Wyżarzanie odprężające i zmiękczające

Stal narzędziową dostarcza się zawsze w stanie zmiękczonym, chyba, że zamawiający życzy sobie inaczej. W zasadzie, więc narzędzia, które nie były odkuwane u przetwórcy, nie wymagają żadnych zabiegów cieplnych poprzedzających hartowanie. W tych przypadkach jednak, gdy obróbka mechaniczna pręta sięga z różnych jego stron na różną głębokość, gdy skrawano grubym wiórem, wreszcie gdy narzędzie ma kształt złożony, albo z jakichkolwiek innych powodów zależy na tym, żeby ograniczyć do minimum możliwość paczenia się przy hartowaniu, wskazane jest dodatkowe zmniejszenie naprężeń wewnętrznych. W tym celu narzędzie gotowe do hartowania poddaje się wyżarzaniu odprężającemu,, polegającemu na wygrzewaniu przy temperaturze wyższej od 600 °C, a nie przekraczającej Ac1. Czas wygrzewania nie powinien być krótszy niż 1 godz. Chłodzić należy powoli, aby nie wywołać nowych naprężeń, a więc najlepiej w piecu, zwłaszcza, gdy chodzi o przedmioty duże lub o złożonym kształcie. W przypadkach, gdy obciążenie pieca nie pozwala na studzenie w nim, można chłodzić W suchym i ewentualnie ogrzanym piasku lub popiele. Narzędzia należy wówczas szybko przenosić z pieca i zaraz dobrze okrywać, tak aby stygły jak najwolniej. Jeżeli wyżarza się w skrzynce wypełnionej opiłkami żeliwnymi, (aby zapobiec utlenieniu lub odwęgleniu powierzchni narzędzia), to wystarcza chłodzenie w tejże skrzynce wyjętej z pieca. Wyżarzanie odprężające jest zawsze konieczne, gdy przedmiot ma podlegać powtórnemu hartowaniu, np., jeżeli pierwsze hartowanie nie dało wymaganej twardości. Odnosi się to zwłaszcza do stali szybkotnących, które po drugim hartowaniu, niepoprzedzonym wyżarzaniem, wykazują zawsze tzw. przełom naftalinowy, co powoduje dużą kruchość narzędzia.

Jeżeli narzędzie było odkuwane, należy je zawsze poddać wyżarzaniu zmiękczającemu, niezależnie od tego, czy będzie jeszcze podlegać obróbce mechanicznej, czy nie. Wyżarzanie zmiękczające zmniejsza twardość stali, polepsza, zatem jej obrabialność (niektórych stali nie można w ogóle obrabiać w stanie surowym), usuwa naprężenia wewnętrzne i różnice strukturalne pozostałe po kuciu i nadaje stali strukturę sferoidytu. Stan zmiękczony jest najodpowiedniejszym stanem wyjściowym dla hartowania stali narzędziowych; brak naprężeń wewnętrznych zmniejsza znacznie niebezpieczeństwo pękania i paczenia się, a kulki cementytu zmniejszają skłonność do przegrzania, hamując rozrost ziarna austenitu. Istnieje kilka sposobów wyżarzania zmiękczającego. Dość prosty i do niedawna najczęściej stosowany jest sposób polegający na wygrzewaniu przy temperaturach leżących tuż poniżej przemiany Ac1. Czas wygrzewania jest dość długi, bo wynosi 12 ÷ 24 godz., a nawet więcej. Zależy to nie tylko od składu chemicznego stali, temperatury wyżarzania i wymaganego stopnia zmiękczenia, ale również od wielu okoliczności, takich jak temperatura kucia, szybkość ostygania po kuciu itp.

Jeżeli chodzi o sposób studzenia, to obowiązują tu te same zasady, co przy wyżarzaniu odprężającym. Ponieważ jednak górna granica zakresu temperatur wyżarzania zmiękczającego leży bardzo blisko temperatury Ac1 i w warunkach ruchowych łatwo ją przekroczyć, przeto studzenie przyspieszone, odbywające się poza piecem, dopuszczalne jest tu tylko wtedy, gdy piec grzeje bardzo równomiernie i gdy aparatura do pomiaru temperatury działa bez zarzutu, a zatem gdy istnieje pewność, że temperatura wsadu nawet miejscami nie osiąga punktu Ac1. Jeżeli zachodzą wątpliwości, co do tego, należy chłodzić w piecu przynajmniej do 600 ÷ 650 °C, inaczej, bowiem można nie uzyskać wcale zamierzonego stopnia zmiękczenia, albo też uzyskać go tylko w części wsadu.

