1. Zavedenie
Žíhanie vs temperovanie sú dva základné tepelné spracovanie procesy, ktoré optimalizujú vlastnosti kovov, čo im umožňuje splniť požiadavky rôznych priemyselných aplikácií.
Zatiaľ čo obe zahŕňajú riadené vykurovanie a chladenie, ich hlavné ciele, parametre procesu, a výsledky sú zásadne odlišné:
Žíhanie uprednostňuje zmäkčenie, úľava na stres, a formovateľnosť, zatiaľ čo temperovanie sa zameriava na znižovanie krehkosti a vyrovnávanie pevnosti/húževnatosti v predtým tvrdených kovoch.
Obe sú nevyhnutné v modernej výrobe – vybrané a kontrolované tak, aby zodpovedali zliatine, geometria, a konečné servisné požiadavky.
2. Čo je žíhanie?
Žíhanie je riadený proces tepelného spracovania, pri ktorom sa kov zahrieva na určitú teplotu, udržiavané pri tejto teplote po určitú dobu, a potom sa pomaly ochladil.
Primárnym účelom je zmäkčiť kov, zmierniť vnútorné napätia, a zlepšiť ťažnosť a opracovateľnosť.
Žíhanie transformuje mikroštruktúru kovu, čím je jednotnejšia a ľahšie sa s ňou pracuje v následných výrobných operáciách.
Kľúčové vlastnosti žíhania:
- Zmäkčuje tvrdé alebo za studena opracované kovy pre jednoduchšie tvarovanie a obrábanie.
- Zmierňuje zvyškové napätia spôsobené zváraním, odlievanie, alebo deformácia.
- Zjemňuje štruktúru zŕn a homogenizuje zloženie zliatiny.
- Zlepšuje elektrickú vodivosť pre neželezné kovy ako meď a hliník.
- Zvyšuje rozmerovú stabilitu a znižuje riziko prasknutia alebo deformácie.
Popisy procesov & Typické parametre
Žíhanie sa môže vykonávať rôznymi spôsobmi v závislosti od typu kovu, požadované mechanické vlastnosti, a následné použitie. Nižšie je uvedený súhrn bežných typov žíhania:
| Typ žíhania | Typická teplota (° C) | Metóda chladenia | Účel / Výsledok |
| Úplné žíhanie | 750–920 | Pec s pomalým chladením | Produkuje mäkký ferit + perlit v oceli; maximálna ťažnosť a opracovateľnosť |
| Spracovanie / Stredné žíhanie | 450–700 | Vzduch alebo pomalé chladenie | Obnovuje ťažnosť kovov spracovaných za studena; mierna úľava od stresu |
| Spheroidize Anneal | 650–720 (dlhé máčanie) | Veľmi pomalé chladenie | Vytvára sférické karbidy v oceliach pre vynikajúcu obrobiteľnosť |
| Anneal na zmiernenie stresu | 350–650 | Chladný | Znižuje zvyškové napätia z tvárnenia/zvárania bez väčších mikroštrukturálnych zmien |
| Normalizácia (súvisiace) | 820–920 | Chladný | Zjemňuje zrno pre rovnomerné mechanické vlastnosti |
Usmernenie času namočenia: ~ 15-60 minút za 25 mm, v závislosti od zliatiny a pece.
Kompatibilita & Parametre
Rozsah: bežné železné a neželezné zliatiny najčastejšie v priemysle žíhané alebo temperované (oceľové ocele, črep, liate žehličky, meď, hliník, mosadz, Ty Allays).
Hodnoty sú typické rozsahy praxe v dielni – vždy sa kvalifikujte s údajmi dodávateľa a skúšobnými prevádzkami.
