Różnego rodzaju stale to zdecydowanie jedna z najczęściej wykorzystywanych materiałów. Na całym świecie praktycznie na każdym kroku można zauważyć wiele elementów wykonanych z tych podstawowych materiałów, które tak powszechnie są wykorzystywane przez wielu konstruktorów. Zatem co sprawia, że stale charakteryzują się tak wysoką solidnością i dlaczego jeszcze są tak powszechnie stosowane?
Stale coraz częściej wykorzystywane
Jednymi z najbardziej solidnych i wytrzymałych materiałów są z pewnością stale. Zastosowanie tej grupy materiałów inżynierskich można zauważyć w wielu dziedzinach. Nic w tym dziwnego, ponieważ charakteryzują się bardzo wieloma pożądanymi cechami, których poszukują konstruktorzy w wielu dziedzinach. Stal jest wykorzystywana zarówno w budownictwie jak i motoryzacji czy w przemyśle motoryzacyjnym. W zależności od zastosowania, dany typ stali powinien charakteryzować się innymi własnościami, zarówno mechanicznymi jak i fizykochemicznymi. Z tego względu, stale poddaje się obróbce cieplnej, gdyż jest to jedna z metod kształtowania jej struktury, a co za tym idzie, kształtowania własności, przede wszystkim mechanicznych.
Na czym polega obróbka powierzchniowa stali?
Obróbka powierzchniowa to grupa procesów, których celem jest zmiana własności stali na jej powierzchni. Oznacza to, że materiał wgłąb swojej struktury nie doznaje zmian, przez co jego własności są takie jak przed procesem obróbki powierzchni. Istnieje wiele metod obróbki powierzchniowej. Jedną z najczęściej stosowanych grup procesów powierzchniowych jest tworzenie powłok na powierzchni materiału. W ten sposób, można uzyskać korzystne własności wytrzymałościowe, antykorozyjne, żaroodporne czy żarowytrzymałe. W ten sposób, części posiadające odpowiednią powłokę posiadają po prostu lepszą trwałość. Jest to szczególnie istotne dla części maszyn, które są poddawane dużym obciążeniom w wielu cyklach podczas produkcji. Metodami nanoszenia powłok jest chociażby nawęglanie czy azotowanie, ale nie można zapomnieć o takich metodach jak PVD oraz CVD.
Ulepszanie cieplne oraz hartowanie stali bardzo ważne
Chcąc uzyskać odpowiednie własności wytrzymałościowe stali konstrukcyjnej, najczęściej stosuje się ulepszanie cieplne stali. Jest to proces, który składa się właściwie z dwóch kroków. Pierwszym z nich jest hartowanie, którego celem jest wytworzenie cząstek martenzytu (czyli przesyconego węglem ferrytu) w strukturze stali, co ma zwiększyć twardość stali. Niestety, po procesie hartowania stali może być ona za twarda, co nie jest dobrym rozwiązaniem na zastosowania konstrukcyjne danego materiału. Stal po hartowaniu jest co prawda bardzo twarda, jednakże wiąże się to z kruchością, co mogłoby być brzemienne w skutkach w przypadku użycia takiej stali do elementów maszyn.
Z tego względu stosuje się ulepszanie cieplne, którego kolejnym krokiem, po hartowaniu, jest odpuszczanie. Celem odpuszczania jest zmniejszenie twardości danego materiału przy jednoczesny zwiększeniu udarności. Proces ten jest podobny do hartowania jednak zachodzi w niższej temperaturze oraz przy zastosowaniu wolnego ochładzania stali. Stale po procesie ulepszania stosuje się w wielu konstrukcjach. Tak obrobiona cieplnie stal jest stosowana przede wszystkim do części obrabianych poprzez skrawanie, czyli różnego rodzaju wały.
Zdecydowanie wykonując różnego rodzaju konstrukcje oraz projektując liczne elementy, które muszą charakteryzować się wysoką wytrzymałością, jak również solidnością, bardzo ważne jest aby wybrać produkty najbardziej odporne na liczne uszkodzenia. Do tej grupy zaliczane są między innymi stale, które pod względem solidności oraz wytrzymałości praktycznie nie mają sobie równych. W dzisiejszych czasach możliwe jest także otrzymywanie różnorodnych stopów, dzięki czemu można już na etapie wytwarzania dowolnie zmieniać skład materiału i przykładowo w zależności od potrzeb go wzmacniać. Bardzo powszechna jest także obróbka powierzchniowa stali, dzięki której można znacząco ukształtować własności stosowanego materiału.