Wyżarzanie

Pod pojęciem procesu wyżarzania należy rozumieć obróbkę elementu przy ustalonej temperaturze, z uwzględnieniem zdefiniowanego czasu podtrzymania i następującego po nim schłodzenia. Rozróżnia się następujące metody wyżarzania:

Normalne wyżarzanie jest przeprowadzane głównie po uprzednim formowaniu elementów na gorąco. Rozgrzewanie odbywa się do temperatury nieco powyżej temperatury hartowania, a po nim następuje schładzanie w atmosferze spoczynkowej. Wskutek normalnego wyżarzania powstaje drobnoziarniste łączenie ferrytowo-perlitowe. Pozwala to przekształcić gruboziarniste i nierównomierne struktury łączeń w nowe, jednorodne i drobnoziarniste struktury. Ta metoda obróbki cieplnej jest przeprowadzana w temperaturze ok. 20–50°C powyżej temperatury przemiany AC3, przy której odbywa się przekształcenie austenityczno-ferrytowe. Wyżarzanie odprężające służy do zredukowania naprężeń własnych w elemencie wskutek formowania na zimno, przekształcania łączenia, obciążenia cieplnego lub obróbki skrawaniem. Wyżarzanie odprężające odbywa się zwykle w temperaturze między 450–650°C przy dostatecznie długich czasach utrzymania i następującym chłodzeniu bez znacznych zmian łączeń i właściwości mechanicznych.

Wyżarzanie zmiękczające polega na wyżarzaniu w temperaturze nieco niższej niż temperatura przekształcenia z następującym, powolnym chłodzeniem w celu uzyskania możliwie miękkiego stanu. Powinien przy tym powstać ziarnisty perlit, miękkie łączenie, wykazujące najlepsze możliwości obróbki przy przekształcaniu bezwiórowym i przy obróbce skrawaniem. Proces jest realizowany przez kilka godzin nieco poniżej temperatury AC1. Wyżarzanie zmiękczające, czyli wyżarzanie na kulistym cementycie, jest również procesem wyżarzania zmiękczającego, przy czym w rezultacie wyżarzania wahadłowego z następującym, powolnym stygnięciem uzyskuje się możliwie wysoki stopień formowania węglików. Celem jest łączenie składające się z ziaren cementytu w ferrytycznej masie bazowej, która wykazuje najlepszą obrabialność. Ta obróbka ma istotne znaczenie np. przy późniejszym formowaniu na zimno.

Wyżarzanie przegrzewające odbywa się przy temperaturze powyżej temperatury hartowania i jest połączone z odpowiednim schładzaniem w celu uzyskania większego ziarna. Celem wyżarzania przegrzewającego jest poprawa obrabialności mechanicznej elementów, które podlegają dużym zmianom kształtu podczas obróbki skrawaniem. Odbywa się ono w temperaturach od 950 do 1200°C. Czas utrzymania musi być dostatecznie długi, aby było możliwe uzyskanie zamierzonego zwiększenia ziarna W związku z tym, że wzrost ziarna wiąże się z pogorszeniem właściwości elementu, konieczna jest zmiana stanu łączenia w trakcie końcowej obróbki cieplnej (hartowanie, ulepszanie, utwardzanie dyfuzyjne itd.) przez przekształcenie fazowe z powrotem do stanu drobnoziarnistego. Utwardzanie dyfuzyjne jest procesem wyżarzania przy bardzo wysokich temperaturach w zakresie rekrystalizacji. Celem jest częściowe lub całkowite odwrócenie zmian właściwości i łączeń występujących np. wskutek formowania na zimno. Wyżarzanie dyfuzyjne służy do wyrównania lokalnych różnic składu chemicznego stali i materiałów odlewanych występujących wskutek likwacji bez przekształcania łączeń. Odbywa się to przez wyżarzanie w zakresie temperatury 1000–1300°C.

Wyżarzanie rozpuszczające jest stosowane głównie w przypadku stali austenitycznych do rozpuszczania wytrąconych składników w mieszanych kryształach oraz w celu wyeliminowania naprężeń przy poprzedzającym utwardzaniu przez zgniot. Wyżarzanie rozpuszczające jest przeprowadzane w celu uzyskania jednolitych, jednorodnych właściwości materiału i łączenia. W przypadku materiałów żelaznych wyżarzanie odbywa się w zakresie temperatur 950–1200°C, w przypadku metali nieżelaznych w zakresie 460–540°C.

Zalety wyżarzania

• Poprawa właściwości mechanicznych
• Optymalizacja pod kątem obróbki mechanicznej (bezwiórowej i skrawaniem)
• Poprawa stanu łączenia do formowania na zimno
• Zmniejszenie naprężeń obróbkowych
• Przywrócenie stanu wyjściowego