Călirea etapizată se bazează pe răcirea în etape. Acesta include o fază tradițională de încălzire inițială pentru a atinge o anumită temperatură, dar necesită o răcire controlată care să fie împărțită în mai multe etape. Acest proces oferă o serie de avantaje, inclusiv un risc redus de rupere sau deformare, comparativ cu răcirea directă.
Două moduri posibile de răcire pentru o operațiune de călire
Călirea este unul dintre cele mai vechi procese de tratare termică a oțelului. Această metodă presupune încălzirea oțelului la o temperatură precisă, în general între 900 și 1.000 de grade Celsius, înainte de a-l răci rapid. În cazul oțelurilor, temperatura de încălzire se numește temperatură de austenitizare și variază între 800 și 900 de grade Celsius, sau chiar 1.200°C pentru oțelurile rapide. La această temperatură, structura cristalografică a metalului este transformată în austenită.
După ce metalul a fost încălzit, o operațiune de călire implică o fază de răcire, care poate avea loc în două moduri: continuu sau în etape. În primul caz, piesa este încălzită la temperatura necesară și răcită dintr-o dată. În cazul răcirii continue, metalul ajunge la temperatura camerei în câteva minute sau chiar secunde. Pe de altă parte, răcirea etapizată presupune introducerea unei etape în proces. În loc să se treacă direct de la temperatura de austenitizare la temperatura camerei, de exemplu, se adaugă o etapă mai lungă la 400 de grade Celsius (în funcție de compoziția chimică a oțelului). Această metodă nu este adecvată pentru toate oțelurile, dar are mai multe avantaje.
Cum funcționează stingerea în trepte
Există două tehnologii principale de întărire etapizată: băile de sare și cuptoarele cu vid. Metoda băii de sare este cea mai simplă, dar și cea mai puțin ecologică, deoarece utilizează săruri lichide care trebuie controlate pentru a proteja mediul. Pe de altă parte, întărirea în vid este mult mai ecologică, deoarece se bazează numai pe utilizarea electricității, a vidului și a unui gaz neutru (azot sau argon), garantând că piesele finale sunt complet curate și cu puține deformări.
De ce să alegeți întărirea în trepte?
Prin urmare, călirea în trepte, denumită uneori călire izotermă în trepte, implică controlul etapelor de răcire a oțelului. Această metodă este utilizată din două motive principale: în primul rând, răcirea în etape reduce gradientul de temperatură dintre suprafața și miezul piesei. Diferența de temperatură dintre aceste două zone poate fi mai mare sau mai mică în funcție de masa piesei sau de durata tratamentului, de exemplu. În unele cazuri, acest gradient poate atinge 500 de grade Celsius, astfel încât răcirea în etape contribuie la uniformizarea și reducerea acestei valori pe întreaga piesă, ceea ce duce la o deformare mai redusă.
Al doilea avantaj al călirii în trepte poate fi observat în piesa finită. Răcirea continuă prost gestionată poate provoca, dacă este prea rapidă, deformări sau fisuri în geometrii cu multe unghiuri ascuțite. Acest fenomen este cunoscut și sub denumirea de "lovituri de călire ". Prin urmare, răcirea treptată reduce considerabil riscul de rupere și deformare.
Formarea bainitei: celălalt avantaj al stingerii în trepte
Călirea în etape, cu răcire în etape, este, de asemenea, o modalitate bună de a obține bainită. O operație de călire bazată pe procedeul descris mai sus poate fi modificată dacă se schimbă anumiți parametri. De exemplu, este posibil să se efectueze o călire martensitică, care constă în favorizarea transformării austenitei în martensită. Martensita are o duritate excelentă, dar este mai fragilă decât bainita, care poate fi produsă, de asemenea, prin călire bainitică. Prin călire etapizată este posibilă obținerea bainitei, care este mai puțin fragilă decât martensita, deși rămâne mai puțin dură decât aceasta.
Călirea etapizată este utilizată în special în sectorul sculelor. Deoarece garantează piese extrem de rezistente, fără risc de rupere și cu deformare controlată, este o metodă ideală pentru producerea de unelte eficiente pe termen lung, reducând nevoia de reprelucrare după tratamentul termic.
Răcirea etapizată își trage numele de la metoda de răcire: după operația de încălzire, metalul este răcit într-o etapă izotermă, spre deosebire de metoda continuă. Aceasta poate avea loc în vid sau folosind tehnica băii de sare. Răcirea în trepte reduce gradientul de temperatură dintre suprafața și miezul piesei și limitează riscul de deformare, rupere și lovituri de călire. Această metodă oferă, de asemenea, posibilitatea de a modifica structura oțelului pentru a obține martensită sau bainită, de exemplu, în funcție de proprietățile necesare.
