Material kovinskih zobnikov

Zobniška jekla lahko razdelimo v dva splošna razreda - navadna ogljikova in legirana jekla. Legirana jekla se do neke mere uporabljajo v industriji, vendar so toplotno obdelana navadna ogljikova jekla veliko pogostejša. Uporaba neobdelanih legiranih jekel za zobnike je le redko upravičena, če sploh kdaj, in to samo takrat, ko ni zmogljivosti za toplotno obdelavo. Točke, ki jih je treba upoštevati pri določanju, ali uporabiti toplotno obdelana navadna ogljikova jekla ali toplotno obdelana legirana jekla, so: Ali pogoji uporabe ali konstrukcija zahtevajo boljše lastnosti legiranih jekel ali, če legirana jekla niso potrebna, ali bodo prednosti, ki jih je treba izpeljati, nadomestile dodatne stroške? Za večino aplikacij so navadna ogljikova jekla, toplotno obdelana, da pridobijo najboljše lastnosti za predvideno storitev, zadovoljiva in precej ekonomična. Prednosti, pridobljene z uporabo toplotno obdelanih legiranih jekel namesto toplotno obdelanih navadnih ogljikovih jekel, so naslednje:

Povečana površinska trdota in globina prodiranja trdote za enako vsebnost ogljika in kaljenje.

Sposobnost pridobitve enake površinske trdote z manj drastičnim kaljenjem in, v primeru nekaterih zlitin, nižjo temperaturo kaljenja, kar daje manjše popačenje.

Povečana žilavost, kar kažejo višje vrednosti meje tečenja, raztezka in zmanjšanja površine.

Finejša velikost zrn, s posledično večjo udarno žilavostjo in večjo odpornostjo proti obrabi.

Pri nekaterih zlitinah boljše obdelovalne lastnosti oziroma možnost obdelave pri večjih trdotah.

Uporaba jekel za kaljenje

Vsak od dveh splošnih razredov jekel za zobnike se lahko nadalje razdeli na naslednji način:

Jekla za kaljenje;

jekla za popolno utrjevanje;

3) jekla, ki so toplotno obdelana in vlečena do trdote, ki omogoča strojno obdelavo.

Prvi dve – jekla za cementacijo in popolno utrjevanje – sta medsebojno zamenljivi za nekatere vrste storitev, izbira pa je pogosto stvar osebnega mnenja. Jekla za utrjevanje z izredno trdim, drobnozrnatim (če je ustrezno obdelano) ohišjem in sorazmerno mehkim in duktilnim jedrom se običajno uporabljajo, kadar je zaželena odpornost proti obrabi. Legirana jekla, ki se utrdijo, imajo precej žilavo jedro, vendar ne tako žilavo kot jeklo s popolno utrditvijo. Da bi dosegli največje koristi od lastnosti jedra, je treba kaljena jekla dvojno kaliti. To še posebej velja za legirana jekla, ker koristi, ki izhajajo iz njihove uporabe, le redko upravičijo dodatne stroške, razen če je jedro prečiščeno in utrjeno z drugim kaljenjem. Kazen, ki jo je treba plačati za dodatno izboljšanje, je povečano popačenje, ki je lahko pretirano, če oblika ali dizajn nista primerna za postopek utrjevanja.

Uporaba 'Thru-Hardening' jekel

Prekaljena jekla se uporabljajo, kadar se zahteva velika trdnost, visoka meja vzdržljivosti, žilavost in odpornost na udarce. Te lastnosti so odvisne od vrste uporabljenega jekla in obdelave. V tej skupini je mogoče doseči precej visoko površinsko trdoto, vendar ne tako visoko kot pri jeklih za cementiranje. Zaradi tega odpornost proti obrabi ni tako velika, kot bi jo lahko dobili, toda ko je potrebna odpornost proti obrabi v kombinaciji z veliko trdnostjo in žilavostjo, je ta vrsta jekla boljša od drugih. Jekla s prekaljenim utrjevanjem se med kaljenjem do neke mere popačijo, količina pa je odvisna od uporabljenega jekla in medija za kaljenje. Iz tega razloga jekla za utrjevanje niso primerna za zobnike pri visokih hitrostih, kjer je hrup dejavnik, ali za zobnike, kjer je natančnost izjemnega pomena, razen seveda v primerih, kjer je brušenje zob izvedljivo. Srednji in visoki odstotki ogljika zahtevajo kaljenje v olju, vendar je morda potrebno kaljenje v vodi za nižje vsebnosti ogljika, da se dosežejo najvišje fizikalne lastnosti in trdota. Popačenje pa bo večje z vodnim kaljenjem.

Toplotna obdelava, ki omogoča strojno obdelavo

Kadar brušenje zob zobnikov ni izvedljivo in je potrebna visoka stopnja natančnosti, se lahko kaljena jekla vlečejo ali popuščajo do trdote, ki bo omogočala rezanje zob. Ta obdelava daje visoko prečiščeno strukturo, veliko žilavost in, kljub nizki trdoti, odlične obrabne lastnosti. Nižja trdnost je nekoliko kompenzirana z odpravo dodatnih obremenitev zaradi udarcev, ki jih povzročajo netočnosti. Kadar so jekla, ki imajo nizko stopnjo trdote penetracije od površine do jedra, obdelana na ta način, zasnova ne more temeljiti na fizikalnih lastnostih, ki ustrezajo trdoti na površini. Ker so fizikalne lastnosti določene s trdoto, bo padec trdote od površine do jedra povzročil nižje fizikalne lastnosti na korenu zoba, kjer je obremenitev največja. Medij za kaljenje je lahko olje, voda ali slanica, odvisno od uporabljenega jekla in želene trdote penetracije. Količina popačenja je seveda nepomembna, ker se strojna obdelava izvede po toplotni obdelavi.