Taka metoda wyżarzania zawodzi jednak częściowo przy niektórych stalach, bo nie zapewnia dostatecznego zmiękczenia. Odnosi się to do wysokostopowych stali ledeburytycznych (szybkotnących oraz wysokochromowych NWV, NC11 i .NC10). Lepsze rezultaty daje tu wyżarzanie powyżej Ac1, które jednak wymaga bezwarunkowo powolnego chłodzenia w piecu. czas wygrzewania może być znacznie skrócony. Powinien chłodzenie konieczne jest tylko do temperatur poniżej przemiany przy oziębianiu, tj. praktycznie do około 600 °c; od tej temperatury można już chłodzić nawet w powietrzu. Ten sposób zmiękczania można stosować również przy wielu innych stalach, poddających się dobrze wyżarzaniu poniżej Ac1. Jest on pewniejszy oraz wygodniejszy i trafniejszy od wyżarzania poniżej Ac1, ponieważ wygrzewanie trwa tu krótko — 2 ÷ 4 godzin. Zawodzi jednak w odniesieniu do stali podeutektoidalnych: nie daje wcale albo tylko źle uformowany .

Pewnego rodzaju odmianą powyższej metody jest tzw. wyżarzanie z przemianą izotermiczną, stosowane chętnie ze względu na to, że przy odpowiednich warunkach trwa ono krócej i zapewnia większą jedno1itość struktury (jednakową wielkość kulek cementytu). Wyżarzanie z przemianą izotermiczną polega na tym, że po Wygrzaniu przy temperaturach tych samych co W poprzedniej metodzie (powyżej Ac1), chłodzi się stali do temperatury leżącej tuż poniżej Ac1 i przy tej temperaturze wytrzymuje ją przez czas konieczny dla pełnego dokonania się przemiany perlitycznej. Czas ten jak i temperaturę izotermicznej przemiany wyznacza się na podstawie wykresu CTP3 danej stali. Jak wynika z przebiegu krzywych CTPi, im niższa będzie obrana temperatura, tym szybciej zajdzie przemiana, ale tym większa będzie twardość. Na odwrót —— im wyższa temperatura, tym mniejsza twardość, ale i dłuższy czas przemiany.

Najlepszym sposobem chłodzenia od temperatury wyżarzania do temperatury izotermicznej przemiany jest przenoszenie materiału wyżarzanego z pieca do pieca ( obróbka cieplna). Często jednak jest to niemożliwe czy to z powodu braku dostatecznej liczby pieców, czy też ze względu na ciężar i wielkość wsadu. W takich przypadkach przeprowadza się cały zabieg w jednym piecu, regulując odpowiednio jego temperaturę w czasie. Wyżarzanie w jednym piecu nie zapewnia jednak izotermicznego przebiegu przemiany perlitycznej; jest to wtedy zabieg będący czymś pośrednim między wyżarzaniem z chłodzeniem ciągłym a wyżarzaniem z przemianą izotermiczną.

Wyniki w ten czy inny sposób przeprowadzanego wyżarzania z przemianą izotermiczną zależą w dużym stopniu od. miejscowych warunków, takich jak wielkość i prawidłowość biegu pleców, wielkość jednorazowego wsadu, sposób zabezpieczania powierzchni przed odwęgleniem (wpływ masy ewentualnej skrzynki i wypełniających ją np. wiórów żeliwnych) itp. Tak na przykład konieczny czas wytrzymania przy tej samej temperaturze izotermicznej przemiany może się wahać dla tego samego gatunku w granicach od 1 do 4 godz I więcej, w zależności od wielkości partii, sposobu opakowania i sposobu chłodzenia od temperatury wyżarzania. Dlatego wprowadzając tę metodę wyżarzania należy najpierw przeanalizować dokładnie swe możliwości i potrzeby (wymagania co do twardości) a następnie przeprowadzić ściśle kontrolowane próby zmierzające do wyszukania rozwiązania (sposobu pakowania i chłodzenia,