| Materiál / Triedny | Typická teplota žíhania (° C) | Návod na čas namočenia | Metóda chladenia | Účel / Praktické poznámky |
| Nízky-uhlíkové ocele (Napr., 1010–1020) | 720–800 (plný) | 15- 60 minút za 25 mm | Pec s pomalým chladením (pec alebo izolovaný chlad) | Zmäkčenie, úľava na stres, zlepšiť ťažnosť a opracovateľnosť |
| Stredne uhlíkové ocele (Napr., 1045) | 740–820 (plný) | 15- 60 minút za 25 mm | Pec s pomalým chladením | Znížte tvrdosť, sféroidizovať, ak je potrebná obrobiteľnosť |
| Oceľové ocele / ložiskové ocele | 650–720 (sféroidizovať, dlhé máčanie) | Na niekoľko hodín 10+ h (dlhé máčanie) | Veľmi pomaly ochladzujte alebo držte + pomaly v pohode | Vyrábajte sférické karbidy pre najlepšie obrábanie; potrebné dlhé namáčanie |
| Zliatinové ocele (Cr, Mí, Ni prírastky) | 720–900 (závislý od zliatiny) | 20- 90 minút za 25 mm | Pec s pomalým chladením | Homogenizovať, zmierniť stresy; upravte teplotu pre legovacie prísady |
| Črep (Napr., A2, D2) | 650–800 (zmäkčovacie žíhanie alebo podkritické) | Hodiny pre D2; A2 kratšie | Pec s pomalým chladením; niekedy normalizačné cykly | Pripravte sa na obrábanie; zabráňte prehriatiu, aby ste zabránili rastu zŕn |
Liate žehličky (šedý, Vojvodka) |
750–900 (úľava na stres / žíhať) | 30– 120 min | Pec je pomalá alebo chladená vzduchom (v závislosti od cieľa) | Znížte zvyškové napätie, zlepšiť obrobiteľnosť (sféroidizácia pre žehličky s vysokým obsahom uhlíka) |
| Meď (čistý, OFC) | 300–700 | 15– 45 minút v závislosti od práce za studena | Chladenie vzduchu alebo pece | Obnovte ťažnosť a vodivosť; pozor na oxidáciu |
| hliník zliatiny (Napr., 3003, 6061) | 300–410 (rekryštalizácia/uvoľnenie napätia) | 15– 120 min | Chladný (alebo kontrolované) | Rekryštalizácia alebo uvoľnenie napätia; vyhnite sa ošetreniu roztokom, pokiaľ nie je uvedené inak |
| Mosadz / Bronz | 300–500 | 10–60 min | Pomalé chladenie vzduchom alebo pecou | Zmäkčiť na tvarovanie; vyhnúť sa riziku odzinkovanie v niektorých mosadzách |
| Zliatiny titánu (TI-6AL-4V) | 650–800 (úľava na stres) | 30– 120 min | Chladenie pece alebo vzduchu v závislosti od cieľa | Používajte kontrolovanú atmosféru, aby ste zabránili kontaminácii; žíhanie na zmiernenie stresu |
Účinky na mechanické vlastnosti
Žíhanie má zásadný vplyv na mechanické správanie kovov, transformuje ich štruktúru a robí ich vhodnejšími na formovanie, obrábanie, a ďalšie spracovanie.
Zmeny závisia od materiálu, typ žíhania, a parametre cyklu.
| Majetok | Účinok žíhania | Praktické dôsledky |
| Tvrdosť | Výrazne klesá | Kovy sa dajú ľahšie rezať, stroj, alebo formulár; znižuje opotrebovanie nástroja a problémy s povrchovou úpravou |
| Ťažkosť / Predĺženie | Výrazne sa zvyšuje | Zvyšuje schopnosť ohýbania, kresba, alebo tvarovanie bez praskania |
| Tvrdosť | Vo všeobecnosti sa zvyšuje | Znižuje náchylnosť na krehký lom pri zaťažení, najmä pre ocele opracované za studena alebo s vysokým obsahom uhlíka |
| Zvyškový stres | Výrazne znížená | Zlepšuje rozmerovú stabilitu; minimalizuje deformáciu, skreslenie, a praskanie vyvolané napätím pri ďalšom spracovaní |
| Výnosová sila / Pevnosť v ťahu | Typicky klesá | Materiál sa stáva mäkším a menej odolným voči plastickej deformácii; prijateľné na tvarovanie, nie nosné aplikácie |
| Machináovateľnosť | Vylepšený | Jemnejší, rovnomernejšia mikroštruktúra umožňuje rýchlejšie rezanie, menšie opotrebovanie nástroja, a lepšiu povrchovú úpravu |
Ilustratívne príklady:
- Nízkouhlíková oceľ spracovaná za studena: Tvrdosť môže klesnúť >250 HB na ~120–150 HB po úplnom žíhaní, zatiaľ čo predĺženie sa môže zvýšiť z 10-15% na 40-50%, čo uľahčuje jeho formovanie.
