NEREZOVÁ OCEL 440C | 1.4125 | SUS440C

4. Tepelné zpracování

Základní princip oceli 440C tepelné zpracování zahrnuje transformaci mikrostruktury oceli. Toho se dosahuje zahříváním za vzniku austenit, následované rychlým ochlazením (kalení) k vytvoření tvrdé martenzitické struktury a nakonec popouštění pro zjemnění tvrdosti a zvýšení houževnatosti. Správně tepelně zpracovaná součástka z oceli 440C bude obvykle obsahovat popuštěný martenzit s disperzí primárních a jemnějších sekundárních karbidů, což přispívá k její proslulé trvanlivosti.

4.1 Klíčové fáze tepelného zpracování oceli 440C

Abychom zajistili, že komponenty z nerezové oceli 440C splňují přísné provozní požadavky, dodržujeme přesný, vícestupňový protokol tepelného zpracování:

4.1.1 Kalení: Austenitizace a kalení

Fáze kalení je základem pro rozvoj požadovaných mechanických vlastností oceli 440C.

• Austenitizace: Tento krok zahrnuje zahřátí oceli 440C na specifický teplotní rozsah, obvykle mezi 975 °C až 1075 °C (1790 °F až 1965 °F)Pro optimální odolnost proti korozi a pevnost se často zaměřujeme na horní hranici tohoto rozmezí, kolem 1010 °C až 1065 °C (1850 °F až 1949 °F)Běžná a účinná austenitizační teplota je 1038 °C (1900 °F).

• Namáčení: Dostatečná doba namáčení při zvolené austenitizační teplotě je nezbytná. To umožňuje úplnou austenitizaci a nezbytné rozpuštění karbidů, což je klíčové pro dosažení rovnoměrné tvrdosti.

• Kalení: Bezprostředně po austenitizaci musí být ocel 440C rychle ochlazena, aby se austenit přeměnil na martenzit.

• Kalící média: Toho se obvykle dosahuje prostřednictvím kalení vzduchem nebo kalení olejemKalení v oleji z teplot jako 1038 °C (1900 °F) nebo 1040 °C (1900 °F) je běžnou praxí pro nerezovou ocel 440C.

4.1.2 Popouštění: Zušlechťování tvrdosti a houževnatosti

Po kalení je ocel 440C extrémně tvrdá, ale může být také křehká. Popouštění je klíčovým následným krokem ke snížení této tvrdosti na požadovanou úroveň a zároveň k výraznému zlepšení tažnosti a houževnatosti. Volba teploty popouštění přímo ovlivňuje konečné vlastnosti nerezové oceli 440C.

• Teploty a doba popouštění:

• Běžné teploty popouštění pro ocel 440C se pohybují od 150 °C až 375 °C (300 °F až 705 °F).
• U ocelí s vysokým obsahem uhlíku, jako je 440C, popouštění mezi 200 °C a 350 °C (390 °F a 660 °F) je často upřednostňován.
• Pro dosažení optimální rovnováhy mezi tvrdostí a odolností proti korozi je nutné nastavit teplotu popouštění 204 °C (400 °F) se často doporučuje.
• Doba temperování se obvykle pohybuje od 30 minut do 2 hodin, přičemž 1 až 2 hodiny což je standard pro konzistenci v závislosti na tloušťce průřezu součásti.

• Účinky temperování:

• Popouštění pod 480 °C (900 °F) vede k minimálnímu změknutí, ale poskytuje znatelné zlepšení houževnatosti a rozměrové stability materiálu 440C.

Následující tabulka ukazuje typické hodnoty tvrdosti (Rockwellova stupnice C – HRC) dosažitelné pro nerezovou ocel 440C po popouštění při různých teplotách:

Poznámka: Toto jsou typické hodnoty; skutečné výsledky se mohou lišit v závislosti na přesných parametrech zpracování a složení materiálu.

4.2 Zvláštní aspekty tepelného zpracování oceli 440C

Kromě primárních fází kalení a popouštění je při komplexním tepelném zpracování nerezové oceli 440C důležitých několik dalších faktorů:

• Předehřívání: Před hlavním procesem kalení se nerezová ocel 440C předehřeje na přibližně 650 °C (1200 °F) je vhodné. To pomáhá zajistit rovnoměrnější rozložení teploty a minimalizovat tepelný šok během následné fáze austenitizace.
• Pomalé ochlazování po kování: U ocelí s vyšším obsahem uhlíku, jako je 440C, je po kování zásadní pečlivé a pomalé ochlazování. To může zahrnovat přerušované ochlazovací cykly řízené pecí (např. ochlazení vzduchem na 150–250 °C, opětovný ohřev na ~650 °C a poté konečné ochlazení). Tento postup pomáhá předcházet praskání a tvorbě nežádoucích karbidů na hranicích zrn.
• Řízení zbytkového austenitu: Kalená ocel 440C může někdy obsahovat značné množství zbytkového austenitu (objemově potenciálně 20-301 TP3T). Pokud se s tímto zbytkovým austenitem nezachází, může se časem spontánně transformovat, což vede k rozměrovým změnám a zvýšenému riziku praskání.

• Ošetření chladem (ošetření pod nulou): Provedení zpracování za studena při teplotě nižší než 0 °C po kalení může účinně přeměnit tento zbytkový austenit na nezpopouštěný martenzit. Je nezbytné, aby po tomto zpracování za studena následoval alespoň jeden standardní cyklus popouštění, který popustí nově vytvořený martenzit a uvolní vnitřní pnutí.

• Tepelné zpracování po svařování (PWHT): U svařovaných součástí z nerezové oceli 440C je PWHT téměř vždy nezbytným krokem. Toto ošetření slouží k popouštění martenzitu vytvořeného ve svaru a tepelně ovlivněné zóně a také k úlevě od zbytkových pnutí.

• I když popouštění pod 480 °C (900 °F) nezpůsobuje významné změknutí, je prospěšné pro zlepšení houževnatosti a rozměrové stability.
• Typické tepelné zpracování martenzitických nerezových ocelí PWHT, jako je 440C, se provádí v rozsahu 480 °C až 750 °C (895 °F až 1380 °F).