--- title: "Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením" description: "Zjistěte, jak Jominyho zkouška měří prokalitelnost oceli a jak chemické složení, velikost zrna a kalení ovlivňují výsledky." canonical: https://steelequivalents.com/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm language: cs robots: index, follow og_type: article type: wiki-article language_alternates: en: https://steelequivalents.com/wiki/heat-treatment/steel-hardenability-and-the-jominy-test.md cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm.md de: https://steelequivalents.com/de/wiki/wärmebehandlung/härtbarkeit-von-stahl-und-der-jominy-endabschreckversuch.md es: https://steelequivalents.com/es/wiki/tratamiento-térmico/templabilidad-del-acero-y-ensayo-jominy-de-temple-en-extremo.md fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/traitement-thermique/trempabilité-de-l-acier-et-essai-jominy-de-trempe-en-bout.md hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/hőkezelés/az-acél-edzhetősége-és-a-jominy-féle-homlokedzési-vizsgálat.md it: https://steelequivalents.com/it/wiki/trattamento-termico/temprabilità-dell-acciaio-e-prova-jominy-di-tempra-all-estremità.md nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/warmtebehandeling/hardenbaarheid-van-staal-en-de-jominy-eindafschrikproef.md pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/obróbka-cieplna/hartowność-stali-i-próba-hartowania-od-czoła-jominiego.md pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/tratamento-térmico/temperabilidade-do-aço-e-ensaio-jominy-de-têmpera-na-extremidade.md ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/термическая-обработка/прокаливаемость-стали-и-испытание-джомини-с-торцевой-закалкой.md tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/ısıl-işlem/çeliğin-sertleşebilirliği-ve-jominy-uçtan-su-verme-testi.md zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/热处理/钢的淬透性与乔米尼端淬试验.md ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/熱処理/鋼の焼入性とジョミニー端面焼入試験.md ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/المعالجة-الحرارية/قابلية-تصليد-الفولاذ-واختبار-التبريد-الطرفي-لجوميني.md ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/열처리/강의-경화능과-조미니-단부-담금질-시험.md pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/tratamento-térmico/temperabilidade-do-aço-e-ensaio-jominy-de-têmpera-na-extremidade.md hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/ऊष्मा-उपचार/इस्पात-की-कठोरणीयता-और-जोमिनी-एंड-क्वेंच-परीक्षण.md content_hash: sha256:009ea9ae42937bd9f6ee8e8bdbad7b8c2d51d734a81e179e168ee27ab148680c generated: 2026-09-26 --- > **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page, > served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML. > Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm > Canonical URL: https://steelequivalents.com/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm > Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi > Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything > below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. Compare it to detect a real > content change; `generated` moves on every render and is not a change signal. ![Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením](/images/uploads/f70dbb22-778e-4edc-abbb-994bf3362b26/wiki-hero-a-steel-jominy-end-quench-test-specimen-positioned-vertically-above-a-controlled-1920x823.jpg) Tepelné zpracování # Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením Zjistěte, jak Jominyho zkouška měří prokalitelnost oceli a jak chemické složení, velikost zrna a kalení ovlivňují výsledky. ![Portrét Anderse Bergströma, reportéra ocelářského průmyslu](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg) **[Anders Bergström](/cs/novinky/autor/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Tepelné zpracování 60+ min čtení Aktualizováno 14. 8. 2026 Ověřeno odbornou literaturou Na této stránceNa této stránce - [Prokalitelnost není tvrdost](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#prokalitelnost-není-tvrdost "Prokalitelnost není tvrdost") - [Co měří Jominyho zkouška čelním kalením](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#co-měří-jominyho-zkouška-čelním-kalením "Co měří Jominyho zkouška čelním kalením") - [Geometrie zkušebního tělesa a zkušební normy](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#geometrie-zkušebního-tělesa-a-zkušební-normy "Geometrie zkušebního tělesa a zkušební normy") - [Od vzdálenosti od kaleného konce ke křivce prokalitelnosti](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#od-vzdálenosti-od-kaleného-konce-ke-křivce-prokalitelnosti "Od vzdálenosti od kaleného konce ke křivce prokalitelnosti") - [Rychlost