Przecinanie i żłobienie termiczne

Na brzegach materiału powstają deformacje pierwotnej struktury pasmowej, a na przecinanych płaszczyznach mogą powstać rysy i pęknięcia. Podobnym odkształceniom ulega materiał przy przebijaniu otworów. Na brzegach otworu obserwuje się silny zgniot materiału. Strefa zgniotu jest wąska, bez naderwań w blachach ze stali St3. Natomiast w blachach ze stali 18G2A powstają naderwania i włoskowate pęknięcia długości 0,25 mm (program uprawnienia budowlane na komputer). Twardość materiału w strefie zgniotu wzrasta w stali 18G2A do 190 1IV.

Z przeprowadzonych badań wynika, że stosowanie przebijanych otworów należy w zasadzie ograniczyć do materiałów o grubości do 12 mm i do średnicy otworu do 16 mm (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Nie należy stosować otworów przebijanych, bez ich następnego rozwiercania, w materiałach o grubości większej niż 16 mm i w konstrukcjach poddanych obciążeniom zmiennym. Otwory przebijane mogą być stosowane w połączeniach na śruby zgrubne. W operacjach warsztatowych duże zastosowanie znajduje metoda przecinania termicznego, oparta na wytapianiu szczeliny w materiale za pomocą płomienia gazowego, plazmy lub łuku elektrycznego. W płomieniu gazowym (najczęściej stosowanym acetylenowo-tlenowym) uzyskuje się temperaturę 3100°C, w łuku plazmy powyżej 10 000°C (uprawnienia budowlane).

W procesie nagrzewania i studzenia powstają na przecinanych płaszczyznach zmiany strukturalne i utwardzone warstwy. Wskaźnik twardości tych warstw zależy od szybkości odprowadzenia ciepła, składu chemicznego stali oraz od stosowanej metody przecinania. Szybkość chłodzenia zależy od grubości materiału i warunków otoczenia. Szybsze chłodzenie
następuje w materiałach grubszych i przy niskiej temperaturze otoczenia, powodując większy wzrost twardości. W stalach o wyższej zawartości węgla wzrasta twardość warstw w strefie nagrzania. Stosowanie metody cięcia z wyższą temperaturą nagrzania zwiększa szybkość przecinania i zmniejsza szerokość strefy nagrzania (program egzamin ustny).

Warstwa utwardzona

Warstwa utwardzona na ciętej krawędzi materiału, którą wyznacza się pomiarem mikrotwardości, jest bardzo wąska, a jej grubość wynosi od 0,2 do 1,0 mm. Jako kryterium określające możliwość stosowania cięcia termicznego przyjmuje się wskaźnik równoważnika węgla Cc, obliczony ze wzoru stosowanego do określania spawalności stali
gdzie g grubość materiału (opinie o programie).

Gdy równoważnik Ce > 0,48%, cięcie termiczne powoduje znaczny wzrost twardości ciętego brzegu. Jednak w stalach o różnym składzie chemicznym i prawie jednakowym równoważniku węgla decydujący wpływ na twardość w strefie wpływu ciepła ma zawartość węgla. Przy cięciu płomieniem acetylenowym i przy żłobieniu elektrodą węglową utwardzeniu krawędzi materiału towarzyszy nawęglanie warstw na tych krawędziach. Z tego powodu silniej wzrasta twardość warstw (segregator aktów prawnych).
Przy zastosowaniu pomiaru mikrotwardości (HV) i analiz punktowych uzyskano dokładny obraz zmian twardości i zmian strukturalnych na brzegach materiału ciętego płomieniem acetylenowym i przy żłobieniu elektropowietrznym elektrodą węglową. Obszar bezpośrednio przyległy do powierzchni ciętej ma strukturę charakterystyczną dla metalu lanego, sięgając na głębokość do 0,2 mm. W zależności od odległości od powierzchni cięcia zmianom strukturalnym towarzyszy zmiana twardości poszczególnych stref. Po cięciu ręcznym strefa wpływu ciepła jest znacznie szersza. Warstwy powierzchniowe zawierają wiele węgla (do 4%) i mają twardość do 1000 HV.

Jeszcze większe nawęglenie i wyższą twardość mają krawędzie materiału po żłobieniu elektropowietrznym. Grubość warstwy utwardzonej, ledeburycznej wynosi 0,5 mm i ma zawartość węgla od 4,3 do 6°/o. Tak znaczna koncentracja węgla ulega obniżeniu po ułożeniu spoiny na powierzchni żłobionej (promocja 3 w 1). Przy spawaniu większą energią cieplną łuku uzyskuje się głębsze wtopienie i obniżenie zawartości węgla. Jednak w warstwie graniowej pozostaje obszar o zwiększonej zawartości węgla i większej twardości, co może być przyczyną licznych pęknięć powstających w czasie stygnięcia złącza.