Vysokoteplotní olej 250 °C ve vakuu: je to cesta k bainitu bez soli?

Svět je stále plný inovací. ECM začalo dodávat vakuové pece s kalením do oleje až do 250 C. Existují dvě varianty: ECO 1299 a multikomorový  Flex. Jedná se o unikátní řešení, kdy se již pohybujeme na hranici bainitického kalení. Jaké to má výhody?

Tento typ kalení se v současné době provádí do soli, obvykle AS140. Jenže použití soli má některé nevýhody. Především je energeticky náročnější než olejová lázeň. Solná lázeň se musí trvale vytápět, i když nemáme žádnou práci, pokud ale ji již musíme nechat vychladnout, její opětovné zahřátí vyžaduje speciální proces. Má svoje problémy i s údržbou, vyžaduje filtraci, doplňování a čištění. Je rovněž silně agresivní z hlediska koroze a vyžaduje kvalitní oplach a pasivaci. Představuje ekologickou i bezpečnostní zátěž. Protože austenitizace probíhá v retortové komoře, pod methanol/dusík atmosférou, máme problém jednak s řízením uhlíkového potenciálu, jednak s emisemi. U dílů, které se nitrocementují, musíme ještě navíc řešit čpavek. Typickým představitelem této technologie jsou pece od  SOLO nebo Codere.

Obr. č. 1 – Bainitické kalení do solné lázně na peci typu Codere

 U vakuového kalení do oleje, nebo u vakuových pecí s LPC s kalením do oleje, řada problémů buď vůbec nenastane, nebo je jednodušší. Minimálně nepotřebujeme žádné sondy, metanol nebo ENDO, nemusíme provádět denní kalibrace, nemusíme se starat o olej, korozi povrchu nebo jak spalovat zbytkové plyny na výstupu. Pouze konstrukce olejové lázně vakuové pece pro tyto teploty bude komplikovaná. Ještě komplikovanější je ale kalící olej. ECM provádělo ověření této technologie s Quaker Hougton na oleji MAR‑TEMP VH 300. Ten je na bázi syntetických esterových olejů. Vyznačuje se tím, že má:

• Extrémně nízkou odpařivost: Ve vakuu se běžné oleje “vaří” a kontaminují pec. Syntetické estery mají velmi nízký tlak par
• Vysoký bod vzplanutí: Bezpečná práce při teplotách nad 200 °C vyžaduje bod vzplanutí výrazně nad touto hranicí (VH 300 má cca 290 °C).
• Čistota povrchu: Syntetické báze nezanechávají na dílech karbonové úsady, součásti zůstávají po kalení “lesklé”.
• Tepelnou stabilitu: Na rozdíl od minerálních olejů tyto estery nedegradují (nehoustnou) ani při trvalém zahřátí na 200 °C.

Řešení je již realizováno a první pece byly dodány. Na obrázku č. 2 je CCT diagram pro ocel AISI 4150 s vyznačením polohy počátku martenzitické transformace, a s čarami 50 a 100% martenzitu. Olej 250 °C nám plnou bainitickou strukturu nezajistí, jeho podíl bude ale významný. Z tohoto pohledu olej bainitické kalení (austempering) do soli nám nenahradí, budeme ale již blízko. Olej ale není ani stabilní izotermické prostředí (větší teplotní gradienty, horší homogenita než v soli, parní polštář), nelze tedy počítat s plnou technologickou kompatibilitou. I tak ale bude řada aplikací, kde nám tyto podmínky budou vyhovovat, i když se budeme pohybovat spíše v oblasti martenzitu.

Obr. č. 2 – CCT diagram pro ocel AISI 4150 (50CrMo4)

Jiná situace je u oceli 100 Cr6, kde 250 °C nám již zajistí téměř 100% bainitickou strukturu Obrázek 3  a 4.

Obr. č. 3 a 4 – CCT diagram pro Cr6 a podíl bainitu podle izotermické teploty a  průměru dílů (Zdroj Ovako)

A jak ty pece vypadají?

ECO 1299, základní rozměr 900x900x1200 mm, do 1500 kg, rozměry uzpůsobeny tak, aby jednoduše tato pec mohla nahradit Ipsen TQ13 (Obr. č. 5 a 6)

Obr. č. 5 a 6 – Vakuová pec ECM ICBP 1299 s možností oleje do 250 C

Druhou možností jsou flexibilní multikomorové systémy typu FLEX (Obr. č. 7, 8 a 9)

FLEX 1299, modulární systém, rozměr 900x900x1200 mm, do 1500 kg
FLEX 699, modulární systém, rozměr 610x750x1000 mm, max. 1000 kg

Obr. č. 7 a 8 – Layout minimální konfigurace systému FLEX

V obou případech je minimální konfigurace zakreslena černou barvou. Jedna ohřevová a cementační komora až do 1250 C, bez nebo s LPC či LPCN, a jedna komora kalící s olejovou lázní. Tato komora současně slouží i jako zakládací a vykládací modul.  Případná extenze je zakreslena červenou barvou. Lze přidat další topné komory, a rovněž speciální vstupní a výstupní komoru. V tom případě se přes tuto komoru vsázka zakládá, a z kalícího modulu pak vykládá. Jedna kalící komora může obsluhovat více jak 10 topných komor. Vstupní a výstupní modul má možnost chladit v přetlaku plynu do 0,5 bar N2, může tedy sloužit i jako dochlazení po normalizaci, po izotermickém žíhání atd.

A jak je to s cenou? Plně vybavená linka se vším příslušenstvím pro kalení do soli nás bude stát stejně, nebo možná ještě více než vakuová pec výše uvedeného typu. A provozní náklady? Ty budou s vakuovou pecí zcela jistě nižší.

=======================================================================================================
Are you solving a similar problem? I will help you with the analysis…
 40+ years of experience in the field
 30+ years of experience… HT-PROGRES, Bodycote, Galvamet
 cooperation… VŠB, Czechimplant, ECM Technologies, TAV Vacuum Furnaces, GHC Invest
 12+ years of expert activity
Want to ask for a solution or want a non-binding consultation? Click on this link, I will usually respond within 24 hours. Contact email
========================================================================================================
Jiří Stanislav, Ing. CSc.
Consultant and forensic expert
========================================================================================================

May 7, 2026