Podstawowym narzędziem umożliwiającym dokonywanie procesu walcowania wyrobów hutniczych są walce, które wykonuje się, jako odlewy żeliwne lub staliwne, albo też odkuwa się je ze stali węglowej. Walce żeliwne mogą być miękkie lub utwardzone. Te ostatnie odlewa się w specjalnych kokilach metalowych w celu uzyskania utwardzenia powierzchniowego. Tego rodzaju walce znajdują zastosowanie przy obróbce cienkich blach o dokładnych wymiarach grubości, jak również prętów profilowych o niewielkich rozmiarach. Zgrubne procesy walcowania grubych przekrojów wykonuje się przy użyciu walców staliwnych. Walce odkuwane wykonane ze stali węglowej stosuje się w przypadkach procesów walcowania wymagających wielkich nacisków. Bardzo dokładne procesy walcowania na zimno, a przede wszystkim kalibrowanie wykonuje się przy użyciu walców żeliwnych utwardzonych albo nawet przy użyciu walców stalowych hartowanych. Nowoczesne walce powinny być chłodzone od wewnątrz. Walec składa się z części centralnej gładkiej, lub toczonej lub szlifowanej, zwanej beczką. Nazwa ta pochodzi stąd, że walce gładkie maja rzeczywiści kształt beczkowaty uzyskany przez powiększenie średnicy w połowie długości części roboczej walca. Wypukłość walca waha się od kilku setnych do kilku dziesiątych części milimetra w zależności od wielkości walców. Wypukłość ta jest konieczna ze względu na możliwość ugięcia się walców w czasie procesu walcowania, jak również ze względu na możliwość wystąpienia sprężystych odkształceń walców w miejscach styków z walcowanym materiałem. Wypukłe ukształtowanie walców ma zasadnicze znaczenie przy walcowaniu blach. Część środkowa walca przechodzi w czopy, umożliwiające łożyskowanie, najbardziej zaś skrajne części, zwane rozetami, są przystosowane do połączenia z innymi mechanizmami walcarki, zwłaszcza z łącznikami przekładnią kół zębatych itp. Walce przeznaczone do produkcji blach, taśm oraz walce zgniatarek są gładkie. Otrzymywanie za pomocą walcowanie przekrojów kształtowych (profili) wymaga stosowania walców z wykrojem, zwanych walcami bruzdowymi. Tego rodzaju walce maja umieszczone obok siebie w pewnej odległości kolejne wykroje, każdy o innym kształcie i stopniowo zmniejszającej się powierzchni przekroju walcowanego. Pierwszy z takich wykrojów w zasadzie nie przypomina kształtu głównego profilu, jaki otrzyma materiał walcowany, gdy przejdzie wszystkie wykroje. Walce bruzdowe dzielą się na dwa rodzaje: walce o wykroju otwartym i walce o wykroju i walce o wykroju zamkniętym. Pierwsze z nich tym różnią się od drugich , że tak górny, jak i dolny współpracujący walec mają jednakowe wykroje, podczas gdy w walcach o wykroju zamkniętym zasadniczy wykrój znajduje się tylko w jednym walcu, drugi zaś ma tylko wykrój częściowy. Dla zorientowania, co do wymiarów niektórych typów: średnica walca zgniatacza wynosi przeciętnie ponad 1000 mm, przy walcarkach wstępnych 500-750 mm, przy walcarkach drobnych profilów 250-650 mm w zależności od wielkości walcowanych profilów. Stosunek długości beczki walca do średnicy walca dla zgniataczy waha się w granicach 2,2-2,7; dla walcarek wstępnych 2,2-3,0; dla bruzdowych 3,0-3,2; dla walcarek blach grubych 2,2-2,8; dla blach cienkich 1,3-1,5; dla walców drobnych profilów 2,8-3,2.

Stal nierdzewna kwasoodporna znajduje coraz szersze zastosowanie nie tylko w urządzeniach przemysłowych takich jak rurociągi w przemyśle przetwórczym ropy naftowej, instalacje w zakładach produkujących i przetwarzających chemię ( związki chemiczne, farby, rozpuszczalniki etc), przemyśle przetwórstwa spożywczego ( dzięki obojętności biologicznej ), ale również coraz częściej wykorzystywana jest w budownictwie, na wszelkiego rodzaju balustrady, poręcze, podesty, konstrukcje przestrzenne.

Coraz częściej stal nierdzewna stosowana jest na pokrycia dachowe. Pomimo dużo wyższej ceny w stosunku do tradycyjnych  pokryć dachowych wykonanych ze stali węglowych galwanizowanych lub/ i malowanych, trwałość pokryć wykonywanych ze stali nierdzewnej jest dużo wyższa, nie ma potrzeby konserwacji i w konsekwencji utrzymanie  takiego dachu jest  dużo tańsze.

Szerokie zastosowanie w budownictwie znajdują także rury nierdzewne na wspomniane wyżej balustrady, poręcze, podesty i inne elementy konstrukcyjne które poza właściwościami konstrukcyjnymi, posiadają również walory estetyczne, które sprawiają iż  wnętrza ( zwłaszcza budynków użyteczności publicznej ) wyglądają bardzo nowocześnie, czysto i często dystyngowanie.

Również rury nierdzewne znajdują zastosowanie jako elementy wyposażenia domów prywatnych, na wszelkiego rodzaju relingi, poręcze klamki, wyposażenie kuchni oraz łazienek.