- Meď (OFC): Žíhanie obnovuje ťažnosť a elektrickú vodivosť po práci za studena; predĺženie sa môže zvýšiť z 20% do >60%.
- Hliníkové zliatiny (Napr., 6061): Rekryštalizačné žíhanie zlepšuje tvárnosť a znižuje riziko praskania pri ohýbaní alebo lisovaní.
3. Čo je temperovanie?
Temperovanie je proces tepelného spracovania aplikovaný na kovy, ktoré už boli tvrdý, najčastejšie kalené ocele.
Jeho primárnym účelom je znížiť krehkosť, zvýšiť húževnatosť, a dosiahnuť vyváženú kombináciu tvrdosti a ťažnosti.
Na rozdiel od žíhania, sa vykonáva temperovanie pod kritickou transformačnou teplotou, takže kov úplne nezmäkčuje, ale dolaďuje jeho mechanické vlastnosti.
Kľúčové vlastnosti temperovania:
- Znižuje krehkosť kalených alebo kalených kovov.
- Zvyšuje húževnatosť a odolnosť proti nárazu.
- Upravuje tvrdosť podľa požiadaviek aplikácie.
- Uvoľňuje zvyškové napätia spôsobené počas kalenia.
- Stabilizuje mikroštruktúru a rozmery kritických komponentov.
Popisy procesov & Typické parametre
Popúšťanie sa vykonáva zahrievaním tvrdeného kovu na kontrolovanú teplotu, držať ho po definovaný čas, a potom ochladenie, zvyčajne vo vzduchu.
Teplota a čas namáčania určujú konečnú rovnováhu medzi tvrdosťou a húževnatosťou.
| Rozsah temperovania | Teplota (° C) | Čas nasiaknuť | Chladenie | Mechanický efekt / Využitie |
| Nízkoteplotné temperovanie | 150–300 | 30–90 min | Chladný | Mierne zníženie tvrdosti, krehkosť znížená; zachováva odolnosť proti opotrebovaniu; vhodné pre náradie a malé pružiny |
| Stredneteplotné temperovanie | 300–500 | 30– 120 min | Chladný | Vyvážená tvrdosť a húževnatosť; bežne používané pre konštrukčné komponenty, ako sú hriadele, výstroj, a automobilové diely |
| Striedmovanie vysokej teploty | 500–650 | 30– 120+ min | Chladný | Výrazné zvýšenie húževnatosti, mierna strata tvrdosti; používa sa pre vysoko zaťažené komponenty alebo diely vystavené nárazom |
Kompatibilita & Parametre
Kalenie sa používa predovšetkým na kalenie ocele a liatiny ale môže sa použiť aj na niektoré vysokopevnostné legované ocele. Neželezné kovy zvyčajne používajú iné procesy starnutia namiesto temperovania.
