Hlavním účelem trvaleho žíhání nerezových odlitků je “obnovit” a “přidělit” jim vynikající vlastnosti, které by měly mít. To je obzvláště důležité u nejběžnějších austenitických nerezových ocelí (například 304 a 316), kde je trvalé žíhání po odlití klíčem k naplnění jejich plného materiálového potenciálu.
Primární cíl: Obnova optimální odolnosti proti korozi
“Nerezovost” nerezové oceli vychází ze vzdušné, chromem bohaté oxidové vrstvy na jejím povrchu. Během procesu ochlazování po odlití se však uhlík v oceli spojuje s chromem a vytváří chromové karbidy (Cr₂₃C₆) usazující se podél hraničních částic zrna. Toto vyčerpání chromu v blízkosti hranic zrna vytváří tzv. “chromem vyčerpané zóny”, což výrazně snižuje lokální odolnost proti korozi a činí materiál náchylným na mezigranulární korozi.
Trvalé žíhání řeší tento problém tím, že odlitek je ohříván na vysoké teploty (obvykle 950 °C–1150 °C), čímž se tyto škodlivé karbidy opět rozpouštějí do austenitické matrice. Následné rychlé ochlazení (obvykle vodním hasením) “uzamkne” uhlík a chrom v pevné roztoku, čímž se zabrání jejich opětovnému vyluhování. Výsledkem je homogenní jednofázová austenitická struktura a obnovení odolnosti proti korozi na její optimální úroveň.
Pokud se trvalé žíhání vynechá, může být odolnost nerezových odlitků proti korozi vážně narušena, což je v určitých prostředích náchylné k rezavění či k roztrhání mezigranulární korozí.
Důležité výhody: Zlepšení mechanických vlastností a homogenita mikrostruktury
Kromě odolnosti proti korozi trvalé žíhání výrazně zlepšuje i mechanické vlastnosti a strukturální rovnoměrnost odlitků:
Eliminace segregace a homogenizace struktury: Proces odlévání může vést k nerovnoměrné chemické složení a vnitřní mikrostruktuře v různých částech odlitku. Trvalé žíhání při vysokých teplotách urychlí difúzi atomů a efektivně homogenizuje jak složení, tak strukturu.
Odstraňování napětí, změkčení materiálu a zvýšení houževnatosti: Jak odlévání, tak sváření způsobují vnitřní napětí a vedou ke fragmentaci zrn a deformaci krystalové mříže (pracovní tvrdnutí). Trvalé žíhání umožňuje rekrytalizaci fragmentovaných zrn a odstraňuje vnitřní napětí. Studie ukazují, že po trvalém žíhání se výrazně zvyšuje rázová houževnatost a prodloužení svářených spojů, zatímco škodlivý lathovitý ferrit se proměňuje v rozptýlené uzlovité formy, čímž se celkově zlepšují mechanické vlastnosti.
Klíčové parametry procesu: Teplota a rychlost ochlazování
Účinnost trvalého žíhání závisí na třech základních faktorech: teplotě ohřevu, době ponechání a rychlosti ochlazování. Ze všech je nejdůležitější rychlé ochlazení – materiál musí být rychle ochlazen skrz teplotní pásmo senzibilizace 450 °C–850 °C, aby se zabránilo opětovnému vyluhování karbidů.