Kalení, nazývané také zpevňování, je proces ohřevu a následného ochlazování oceli (nebo jiné slitiny) vysokou rychlostí, při kterém dochází k výraznému zvýšení tvrdosti, ať už na povrchu nebo v celém objemu. V případě vakuového kalení se tento proces provádí ve vakuových pecích, ve kterých lze dosáhnout teplot až 1 300 °C. Metody kalení se liší v závislosti na zpracovávaném materiálu, ale nejběžnější je kalení plynem pomocí dusíku.
Kalení ve vakuu plynem:
Během kalení ve vakuovém plynu se materiál zahřívá v nepřítomnosti kyslíku konvekcí v prostředí inertního plynu (N₂) a/nebo tepelným zářením v podtlaku. Ocel se kalí proudem dusíku, přičemž rychlost ochlazování lze určit volbou přetlaku. V závislosti na tvaru obrobku je možné také zvolit směr a dobu vhánění dusíku. Optimalizace času a regulace teploty oceli se provádí během procesu pomocí pilotních termočlánků, které lze umístit na obrobek v ohřívací komoře. Ocel tepelně zpracovaná ve vakuové peci získává specifikované vlastnosti pevnosti a tvrdosti v celém průřezu bez povrchového oduhličení. Austenitické zrno je jemné a splňuje mezinárodní normy.
Tímto způsobem lze kalit prakticky všechny technicky zajímavé ocelové slitiny, jako jsou pružinové oceli, oceli pro tváření za studena, kalené a popouštěné oceli, oceli pro valivá ložiska, oceli pro tváření za tepla a nástrojové oceli, a také velké množství vysoce legovaných nerezových ocelí a slitin litiny.
Vakuové kalení olejem
Kalení v oleji ve vakuu je ochlazování zahřátých materiálů pomocí vakuového oleje. Protože přenos vsázky probíhá ve vakuu nebo ochraně inertním plynem po vakuovém propláchnutí pece, je povrch součásti vždy chráněn, dokud není zcela ponořen do oleje. Ochrana povrchu je velmi podobná, ať už se jedná o kalení v oleji nebo plynu.
Hlavní výhodou oproti konvenčním řešením kalení v oleji za atmosférického prostředí je přesné řízení parametrů chlazení. U vakuové pece je možné upravovat standardní parametry kalení – teplotu a míchání – a také upravovat tlak nad kalicí nádrží.
Změna tlaku nad nádrží vyvolá rozdíl tlaku uvnitř olejové lázně, což změní křivku účinnosti chlazení oleje definovanou při atmosférickém tlaku. Zóna varu je fází, během níž je rychlost chlazení nejvyšší. Změna tlaku oleje ovlivní jeho odpařování v důsledku tepla zátěže.
Snížení tlaku aktivuje odpařovací jev, který zahájí fázi varu. Tím se zvýší chladicí účinnost kalicí kapaliny a zlepší se kalicí kapacita oproti atmosférickým podmínkám. Masivní tvorba páry však může způsobit jev pláště a potenciálně deformaci.
Zvýšení tlaku v oleji brání tvorbě páry a zpomaluje odpařování. Plášť přilne k součásti a ochlazuje se rovnoměrněji, ale méně drasticky. Kalení oleje ve vakuu je proto rovnoměrnější a dochází k menší deformaci.
Vakuové kalení vodou
Proces podobný vakuovému kalení v oleji. Je to ideální řešení pro kalení hliníku, titanu nebo jiných materiálů, které je třeba dostatečně rychle ochladit.
Čas zveřejnění: 7. května 2022