| Materiál / Triedny | Typický teplotný rozsah (° C) | Návod na čas namočenia | Metóda chladenia | Typický výsledok / Poznámky |
| Nízkouhlíkové kalené ocele (stvrdnutý stav) | 150–300 (nízka nálada) | 30–90 min | Chladný | Malý pokles tvrdosti; znížiť krehkosť; zachovať odolnosť proti opotrebovaniu |
| Stredneuhlíkové kalené ocele (Napr., 4140) | 250–450 (stredná povaha) | 30– 120 min | Chladný | Vyvážte tvrdosť / húževnatosť hriadeľov, výstroj |
| Svihličitý / legované nástrojové ocele (Napr., W-, Cr-, Nespoľahlivý) | 150–200 (prvé) → 500–600 (opätovné temperovanie v závislosti od špec) | 30– 120 minút na krok temperovania; často dvojaký temperament | Chladenie vzduchom; niekedy inertný alebo vákuový | Nástrojové ocele sa často temperujú na stabilizáciu rozmerov & vlastnosti; nadmerné temperovanie znižuje životnosť |
Jarné ocele (ťažko + miernosť) |
200–400 (podľa potreby pre tuhosť pružiny) | 30–60 min | Chladný | Nastavte vlastnosti pružiny (odolnosť, únava) |
| Liate žehličky (uhasený & temperamentný, Napr., HT obsadenie) | 300–550 | 30– 120 min | Chladný | Zlepšenie húževnatosti po izotermickom kalení/kalení |
| Nerezové martenzitické triedy (Napr., 410, 420) | 150–400 (v závislosti od požadovanej tvrdosti a požiadaviek na koróziu) | 30– 120 min | Vzduch alebo nútený vzduch | Temper pre húževnatosť; všimnite si obavy zo senzibilizácie pri vyšších teplotách v niektorých SS |
Účinky na mechanické vlastnosti temperovania
Popúšťanie má priamy a predvídateľný vplyv na mechanické vlastnosti kalených kovov, predovšetkým ocele.
Starostlivou kontrolou teploty a času temperovania, výrobcovia môžu dosiahnuť požadovanú rovnováhu medzi tvrdosť, tvrdosť, a ťažnosť.
| Majetok | Účinok temperovania | Praktické dôsledky |
| Tvrdosť | Znižuje sa od maximálneho ochladenia | Zmäkčuje príliš krehké kovy, pričom si zachováva dostatočnú pevnosť pre funkčné použitie; vyššie teploty popúšťania vedú k väčšiemu zníženiu tvrdosti |
| Tvrdosť / Nárazová sila | Výrazne sa zvyšuje | Znižuje lámavosť, čím sú kovy odolnejšie voči praskaniu, dopad, a náhle zaťaženie |
| Ťažkosť / Predĺženie | Zlepšuje sa stredne | Kovy sa môžu pod tlakom mierne deformovať bez toho, aby sa zlomili, dôležité pre pružiny, náradie, a štrukturálne komponenty |
Zvyškový stres |
Čiastočne sa uľavilo | Znižuje deformáciu alebo praskanie počas prevádzky, zvýšenie rozmerovej stability |
| Pevnosť / Ťahové vlastnosti | Mierne znížené v porovnaní s ochladeným stavom | Zabezpečuje rovnováhu medzi tvrdosťou a húževnatosťou vhodnú pre praktické aplikácie |
| Odpor | Uchováva sa pri nižších teplotách popúšťania; klesá pri vysokoteplotnom temperovaní | Nízkoteplotné popúšťanie zachováva tvrdosť komponentov kritických voči opotrebovaniu, ako sú rezné nástroje, pričom vyššie teploty uprednostňujú húževnatosť pred odolnosťou proti opotrebovaniu |
Ilustratívne príklady:
- Oceľ kalená s vysokým obsahom uhlíka: HRC 63 (ako uhasený) → temperované na 200–250 °C → HRC 58–60, výrazne zlepšená húževnatosť pružín alebo ručného náradia.
- Stredne uhlíková legovaná oceľ (Napr., 4140): HRC 58 → temperované na 400 °C → HRC 45–50, dosiahnutie dobrej rovnováhy síl, tvrdosť, a odolnosť proti únave hriadeľov a ozubených kolies.
- Náradie (Napr., D2): Dvojité temperovanie pri 525 °C znižuje vnútorné napätie, stabilizuje tvrdosť (HRC 60–62), a zlepšuje odolnosť razníc a foriem proti nárazu.
4. Priemyselné aplikácie: Kedy použiť každý proces
Slúži na temperovanie a žíhanie odlišné účely v kovoobrábaní, a výber správneho procesu závisí od požadovaných mechanických vlastností, následné výrobné kroky, a požiadavky na aplikáciu.