ochlazování, transformace a význam křivky](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#rychlost-ochlazování-transformace-a-význam-křivky "Rychlost ochlazování, transformace a význam křivky") - [Složení a velikost austenitického zrna](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#složení-a-velikost-austenitického-zrna "Složení a velikost austenitického zrna") - [Uhlíkové oceli, nízkolegované oceli a porovnávání jakostí](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#uhlíkové-oceli-nízkolegované-oceli-a-porovnávání-jakostí "Uhlíkové oceli, nízkolegované oceli a porovnávání jakostí") - [Odečítání a porovnávání Jominyho křivek](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#odečítání-a-porovnávání-jominyho-křivek "Odečítání a porovnávání Jominyho křivek") - [Zkoušky Jominyho, Grossmanova a prokalitelnosti na vzduchu](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#zkoušky-jominyho-grossmanova-a-prokalitelnosti-na-vzduchu "Zkoušky Jominyho, Grossmanova a prokalitelnosti na vzduchu") - [Od Jominyho křivky ke skutečné součásti](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#od-jominyho-křivky-ke-skutečné-součásti "Od Jominyho křivky ke skutečné součásti") - [Běžné nesprávné interpretace a chyby při vykazování výsledků](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#běžné-nesprávné-interpretace-a-chyby-při-vykazování-výsledků "Běžné nesprávné interpretace a chyby při vykazování výsledků") - [Jak specifikovat a dokumentovat výsledek prokalitelnosti](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#jak-specifikovat-a-dokumentovat-výsledek-prokalitelnosti "Jak specifikovat a dokumentovat výsledek prokalitelnosti") - [Omezení Jominyho metody](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#omezení-jominyho-metody "Omezení Jominyho metody") ## Prokalitelnost není tvrdost Ocel může být na povrchu tvrdá, aniž by byla prokalená do velké hloubky. Toto tvrzení je klíčem ke správné interpretaci výsledku zkoušky Jominy. **Tvrdost** je odolnost materiálu proti vtlačení nebo jiné specifikované formě deformace, měřená metodou, jako je Rockwellova, Brinellova nebo Vickersova zkouška. **Prokalitelnost** je odlišná vlastnost: popisuje, do jaké hloubky a jak rovnoměrně ocel získá tvrdost, když definované austenitizační a kalicí zpracování vytvoří definovaný průběh ochlazování. Toto rozlišení je důležité, protože tvrdost je naměřený stav v konkrétním místě, zatímco prokalitelnost popisuje reakci materiálu v celém průřezu. Jediná hodnota tvrdosti podle Rockwella C naměřená na povrchu neudává rychlost ochlazování, která ji vytvořila, mikrostrukturu pod povrchem ani tvrdost, která zůstává ve středu součásti. Označit ocel jednoduše za „tvrdou“ ponechává tyto otázky nezodpovězené. Tento článek proto používá terminologii norem ASTM A255 a ASM International, místo aby považoval tvrdost a prokalitelnost za zaměnitelné vlastnosti. ### Definice používané normami ASTM A255 a ASM International ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako „hloubku, do níž ocel po zakalení prokřehne“? \[Poznámka: v tomto kontextu správně „prokalí se“\]. Definice je stručná, ale její důležité slovo je *hloubka*. Prokalitelnost není druhým názvem pro číslo tvrdosti uvedené na zkušebním certifikátu. Týká se pronikání zakalení od povrchu směrem do vnitřní části během kalení. Hlavní rozdíly v geometrii a rozsahu mezi dvěma uvedenými normami pro zkoušku Jominy. | Norma | Geometrie zkušebního tělesa | Princip zkoušky | |---|---|---| | ASTM A255-20 | Válcová tyč o průměru 1 palec | Jeden konec se kalí a tvrdost se měří ve vzrůstajících vzdálenostech | | ISO 642:2024 | Průměr 25 mm; délka nejméně 100 mm | Zkouška čelního kalení oceli s měřením tvrdosti v závislosti na vzdálenosti | Křivka prokalitelnosti Jominy **Křivka prokalitelnosti Jominy** Graf znázorňující naměřenou tvrdost v závislosti na vzdálenosti od konce standardizovaného zkušebního tělesa kaleného vodou. Stejná norma specifikuje kvantitativní zkoušku čelním ostřikem, neboli zkoušku Jominy. Jejím zkušebním tělesem je válcová tyč o průměru 1 palec. Po ohřevu na předepsanou austenitizační teplotu se jeden konec kalí řízeným proudem vody. Poté se měří tvrdost ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce. Výsledný graf závislosti tvrdosti na vzdálenosti je křivka prokalitelnosti Jominy. ISO 642:2024 specifikuje zkoušku prokalitelnosti oceli čelním ostřikem se zkušebním tělesem o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Tyto rozměry jsou blízké specifikaci ASTM, nejde však pouze o její neformální opakování. Výsledek musí být vztažen ke konkrétní normě a jejímu vydání, které stanovily zkušební těleso, způsob