Metody tepelného zpracování kruhových tyčí za účelem zvýšení výkonu

Žíhání: změkčení za účelem zlepšení obráběnosti

Žíhání je tepelné zpracování určené k změkčení tyčí kulatého průřezu, odstranění vnitřních pnutí a jemnějšímu zrnitosti struktury, čímž se zlepšuje jejich obráběnost a tvářitelnost. Tyč kulatého průřezu se zahřeje na konkrétní teplotu (obvykle 800–900 °C u uhlíkové oceli), udržuje se po dostatečnou dobu k úplné austenitizaci a poté se pomalu ochladí v peci. Toto pomalé ochlazení vede ke vzniku hrubé perlitické nebo feriticko-perlitické mikrostruktury, čímž se snižuje tvrdost a zvyšuje tažnost. Žíhané tyče kulatého průřezu je snazší řezat, vrtat a tvarovat, což je činí ideálními pro složité obráběcí nebo studené tvářecí operace, kde by nadměrná tvrdost způsobila opotřebení nástrojů nebo trhliny v materiálu. Toto tepelné zpracování se používá také k odstranění účinků předchozího studeného tváření a k homogenizaci mikrostruktury materiálu v přípravě na následné tepelné zpracování.

Normalizace: jemnější zrnitost struktury za účelu dosažení rovnoměrných vlastností

Normalizační proces zahrnuje zahřátí kruhových tyčí na teplotu nad horním kritickým bodem (obvykle 850–950 °C), udržení této teploty po dostatečně dlouhou dobu a následné ochlazení ve stojatém vzduchu. Tento proces vytváří rovnoměrnou, jemnozrnnou perlitickou mikrostrukturu, která nabízí lepší rovnováhu mezi pevností a houževnatostí ve srovnání se stavem po válcování. Normalizace odstraňuje hrubozrnné struktury a vnitřní pnutí, která mohou vzniknout při kování nebo válcování, čímž se zlepšuje rázová houževnatost a zajišťuje se rovnoměrnější rozložení mechanických vlastností po celém průřezu kruhové tyče. Normalizované kruhové tyče se obvykle používají pro konstrukční součásti, ozubená kola a hřídelové díly, které vyžadují střední pevnost a dobrou obráběnost. U mnoha uhlíkových a nízkolegovaných ocelí slouží normalizace jako konečný tepelně zpracovatelský proces, který splňuje stanovené požadavky na mechanické vlastnosti bez nutnosti kalení a popouštění.

Kalení: Dosahování maximální tvrdosti

Kalení označuje rychlé ochlazení tyčí kruhového průřezu z austenitizační teploty za účelem přeměny jejich mikrostruktury na tvrdý martenzit. V závislosti na třídě oceli jsou tyče kruhového průřezu zahřívány na teplotu 800–950 °C a následně rychle ochlazovány v kalicím prostředí, jako je voda, olej nebo polymerový roztok. Kalení ve vodě poskytuje nejvyšší rychlost ochlazování a dosahuje nejvyšší tvrdosti, avšak zvyšuje riziko deformace a prasklin, zejména u tyčí kruhového průřezu se složitým průřezem.

Důlní žíhání: Vyvážení tvrdosti a houževnatosti

Zažíhání je zásadní proces následující po kalení, jehož účelem je snížit křehkost, odstranit vnitřní napětí a dosáhnout požadované kombinace tvrdosti a houževnatosti. Zkalený kulatý tyčový polotovar se znovu zahřeje na teplotu mezi 150 °C a 650 °C, udrží se po určitou dobu a poté se ochladí ve stojatém vzduchu. Zažíhání při nízké teplotě (150–300 °C) mírně snižuje tvrdost, avšak zachovává vysokou odolnost proti opotřebení a vytváří zažíhanou martenzitickou mikrostrukturu, čímž se stává ideální pro řezné nástroje a tvářecí nástroje. Zažíhání při střední teplotě (350–500 °C) dosahuje rovnováhy mezi pevností, houževnatostí a pružností a je vhodné pro pružiny a těžké hřídele. Zažíhání při vysoké teplotě (500–650 °C) vytváří sorbitickou mikrostrukturu s vysokou houževnatostí a tažností, spojenou s dobrým mezí kluzu a mezí pevnosti v tahu, čímž se stává ideální volbou pro klikové hřídele, ojnice a konstrukční součásti vystavené rázovým zatížením. Tento stav zkalení a zažíhání (Q&T) je nejčastějším tepelným zpracováním pro kulaté tyče z legované oceli, které vyžadují zlepšené mechanické vlastnosti.