hartowanie

Jeden z rodzajów obróbki cieplnej, polegający na

nagrzewaniu materiału do odpowiedniej temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze, a następnie szybkim chłodzeniu w celu uzyskania zwiększonej twardości w wyniku zmiany struktury (budowy wewnętrznej) materiału.

Hartowaniu poddaje się głównie wyroby ze stali, ale również z innych stopów, np. brązów aluminiowych (stop miedzi i aluminium), oraz materiały niemetalowe, jak szkło.

Umiejętność hartowania jest znana od bardzo dawna, o czym świadczą wyniki analizy metaloznawczej w wielu wyrobach znalezionych na terenach zamieszkiwanych przez stare cywilizacje. Najstarsze z nich, to nóż z grobowca Tutenchamona w Egipcie z około 1350 roku p.n.e. oraz dwa noże z 1200 roku p.n.e., również z Egiptu, których ostrza zostały nawęglone i zahartowane w wodzie.
Pisemny dowód znajomości tego procesu wśród Greków znajdujemy również w Iliadzie Homera:

"...Jako kowal siekierę ukutą w kuźnicy
kładzie w wodę do hartu, straszny syk powstaje,
przez co mistrz swej robocie trwałą dzielność daje...".

Największe znalezisko to ładunek mieczy w trzech rzymskich galerach zatopionych w III wieku. Klingi tych mieczy składały się ze środkowego pasma stali węglistej (węglowej) twardej i zewnętrznych warstw wykonanych ze stali miękkiej, zgrzewanych metodą kowalską. Ostrza kling zahartowano na wskroś, a po efektach obróbki można sądzić, że rozgrzane klingi przeciągano przez wilgotną glinę.
Podstawową trudnością w opanowaniu procesu hartowania przez starożytnych, była zmienna zawartość węgla w żelazie, wynikająca z różnych metod wytapiania. Utrudniało to dobór odpowiedniej temperatury wygrzewania przed hartowaniem, co prowadziło do zmiennych, najczęściej przypadkowych wyników lub wprost uniemożliwiało zahartowanie, gdy zawartość węgla była zbyt mała.
Mimo że w niektórych ośrodkach opanowano proces nawęglania, tj. wzbogacenia gotowego wyrobu w węgiel, już na tysiąc lat p.n.e., do początków XX wieku nie wiedziano, na czym opiera się możliwość przeprowadzenia obróbki cieplnej, nie znano zjawisk, jakie zachodzą podczas hartowania stali.
hartowanie ilustracjaPrzez wiele wieków otrzymanie dobrej stali w wyniku hartowania przypisywano siłom nadprzyrodzonym, lub lepszej jakości wody stosowanej w tym lub innym ośrodku metalurgicznym. Niektóre miejscowości stawały się słynne ze swej wody jako cieczy hartującej, o czym wspomina już Pliniusz Starszy (Historia Naturalis). Jeszcze w XIX wieku z miejscowości Sheffield słynącej z doskonałych wyrobów nożowniczych wywożono wodę w beczkach do USA jako "doskonałą do hartowania".
Innym sposobem uzyskania dobrych wyników było stosowanie specjalnych receptur. Najstarsza z nich, arabska z IX wieku p.n.e. nakazywała:
"...nagrzewać miecz tak długo, dopóki nie nabierze barwy wschodzącego słońca na pustyni, następnie studzić go do barwy cesarskiej purpury przez wbicie w ciało niewolnika".

W średniowieczu zamiast niewolników przebijano barany lub byki. Jeszcze jeden powód, aby cena miecza była bardzo wysoka: 
"Siła niewolnika przechodzi w miecz i nadaje mu niezwykłą twardość".
W zestawianiu skomplikowanych recept na ciecze hartownicze celowali zwłaszcza alchemicy z XV i XVI wieku. Recepty te były bardzo zawiłe i pełne zabobonów, a mimo to wiara w ich skuteczność przetrwała do początków XIX wieku. W tym okresie powstają pierwsze hipotezy podejmujące próbę wyjaśnienia zjawisk zachodzących podczas hartowania.
W 1772 roku E. Reaumur jako pierwszy wypowiedział pogląd, że obróbkę cieplną stali należy tłumaczyć zmianami w jej budowie wewnętrznej. Pogląd ten potwierdzony został w latach trzydziestych XIX wieku przez Rosjanina Anosowa, który jako pierwszy zastosował mikroskop do badań metalograficznych i udowodnił, że właściwości stali zależą nie tylko od jej składu chemicznego, ale również od struktury.

Przełomowym momentem w zakresie badań zjawisk zachodzących w stali, a równocześnie w procesach hartowania, było odkrycie ogłoszone w 1868 roku przez Rosjanina D. K. Czertowa; udowodnił on istnienie krytycznych temperatur, w których zachodzą wewnętrzne przemiany objawiające się zmianą struktury, a więc i właściwości stali. Odkrycie to stało się podstawą racjonalnego przeprowadzania obróbki cieplnej w ścisłych granicach temperaturowych, zależnych od składu chemicznego stali i oparcia obróbki cieplnej na naukowych podstawach.

Dalsza historia hartowania, to prace licznych uczonych prawie wszystkich narodowości, których nazwiska utrwalone zostały najczęściej w nazwach struktury stali. Współcześnie hartowaniu poddaje się znaczną część wyrobów stalowych. Stosuje się hartowanie na wskroś - w całej objętości przedmiotu i hartowanie powierzchniowe, co zapewnia dużą twardość powierzchni obrobionego przedmiotu przy zachowaniu miękkiego środka. Sposób ten zapobiega pękaniu przedmiotu w szczególnie trudnych warunkach pracy. W zależności od sposobu nagrzewania, hartowanie powierzchniowe dzieli się na płomieniowe - ogrzewanie palnikiem gazowym, indukcyjne - nagrzewanie prądami wirowymi, kąpielowe - nagrzewanie przez zanurzenie w ogrzanej cieczy, np. w roztopionym ołowiu i inne 

Testy z BRD | Znaki drogowe | BRD 24 | Karta rowerowa | Karta rowerowa - to proste | Wiersze miłosne | 1000 pytań