Aplikácie na žíhanie
Primárne sa používa žíhanie zmäkčiť kovy, zmierniť vnútorné napätia, a zlepšiť ťažnosť, vďaka čomu je ideálny pre kovy, ktoré budú tvárnené, obrábanie, alebo tvarovanie.
| Priemysel / Aplikácia | Typický prípad použitia | Prečo je zvolené žíhanie |
| Automobilový priemysel | Plech na panely karosérie, štrukturálne komponenty | Mäkčený kov umožňuje razenie, ohýbanie, a kreslenie bez praskania |
| Letectvo a kozmonautika | Panely z hliníkovej zliatiny, medené rozvody | Znižuje pracovné vytvrdzovanie; zlepšuje tvarovateľnosť a elektrickú vodivosť |
| Elektronika | Medené a mosadzné komponenty | Zvyšuje ťažnosť pre zložité tvary a zlepšuje elektrickú vodivosť |
| Kovové spracovanie / Obrábanie | Oceľové tyče, prúty, listy | Zmäkčenie zefektívňuje následné obrábanie a znižuje opotrebovanie nástroja |
| Výstavba / Infraštruktúra | Oceľové lúče, výstuž | Uvoľňuje zvyškové napätie po valcovaní alebo zváraní; zlepšuje rozmerovú stabilitu |
Temperovacie aplikácie
Používa sa temperovanie po kalibringu na optimalizáciu rovnováhy medzi tvrdosťou a húževnatosťou, výrobu kovov vhodných na zaťaženie, odolný voči opotrebeniu, alebo aplikácie náchylné na nárazy.
| Priemysel / Aplikácia | Typický prípad použitia | Prečo je zvolené temperovanie |
| Nástrojárstvo | Ručné náradie, zomrieť, údery | Znižuje krehkosť kalenej ocele pri zachovaní odolnosti proti opotrebovaniu |
| Automobilový priemysel & Letectvo a kozmonautika | Výstroj, hriadeľ, prameň | Zaisťuje húževnatosť a odolnosť proti nárazu pre časti vystavené cyklickému zaťaženiu |
| Ťažký stroj | Rezacie čepele, priemyselné formy | Vyrovnáva tvrdosť a húževnatosť pre odolnosť pri vysokom namáhaní |
| Štrukturálne komponenty | Nosníky, spojovacie tyče, ochranca | Zvyšuje húževnatosť bez výraznej straty pevnosti, zlepšenie bezpečnosti a spoľahlivosti |
| Prameň & Vysoko zaťažiteľné komponenty | Vinuté pružiny, zavesenie | Poskytuje elasticitu pri zachovaní pevnosti a odolnosti proti únave |
5. Bežné mylné predstavy & Objasnenia
„Popúšťanie je typ žíhania“
Nepravdivý. Temperovanie je proces po kalení, ktorý nasleduje len po kalení, zatiaľ čo žíhanie je samostatný proces na zmäkčenie/úľavu od stresu.
Majú opačné ciele (temperovanie si zachováva pevnosť; žíhaním sa znižuje).
„Vyššia teplota temperovania = lepší výkon“
Nepravdivý. Teplota temperovania závisí od aplikácie: nízka nálada (200–300 ° C) maximalizuje tvrdosť nástrojov; vysoká nálada (500–650 ° C) maximalizuje tuhosť konštrukčných dielov.
Nadmerné temperovanie (≥650 °C) znižuje silu na neprijateľnú úroveň.
„Žíhacie práce pre všetky kovy“
Nepravdivý. Neželezné kovy (hliník, meď) neprechádzajú fázovými zmenami ako oceľ – ich žíhanie spôsobuje iba rekryštalizáciu (zmäkčenie) bez transformácie mikroštruktúry.
„Popúšťanie eliminuje všetok zvyškový stres“
Nepravdivý. Temperovanie uvoľňuje 70–80 % zvyškového napätia pri kalení – pre kritické aplikácie (Napr., letecké časti), môže byť potrebné dodatočné žíhanie na uvoľnenie napätia.
