Technologia termicznej obróbki stali - czyli hartowanie - niespecjalnie uległa zmianie na przestrzeni ostatnich lat. Proces hartowania stali składa się z dwóch faz, pierwszej polegającej na wygrzaniu stali w bardzo wysokiej temperaturze (około 800-900 stopni Celsjusza), po czym jej raptownym schłodzeniu (druga faza). Dzięki temu stal zyskuje nowe właściwości, między innymi jest jeszcze bardziej odporna mechanicznie.

Wśród naukowców zajmujących się hartowaniem stali, proces ten jest określany jako "dojrzała technologia", która jako taka nie wymaga modyfikacji (gdyż jest odpowiednio poznana i działa dobrze - trochę tak jak gotowanie wody na herbatę, na kuchence gazowej czy elektrycznej).

Niespodziewanie, praca badawcza naukowca hobbysty przy współpracy z zespołem naukowców z Ohio State University (USA) zaowocowała odkryciem nowej technologii hartowania stali, dzięki której stal zyskuje 7 procent na wytrzymałości, w porównaniu do najmocniejszych stali martenzytowych, jakie są dostępne na rynku.

Nowo odkryta procedura modyfikacji właściwości stali jest dość prosta i w zasadzie nie odbiega od tradycyjnego schematu hartowania materiałów, czyli ogrzewania i schładzania. Główną nowością, a jednocześnie ogromną technologiczną zaletą niedawno opracowanej technologii hartowania stali jest czas potrzebny na przeprowadzenie całego procesu.

Stal za pomocą odpowiednich podajników wprowadzana jest do przestrzeni, gdzie utrzymywana jest podwyższona temperatura do 1100 stopni Celsjusza. Następnie, ogrzana stal natychmiast jest schładzana... I to naprawdę natychmiast, bo cały proces od ogrzania do schłodzenia nie trwa dłużej niż 10 sekund!

Na tym etapie badań wkroczyli naukowcy z Ohio State University, którzy określili parametry fizykochemiczne stali hartowanej za pomocą nowej metody, odkrytej przez Gary Cola (metalurga samouka).

Okazało się, że błyskawicznie hartowana stal zyskuje dodatkowo 7 procent wytrzymałości głównie ze względu na powstające podczas termicznego procesu mikro zmiany w jej strukturze. Struktura stali hartowanej w 1100 stopni Celsjusza zawiera mikrostruktury martenzytu, bainitu, a co ważniejsze węglików. Ich obecność powoduje zwiększoną wytrzymałość stali.

Co więcej, fakt że proces jest tak szybki nie tylko obniża koszty hartowania materiału, ale również powoduje, że na powierzchni stali mogą na trwałe tworzyć się wyżej wymienione mikrostruktury, które w długotrwałych procesach hartowania często są termicznie rozkładane (tak jest np. z węglikami).

Według autorów odkrycia, nowa technologia pozwala na walcowanie stali do 30 procent jej wyjściowej grubości bez utraty jej wytrzymałości. Fakt ten może znacząco odbić się na zastosowaniach w przemyśle, np. motoryzacyjnym, gdyż możliwe będzie produkowanie bardziej wytrzymałych pojazdów o cieńszych i lżejszych karoseriach. Obecnie prowadzone są badania nad zastosowaniem podobnej technologii gwałtownego grzania i chłodzenia w odniesieniu do spawania, by łączone w ten sposób stalowe elementy nie traciły swych pierwotnych właściwości fizycznych - np. wytrzymałości.

PAP - Nauka w Polsce

klg/ krf/bsz