Jak przebiega proces hartowania stali?

Przedmioty wykonane ze stali zwykle wydają nam się bardzo twarde i wytrzymałe. Rzeczywiście, przy większości zastosowań ich właściwości są zupełnie wystarczające i zapewniają długie użytkowanie. Jednak w przypadku części i podzespołów wykorzystywanych w różnego rodzaju maszynach, urządzeniach i konstrukcjach, wymagania są większe. Poszczególne detale wykonane ze stali nierzadko służą do mocowania elementów o dużym ciężarze. Taką funkcję pełnią np. wszelkiego typu elementy złączne – śruby, wkręty lub łączniki. Podzespoły zrobione ze stali bardzo często pracują w wysokich temperaturach i są narażone na zwiększone tarcie. Dotyczy to choćby kół zębatych obecnych w wielu urządzeniach mechanicznych. Zdarza się także, że różne części z metalu są narażone na bardzo silne przeciążenia związane z uderzeniami o dużej sile. W takich warunkach pracują m.in. bufory montowane w wagonach kolejowych albo tłoki młotów wyburzeniowych. Najczęściej stosowaną metodą poprawy właściwości elementów stalowych w taki sposób, by mogły spełniać zwiększone oczekiwania co do ich wytrzymałości, jest proces hartowania.

Obróbka cieplna metali

Hartowanie metali jest jedną z metod obróbki cieplnej. Polega ona na rozgrzewaniu metalu do temperatury, w której jego struktura ulega zmianie. Ogrzany metal jest następnie ochładzany podczas kąpieli w wodzie lub oleju hartowniczym. Ostatnim etapem jest tzw. proces odpuszczania, w którym materiał zostaje ponownie rozgrzany, choć tym razem do niższej temperatury, po czym wolno studzony. Zarówno temperatury stosowane podczas hartowania stali i odpuszczania, jak i tempo ochładzania mają kluczowe znaczenie dla właściwości zahartowanego metalu. Dobiera się je precyzyjnie nie tylko do składu hartowanej stali, ale również do parametrów, jakie chce się osiągnąć.

Proces hartowania zwiększa wytrzymałość elementów metalowych. Podnosi ich twardość, wytrzymałość, odporność na ścieranie, co sprawia, że mogą być wykorzystywane w bardziej wymagających zastosowaniach. Jednocześnie jednak stal poddana hartowaniu jest mniej plastyczna. Sprawia to, że wzrasta jej kruchość. Ewentualne uszkodzenia pojawiają się zatem przy dużo wyższych obciążeniach, jednak przebieg ich powstawania jest bardziej gwałtowny. Odpowiedni dobór parametrów hartowania umożliwia taką zmianę właściwości elementu stalowego, że jego charakterystyka w możliwie największym stopniu odpowiada warunkom, w których będzie używany.

Hartowaniu może być poddawany cały element – mówimy wtedy o hartowaniu objętościowym, w którym zmiany struktury zachodzą w całym detalu. Jest również możliwość hartowania powierzchniowego, gdy przekształceniu ulega jedynie zewnętrzna warstwa materiału.