6. Kľúčové rozdiely — žíhanie vs. temperovanie
Nižšie uvedená tabuľka poskytuje prehľad, porovnanie vedľa seba žíhanie vs temperovanie, zdôrazňujúc ich ciele, procesy, a účinky na vlastnosti kovov.
| Aspekt | Žíhanie | Temperovanie |
| Účel | Zmäkčiť kov, zmierniť vnútorný stres, zlepšiť ťažnosť a opracovateľnosť | Znížte krehkosť, zvýšiť húževnatosť, vyrovnať tvrdosť po vytvrdnutí |
| Úroveň tepla | Nad kritickou transformačnou teplotou (austenitizácia pre ocele) | Pod kritickou transformačnou teplotou |
| Typické kovy | Oceľové ocele, meď, hliník, mosadz, bronz | Kalené ocele, črep, Martenzitické nehrdzavejúce ocele, liatina |
| Metóda chladenia | Pomalé chladenie pece (niekedy riadený vzduch pre neželezné kovy) | Chladenie vzduchom (zvyčajne), niekedy riadená alebo inertná atmosféra |
| Vplyv na tvrdosť | Výrazne klesá | Mierne klesá (z ochladenej tvrdosti) |
| Vplyv na húževnatosť | Mierne vylepšené, hlavne odbúravaním stresu | Výrazne vylepšené, znižuje krehkosť |
Vplyv na ťažnosť / Predĺženie |
Silne sa zvyšuje | Mierne sa zvyšuje |
| Vplyv na zvyškový stres | Uľavilo sa | Čiastočne sa uľavilo (po uhasení stresu) |
| Mikroštrukturálna zmena | Homogenizuje zrná, mäkké fázy (ferit/perlit v oceli, rekryštalizované zrná v neželezných kovoch) | Kalený martenzit v oceli; stabilizuje mikroštruktúru bez úplného zmäkčenia |
| Typické priemyselné použitie | Formujúci, ohýbanie, kresba, obrábanie, reliéf | Nástroje, výstroj, prameň, štrukturálne komponenty, časti odolné voči opotrebovaniu |
| Trvanie cyklu | Dlhý (hodín v závislosti od hrúbky a zliatiny) | Kratší (minúty do hodín, v závislosti od teploty a veľkosti sekcie) |
7. Záver
Žíhanie verzus temperovanie sú základnými procesmi v kovoobrábaní.
Žíhaním sa kovy pripravujú na tvárnenie, opracovanie a bezpečnejšie následné spracovanie vďaka zmäkčeniu a uvoľneniu napätia.
Popúšťanie zušľachťuje vlastnosti tvrdených dielov, premena krehkosti po ochladení na použiteľnú húževnatosť pri zachovaní užitočnej pevnosti.
Efektívne používanie vyžaduje zhodu zliatinová chémia, hrúbka sekcie, časy ohrevu/namáčania a stratégia chladenia — a overovanie výsledkov s tvrdosťou, mikroštruktúrne a mechanické skúšky.
Časté otázky
Je možné použiť rovnakú pec na žíhanie aj popúšťanie?
Áno – väčšina pecí na tepelné spracovanie môže byť naprogramovaná pre rôzne cykly a atmosféry, ale riadenie procesu (rovnomernosť teploty, atmosféra) musí spĺňať požiadavky pre každú operáciu.
Ktorý proces je energeticky náročnejší?
Žíhanie je vo všeobecnosti viac času- a energeticky náročné kvôli dlhším časom namáčania a pomalému chladeniu (obydlie pece); popúšťacie cykly sú zvyčajne kratšie.
Ako sa overujú výsledky?
Bežné metódy overovania: skúšky tvrdosti (Rockwell, Vickers, Brinell), ťahové skúšky, dopad (Charpy) skúšky, hovädzia (optický/SEM) a merania zvyškového napätia (XRD/vŕtanie otvorov).
Používa sa temperovanie na neoceľové kovy?
Termín „temperovanie“ je najvhodnejší pre ocele (Martenzitné temperovanie).
Neželezné zliatiny používajú rôzne skupiny tepelného spracovania (tvrdenie veku, žíhanie, ošetrenie roztoku) s podobnými cieľmi.
Typické teploty pre bežné výsledky?
(Priblížiť sa, zliatinový) - 150–250 ° C zachováva si vyššiu tvrdosť (odolnosť proti opotrebovaniu nástrojov), 300–450 ° C je vyvážené okno tvrdosti/húževnatosti pre konštrukčné diely, 500–650 ° C maximalizuje húževnatosť za cenu tvrdosti.
