Jakiej obróbce cieplnej poddaje się żeliwo i dlaczego?

Czym jest obróbka cieplna żeliwa?

Obróbka cieplna żeliwa to złożony proces technologiczny, który ma kluczowe znaczenie dla właściwości końcowych materiału. Polega na sekwencji działań obejmujących nagrzewanie, wytrzymanie w określonej temperaturze oraz kontrolowane chłodzenie [1]. Proces ten jest niezbędny do uzyskania pożądanych właściwości mechanicznych oraz korygowania ewentualnych wad strukturalnych materiału.

Główne kategorie obróbki cieplnej żeliwa

W praktyce przemysłowej wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje obróbki cieplnej żeliwa:
– wyżarzanie
– ulepszanie cieplne
– umacnianie wydzieleniowe [1]

Każda z tych metod służy osiągnięciu innych celów i charakteryzuje się odmiennymi parametrami procesu.

Proces wyżarzania żeliwa

Wyżarzanie to fundamentalna metoda obróbki cieplnej żeliwa. Proces ten polega na podgrzaniu materiału do temperatury z zakresu 1050-1200°C, utrzymaniu go w tych warunkach przez określony czas, a następnie powolnym studzeniu [3]. Głównym celem tego zabiegu jest:
– ujednolicenie składu chemicznego
– redukcja niejednorodności struktury
– przybliżenie stanu materiału do warunków równowagi [1]

Ulepszanie cieplne jako metoda wzmacniania żeliwa

Ulepszanie cieplne stanowi grupę technik ukierunkowanych na poprawę właściwości mechanicznych żeliwa. Charakterystyczną cechą tego procesu jest prowadzenie obróbki w warunkach nierównowagowych, szczególnie podczas etapu chłodzenia [1]. W ramach ulepszania cieplnego stosuje się różnorodne zabiegi, takie jak:
– hartowanie
– normalizowanie
– odpuszczanie
– starzenie
– perlityzowanie
– stabilizowanie [1]

Hartowanie żeliwa – kluczowy proces wzmacniający

Hartowanie to specjalistyczny zabieg obróbki cieplnej, którego głównym celem jest otrzymanie struktury martenzytycznej. Proces ten składa się z kilku etapów:
1. Podgrzewanie wstępne do 650°C
2. Austenityzowanie w temperaturze 850°C (1 godzina na każde 25mm grubości ścianki)
3. Szybkie chłodzenie w oleju lub na powietrzu [1]

Znaczenie obróbki cieplnej w przemyśle

Współczesny przemysł odlewniczy systematycznie zwiększa wykorzystanie zaawansowanych metod obróbki cieplnej żeliwa. Szczególnie widoczne jest to w produkcji żeliwa ADI, której dynamiczny wzrost obserwuje się zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i w Polsce [5]. Ta tendencja świadczy o rosnącym znaczeniu procesów obróbki cieplnej w kształtowaniu właściwości użytkowych wyrobów z żeliwa.

Źródła:
[1] https://odlewnictwo.pl/obrobka-cieplna-zeliwa-wszystko-co-musisz-wiedziec/
[2] http://pl.chinaxhcasting.com/info/cast-iron-surface-heat-treatment-54396319.html
[3] https://zpe.gov.pl/a/schematyczny-podzial-obrobki-cieplnej-na-rozne-rodzaje/DZjUa5L1G
[4] https://www.targikielce.pl/heat-treatment
[5] https://winntbg.bg.agh.edu.pl/rozprawy2/10630/full10630.pdf