Metódy tepelného spracovania okrúhlych tyčí na zvýšenie výkonu

Žíhanie: zmäkčovanie za účelom zlepšenia obrábateľnosti

Žíhanie je tepelné spracovanie, ktoré má za cieľ zmäkčiť tyče okrúhleho prierezu, odstrániť vnútorné napätia a jemnešie zrnitú štruktúru, čím sa zlepší ich obrábateľnosť a tvárnosť. Tyč okrúhleho prierezu sa zohreje na určitú teplotu (zvyčajne 800–900 °C pre uhlíkovú oceľ), udržuje sa po dobu dostatočnú na úplné austenitizovanie a následne sa pomaly ochladzuje v peci. Toto pomalé ochladzovanie vedie k hrubšej perlitickej alebo feritno-perlitickej mikroštruktúre, čím sa zníži tvrdosť a zvýši ťahová pevnosť. Žíhané tyče okrúhleho prierezu sa ľahšie režú, vŕtajú a tvarujú, čo ich robí ideálnymi pre zložité obrábanie alebo studené tvárnenie, kde nadmerná tvrdosť by spôsobila opotrebovanie nástrojov alebo praskliny materiálu. Toto spracovanie sa používa tiež na odstránenie účinkov predchádzajúceho studeného tvárnenia a na homogenizáciu mikroštruktúry materiálu v príprave na ďalšie tepelné spracovanie.

Normalizácia: Jemnenie zrnitej štruktúry za účelom dosiahnutia rovnorodých vlastností

Normalizačný proces pozostáva z ohrievania okrúhlych tyčí na teplotu vyššiu ako horný kritický bod (zvyčajne 850–950 °C), ich udržiavania pri tejto teplote po dobu dostatočnú na dosiahnutie rovnováhy a následného chladenia vo vľahnom vzduchu. Tento proces vytvára rovnorodú, jemnozrnú perlitickú mikroštruktúru, ktorá ponúka lepší pomer pevnosti a húževnatosti v porovnaní s materiálom v stave po valcovaní. Normalizácia odstraňuje hrubozrné štruktúry a vnútorné napätia, ktoré sa môžu vyskytnúť po kovanie alebo valcovaní, čím sa zvyšuje úderová húževnatosť a zabezpečuje sa rovnorodejšie mechanické vlastnosti po celej prierezu okrúhlej tyče. Normalizované okrúhle tyče sa zvyčajne používajú pre konštrukčné súčiastky, ozubené kolesá a hriadeľové diely, ktoré vyžadujú strednú pevnosť a dobrú obrobiteľnosť. Pre mnohé uhlíkové a nízkolegované ocele slúži normalizácia ako konečný tepelný spracovateľský proces, ktorý spĺňa požadované mechanické vlastnosti bez nutnosti kalenia a temperovania.

Kalenie: Dosiahnutie maximálnej tvrdosti

Kalenie sa vzťahuje na rýchle ochladenie tyčí kruhového prierezu z teploty austenitizácie, aby sa ich mikroštruktúra premenila na tvrdý martenzit. V závislosti od značky ocele sa tyče kruhového prierezu zahrievajú na teplotu 800–950 °C a následne rýchlo ochladzujú v kaliacom prostredí, ako je voda, olej alebo polymérny roztok. Kalenie vo vode poskytuje najvyššiu rýchlosť ochladzovania a dosahuje najvyššiu tvrdosť, avšak zvyšuje riziko deformácie a praskliny, najmä u tyčí kruhového prierezu so zložitými prierezmi.

Dômyselné žíhanie: Vyváženie tvrdosti a húževnatosti

Zakalenie je nevyhnutným procesom po kalení, ktorý má za cieľ znížiť krehkosť, odstrániť vnútorné napätia a dosiahnuť požadovanú kombináciu tvrdosti a húževnatosti. Zakalený kruhový tyč sa znovu zohrieva na teplotu medzi 150 °C a 650 °C, udržiava sa po určitú dobu a následne sa ochladzuje v pokojnom vzduchu. Nízkoteplotné zakalenie (150–300 °C) mierne zníži tvrdosť, pričom sa zachováva vysoká odolnosť proti opotrebovaniu a vytvorí sa mikroštruktúra zakalenej martenzitu, čo ho robí ideálnym pre rezné nástroje a tvary. Strednoteplotné zakalenie (350–500 °C) dosahuje rovnováhu medzi pevnosťou, húževnatosťou a pružnosťou a je vhodné pre pružiny a ťažké hriadele. Vysokoteplotné zakalenie (500–650 °C) vytvára mikroštruktúru sorbitu s vysokou húževnatosťou a kujnosťou, spolu s dobrými hodnotami meze klzu a pevnosti v ťahu, čo ho robí ideálnou voľbou pre kľukové hriadele, ojnice a konštrukčné súčiastky vystavené nárazovým zaťaženiam. Tento stav zakalenia a zakalenia (Q&T) je najbežnejším tepelným spracovaním kruhových tyčí z oceľových zliatin vyžadujúcich zvýšené mechanické vlastnosti.