Hartowanie indukcyjne stali – na czym polega?

Choć stal kojarzy nam się z czymś bardzo twardym to bez odpowiedniego jej hartowania nie miałaby takich właściwości. Niezahartowana poprzez obróbkę cieplną stal to produkt miękki i giętki, który zupełnie nie spełniałby swoich funkcji. Stal hartuje się na kilka sposobów, spośród których jednym z efektywniejszych jest indukcyjne hartowanie stali.

Czym jest stal?

By dowiedzieć się więcej o sposobach hartowania stali, warto najpierw powiedzieć sobie czym jest sama stal. Otóż stal jest jednym z najpowszechniej wykorzystywanych surowców budowlanych. Jest to stop żelaza z węglem  o gęstości ok. 7,86 g/cm sześciennego. Zawartość węgla w żelazie nie przekracza 2,11% i jest to jednocześnie jego maksymalne, graniczne stężenie. Można powiedzieć za normą  PN-EN 10020:2003, iż stal to każdy materiał zawierający więcej żelaza niż innych pierwiastków oraz zawierający węgiel o stężeniu mniejszym niż 2%. Pod względem chemicznym możemy stal podzielić na kilka jej rodzajów: stal stopową, niskostopową, wysokostopową oraz stal węglową.

Podziału rodzajów stali jest jednak więcej, można więc mówić także o stali konstrukcyjnej, narzędziowej oraz specjalnej. Ten podział jest dość uproszczony, a materiałoznawcy wyróżniają dziś nawet kilka tysięcy różnych gatunków stali.

Ze stalą każdy z nas ma do czynienia każdego dnia, bo to właśnie z niej produkowane są wszelkie puszki, karoseria samochodów, narzędzia, noże, mosty i konstrukcje drogowe, konstrukcje budowlane, pokrycia dachowe, etc. To właśnie stal jest odpowiednia do budowania z niej  bardzo wymagających konstrukcji, ponieważ jej właściwości to wysoka odporność na ściskanie i rozciąganie, twardość, wysoka temperatura topnienia, dobre przewodzenie energii elektrycznej i ciepła. Stal jest tak powszechnie wykorzystywana, gdyż jest to materiał plastyczny przed zahartowaniem, a przez to można jej nadać każdy pożądany kształt i wygląd. By stal była mniej podatna na korozję, stosuje się w jej produkcji domieszki innych pierwiastków.

Po co hartować stal?

Cel hartowania stali to nadanie jej odpowiednich właściwości, zwłaszcza twardości. Hartowanie to nic innego jak obróbka cieplna, polegająca na nagrzaniu stali do temperatury hartowania, trzymaniu jej w tej temperaturze przez czas niezbędny do przebudowania struktury wewnętrznej i następnie szybkim schłodzeniu. Dzięki hartowaniu stal staje się twarda, wytrzymała, odporna na ścieranie oraz bardziej sprężysta.

Hartowanie indukcyjne stali

Sposobów hartowania stali jest kilka, a najpopularniejszym z nich jest hartowanie martenzytyczne. Poza tym sposobem można jeszcze poddać stal hartowaniu stopniowemu, izotermicznemu, powierzchniowemu i innym. My przyjrzyjmy się temu czym jest hartowanie indukcyjne stali.

Tego typu hartowanie ma za zadanie zwiększyć twardość powierzchni stalowej, zwiększyć jej odporność na zużycie oraz wytrzymałość zmęczeniową przy zachowaniu plastyczności rdzenia. Indukcyjne hartowanie poprawia właściwości stalowych elementów na danym obszarze, także to co można zrobić to np. hartowanie indukcyjne kół zębatych, wałków, rolek, sworzni, etc. Metoda jest stosowana przy hartowaniu zarówno stali węglowej, stopowej oraz nierdzewnej, jak i żeliwa- szarego, sferoidalnego i ciągliwego.

Ten typ hartowania stali wykorzystuje zjawiska grzania prądem elektrycznym indukowanym w obrabianym detalu przez zmienne pole magnetyczne. Elementy poddawane hartowaniu są umieszczane wewnątrz cewki miedzianej, a następnie rozgrzewane  powyżej temperatury przemiany eutektoidalnej. Po osiągnięciu przez stal zadanej temperatury jest ona chłodzona, czyli hartowana.

Hartowanie powierzchowne indukcyjne, czyli metoda stosowana w Metikam, jest bardzo szybkie i wydajne oraz pozwalające na zahartowanie wybranych elementów danej konstrukcji. Dzięki nowoczesnym technologiom metoda ta jest niezwykle precyzyjna, a także nie powoduje zniekształceń hartowanego materiału. Hartowanie indukcyjne powierzchni pozwala na dużą oszczędność energii. To krótki czas operacji z możliwością zautomatyzowania procesu.