Określanie i kontrola struktury wyżarzania sferoidyzującego stali niskowęglowych i średniowęglowych

Dla większości produktów mocujących (śrub, wkrętów, szpilek, nitów itp.) wymagane jest wyżarzanie zmiękczające lub sferoidyzujące.

Wyżarzanie sferoidyzujące to metoda obróbki cieplnej w celu uzyskania drobnoziarnistej (kulistej) struktury perlitu rozproszonej w osnowie ferrytycznej.

Jego celem jest poprawa wydajności obróbki na zimno, kucia na zimno, wykrawania na zimno lub cięcia, zmniejszenie tendencji do deformacji i pękania podczas hartowania i odpuszczania oraz zapewnienie elementom złącznym dość jednolitych końcowych właściwości mechanicznych.

Pierwotna struktura stali do kucia na zimno lub stali niskowęglowej, średniowęglowej i niskostopowej to perlit warstwowy podczas walcowania stali. W tym czasie, im drobniejsza struktura ferrytu i cementytu, tym więcej interfejsów fazowych, tym więcej tworzy się zarodków austenitu i tym szybsza jest prędkość wzrostu zarodków krystalicznych, dzięki czemu można przyspieszyć proces tworzenia austenitu.

Jeśli cementyt w pierwotnej strukturze jest rozłożony sferycznie po wcześniejszej obróbce sferoidyzującej, interfejs fazowy między ferrytem a cementytem jest zmniejszony, więc tempo tworzenia austenitu zostanie spowolnione.

Istnieją dwa rodzaje procesów wyżarzania sferoidyzującego: jednym z nich jest austenityzacja stali, a poprzez kontrolowanie temperatury i czasu austenityzacji, zawartość węgla w austenicie jest nierównomiernie rozłożona lub zachowana jest duża liczba nierozpuszczonych cząstek cementytu, a następnie powolne chłodzenie w wyższym zakresie temperatur poniżej punktu A1 w celu uzyskania perlitu ziarnistego;

drugim jest podgrzanie stali do temperatury poniżej punktu A1 i utrzymywanie jej w cieple przez długi czas w celu uzyskania perlitu ziarnistego. W tym czasie siłą napędową sferoidyzacji perlitu warstwowego jest redukcja interfejsu fazowego (lub energii interfejsu) między ferrytem a cementytem.

W porównaniu z perlitem warstwowym, perlit ziarnisty ma niższą twardość i wytrzymałość oraz lepszą plastyczność i ciągliwość.

Dlatego wiele ważnych części mechanicznych, zwłaszcza śruby i nakrętki o wysokiej wytrzymałości, musi być poddanych obróbce cieplnej w celu przekształcenia ich w struktury troostytu odpuszczonego z ziarnistymi węglikami, które mają wysoką wytrzymałość i ciągliwość oraz doskonałe kompleksowe właściwości mechaniczne.