolowanych sposób.

Inną możliwością zapewnienia atmosfery ochronnej jest wytworzenie w piecu hartowniczym próżni. Uzyskanie kompletnej próżni jest wprawdzie niemożliwe, jednak zapewnienie warunków, w których panuje bardzo niskie ciśnienie, jest zwykle wystarczające. Dzieje się tak, ponieważ zdecydowanie redukuje ono ilość substancji, które mogą wchodzić w reakcje z hartowanym metalem.