Nie wszystkie stale hartują się tak samo i finalnie osiągane są różne efekty po procesie obróbki cieplnej. Podatność stali na hartowanie nazywa się hartownością i jest określana zależnością przyrostu twardości w wyniku hartowania od warunków austenityzowania i szybkości chłodzenia.
Jedną z metod określania hartowności stali jest próba Jominy hartowania od czoła (PN-79/H-04402). Metoda ta polega na chłodzeniu strumieniem wody czołowej powierzchni próbki walcowej. Następnie wykonuje się pomiary twardości wzdłuż próbki poczynając od czoła. Sporządzając wykres twardości w funkcji odległości otrzymujemy krzywą hartowności.
Znajomość rozkładu twardości umożliwia racjonalny dobór stali ulepszonej cieplnie lub nawęglonej na elementy konstrukcyjne.
Niestety proces hartowania jest obarczony sporym ryzykiem ze względu na możliwe wady hartownicze. Do podstawowych wad należą m.in.:
- zmiany wymiarowe i odkształcenia
Powodowane przez naprężenia cieplne i strukturalne.
- paczenie
Polega na niesymetrycznej zmianie wymiarów obrabianego elementu. Występuje podczas nierównomiernego chłodzenia obrabianego elementu.
- pęknięcia hartownicze
Powstają w wyniku hartowania, gdy naprężenia rozciągające są większe od wytrzymałości, głównie podczas chłodzenia. Skłonność do pęknięć rośnie wraz ze wzrostem stężenia węgla w stali, podwyższeniem temperatury hartowania i zwiększeniem szybkości chłodzenia. Przyczyną pęknięć mogą być również gwałtowne zmiany przekroju lub miejscowych zagłębień, czy karbów. Przeciwdziałanie polega na unikaniu miejsc koncentracji naprężeń, hartowaniu z możliwie najniższych temperatur i możliwie łagodnym chłodzeniu.
Do podstawowych przyczyn powstawania wad hartowniczych należą:
- nieprawidłowe przygotowanie elementów obrabianych
- nieprawidłowe rozmieszczenie elementów w piecu
- nagrzewanie ze zbyt dużą szybkością
- zbyt niska temperatura lub zbyt krótki czas wygrzewania
- zbyt wysoka temperatura lub zbyt długi czas wygrzewania
- brak atmosfery ochronnej (odwęglenie powierzchni)
- zbyt duża szybkość chłodzenia
- zbyt mała szybkość chłodzenia
Dostępne są pewne ograniczone możliwości usuwania wad hartowniczych takie jak:
- ponowna obróbka cieplna
- prostowanie i wyżarzanie odprężające
- szlifowanie
