Βαφή (μεταλλουργία)

Σκαρίφημα διαγράμματος ισοθερμοκρασιακού μετασχηματισμού Τ-Τ-Τ για δύο διαφορετικούς χάλυβες: με 0,4% κ.β. C (κόκκινη καμπύλη), και 0,4% κ.β. C και 2% κ.β. Mn (πράσινη καμπύλη). Η περιοχή σχηματισμού του μαρτενσίτη σημειώνεται με το γράμμα M.

Η βαφή του χάλυβα είναι μια θερμική κατεργασία κατά την οποία ένας χάλυβας, αφού θερμανθεί σε υψηλή θερμοκρασία, ώστε να σχηματιστεί ωστενίτης (γ-Fe), κατόπιν ψύχεται απότομα έτσι ώστε να σχηματιστεί μαρτενσίτης και το κράμα να αποκτήσει μεγάλη σκληρότητα.

Η βαφή γίνεται και με άλλα κράματα, όπως π.χ. με κράματα Al–Cu, με σκοπό να συγκρατηθούν σε μετασταθή διάλυση ορισμένα κραματικά στοιχεία.

Στην περίπτωση του χάλυβα, η θερμοκρασία για τον σχηματισμό ωστενίτη εξαρτάται από τον ποσοστό του περιεχόμενου άνθρακα, καθώς και από την παρουσία άλλων κραματικών στοιχείων που βοηθούν ή αποτρέπουν τον σχηματισμό ωστενίτη. Γενικά, η θερμοκρασία σχηματισμού ωστενίτη πρέπει να είναι υψηλότερη από την ευτηκτοειδή θερμοκρασία του διαγράμματος φάσεων Fe–C (> 723°C). Η θερμοκρασία της ψύξης εξαρτάται από το επιθυμητό ποσοστό μαρτενσίτη και πρέπει να είναι χαμηλότερη από μία χαρακτηριστική τιμή που είναι η θερμοκρασία έναρξης σχηματισμού μαρτενσίτη, M_s. Η θερμοκρασία M_s, καθώς και η θερμοκρασία ολοκλήρωσης του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού, M_f, εξαρτώνται από το ποσοστό του περιεχόμενου άνθρακα και την περιεκτικότητα σε άλλα κραματικά στοιχεία.

Η θερμοκρασία έναρξης (M_s) και η θερμοκρασία ολοκλήρωσης (M_f) του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού ελαττώνονται με αύξηση της περιεκτικότητας του χάλυβα σε άνθρακα.

Ανάλογως με την εμβαπτισιμότητα του χάλυβα, δηλαδή αναλόγως με την ευκολία σχηματισμού μαρτενσίτη υπό συγκεκριμένη ταχύτητα απόψυξης, η βαφή γίνεται σε νερό, υδατικό διάλυμα, ορυκτέλαιο, στον αέρα, σε υδρατμούς ή σε ατμόσφαιρα άλλων αερίων. Το αποτέλεσμα της βαφής εξαρτάται κυρίως από την σύνθεση του χάλυβα και τον ρυθμό μεταφοράς θερμότητας από το εσωτερικό του θερμού κράματος προς τον κύριο όγκο του μέσου της βαφής.

Ο βαμμένος χάλυβας είναι ψαθυρός και μπορεί να παρουσιάσει μικρορωγματώσεις. Για να γίνει και πάλι όλκιμος, χωρίς να χάσει την σκληρότητά του, υποβάλλεται σε επαναφορά, δηλ. σε αναθέρμανση σε θερμοκρασία 150 με 650°C.