Kaj je utrjevanje?

Trdljivost je izraz, ki se uporablja za opis sposobnosti materiala, da se utrdi, ko je izpostavljen toploti in nato ugasnjen ali hitro ohlajen. Ne smemo ga zamenjevati s trdoto, ki se nanaša na trdnost in sposobnost materiala, da se upre poškodbam. Namesto tega kaljivost določa, ali je predmet mogoče utrditi ali je odporen proti utrjevanju. Ta izraz se uporablja samo za označevanje kovinskih predmetov, vključno z jeklom in kovinskimi zlitinami, in se ne uporablja za plastiko ali druge materiale.

Primarna vrsta testa utrjevanja je znana kot Jominy ali test “gašenja”. Za izvedbo tega testa se jeklena palica segreje, dokler ne kristalizira v obrazno osredotočeno kubično strukturo, imenovano avstenit. Po odstranitvi vira toplote se en konec avstenitne palice takoj razprši z vodo, da se ohladi na sobno temperaturo. Ta postopek hlajenja se imenuje gašenje.

Zelo hitro gašenje bo povzročilo nastanek martenzita – zelo močnega materiala. Če gašenje ni dovolj hitro, bo nastal drugačen material, ki ni tako močan. Trdota palice se meri v določenih korakih od kaljenega konca. Čim dlje je od gašenega konca, tem počasnejša je hitrost hlajenja, zaradi česar je manj verjetno, da bo nastal martenzit.

Material, ki tvori martenzit z nižjimi stopnjami hlajenja, je lažje utrditi. Material, ki potrebuje zelo hitro gašenje, da se oblikuje martnsit, bo težje utrjen. Posledično je večja razlika v trdoti med obema koncema, manjša je kaljivost.

Kaljivost jekel in drugih kovin je odvisna tako od sestave predmeta kot od njegove oblike oziroma geometrije. Debelejši kot je predmet, počasnejša je hitrost hlajenja v središču, zaradi česar je težje utrditi material v notranjosti. To pomeni, da bodo debelejši predmeti ali tisti z majhno površino imeli nižjo stopnjo utrjevanja kot manjši ali tanjši predmeti iz istega materiala. V tankem predmetu ima toplota zelo majhno razdaljo za potovanje, zato so lahko hitrosti hlajenja hitre in povečajo njegovo stopnjo trdote.

Na splošno velja, da višja kot je vsebnost ogljika v jeklenem izdelku, večja bo kaljivost jekla. Pogosti elementi, dodani jeklu za povečanje njegove kaljivosti, vključujejo bor, mangan, krom in molibden. Dodajanje zlitin je treba izvajati previdno, da ne bi spremenili lastnosti jekla ali vplivali na njegovo sposobnost utrjevanja.
Kaljivost jekla in njegova zmožnost varjenja sta obratno povezani. Bolj ko je jeklo kaljivo, težje ga bo variti; manjša kot je sposobnost utrjevanja, lažje je variti. Preizkus kaljivosti se pogosto uporablja pri varjenju, da se ugotovi, ali je mogoče dva materiala uspešno zvariti. Varilcem lahko pomaga tudi pri izbiri elektrod in varilne opreme ali nastavitev.