ohřevu, uspořádání kalení, místa měření a způsob vykazování výsledků. Jinak může „Jominyho tvrdost“ označovat číslo, aniž by identifikovala reprodukovatelnou zkoušku. ASM International uvádí širší metalurgický význam. Její kapitola z roku 1990 o uhlíkových a nízkolegovaných ocelích popisuje prokalitelnost jako vlastnost určující **hloubku a rozložení tvrdosti vytvořené kalením**. ASM rovněž označuje chemické složení oceli a velikost austenitického zrna za hlavní faktory ovlivňující prokalitelnost. Obsah uhlíku ovlivňuje tvrdost, kterou lze získat z martenzitu, zatímco legující přísady mohou během ochlazování zpomalit přeměny, které konkurují tvorbě martenzitu. Velikost austenitického zrna rovněž mění průběh přeměn. Tyto faktory působí prostřednictvím tepelné historie; nemění však prokalitelnost v pevně stanovenou hodnotu tvrdosti. ### Proč může mít tvrdá ocel omezenou prokalitelnost Uvažujme dvě zkušební tělesa, jejichž zakalené povrchy vykazují stejnou vysokou tvrdost. Toto pozorování prokazuje pouze to, že povrchové oblasti dosáhly mikrostruktury a stavu schopných poskytovat tyto hodnoty. Neprokazuje, že se obě tělesa prokalila do stejné hloubky. Při běžném kalení se povrch ochlazuje nejrychleji. Má-li ocel omezenou prokalitelnost, může povrch přejít převážně na martenzit, zatímco oblasti dále od povrchu se ochlazují pomaleji a vytvářejí směsi, jako je bainit, perlit nebo jiné produkty přeměny. Tyto oblasti mohou mít ve srovnání s povrchem výrazně nižší tvrdost. Malý laboratorní vzorek proto může působit jako plně prokalený, zatímco větší součást vyrobená ze stejné tavby má měkčí jádro, protože z její vnitřní části uniká teplo pomaleji. Proto tvrdost a prokalitelnost odpovídají na odlišné technické otázky. Zkouška tvrdosti se ptá: „Jak odolává toto místo danému vtlačovacímu tělesu?“ Zkouška prokalitelnosti se ptá: „Jak se mění tvrdost se vzdáleností od kaleného povrchu při tomto definovaném uspořádání ochlazování?“ První podmínka může být splněna v jednom bodě, zatímco druhá vlastnost zůstává nedostatečná. Rozdíl ilustruje chemické složení oceli. Uhlík výrazně ovlivňuje maximální tvrdost martenzitu, avšak vysoká potenciální tvrdost povrchu nezaručuje hluboké prokalení. Naopak legující prvky, které zpomalují difuzní přeměny, mohou oceli umožnit tvorbu martenzitu ve větší vzdálenosti od kaleného povrchu, i když tvrdost v konkrétním místě závisí na obsahu uhlíku a místní mikrostruktuře. Pozorovaný výsledek ovlivňuje také velikost zrna, předchozí tepelné zpracování, velikost zkušebního tělesa a intenzita kalení. Prokalitelnost je tedy reakcí oceli za určitých podmínek, nikoli izolovaným označením přiřazeným určité jakosti. Naměřená tvrdost povrchu může také skrývat nerovnoměrnost způsobenou oduhličením, okujemi, poškozením broušením, zbytkovým austenitem nebo nevhodně zvoleným místem měření. Takové měření může být platné pro daný povrch, a přesto být nepoužitelné jako důkaz rozložení tvrdosti v celém průřezu. ### Hloubka a rozložení tvrdosti po kalení Zkouška Jominy vytváří v jednom zkušebním tělese řízený rozsah rychlostí ochlazování. Postup University of Illinois ohřívá válcové zkušební těleso na austenitizační teplotu, kalí jeden jeho konec proudem vody a měří tvrdost ve vzrůstajících vzdálenostech od tohoto konce. University of Cambridge vysvětluje fyzikální podstatu: kalený konec se ochlazuje přímo ve vodě, zatímco zbývající část se ochlazuje na vzduchu, čímž podél tyče vzniká souvislý rozsah rychlostí ochlazování. Pozvolný pokles a strmý pokles představují odlišné odezvy prokalitelnosti, i když mají zkušební tělesa podobnou tvrdost v blízkosti konce. Strong evidence Vzdálenost od kaleného konce proto slouží jako praktický způsob vzorkování různých tepelných historií. V blízkosti konce je rychlost ochlazování vysoká a tvrdost může být značná. Ve větší vzdálenosti je ochlazování pomalejší a křivka může klesat, protože produkty přeměny jiné než martenzit se stávají výraznějšími. Tvar a poloha křivky popisují rozložení tvrdosti za podmínek zkoušky. Pozvolný pokles představuje jinou reakci než strmý pokles, i když obě zkušební tělesa mají v prvním místě měření podobnou tvrdost. #### Interpretujte křivku v rámci jejích omezení Křivka představuje standardizované porovnání a vstup pro návrh procesu. Průměr součásti, geometrie, stav povrchu, cyklus austenitizace, intenzita proudění a kalicí médium mohou vést k odlišnému průběhu ochlazování. Křivka Jominy přímo nereprodukuje profil tvrdosti každé skutečné součásti. Součást může mít jiný průměr, geometrii, stav povrchu, austenitizační cyklus, míru míchání nebo kalicí prostředek. Odvod tepla z válce v zařízení pro zkoušku čelním ostřikem není totožný s odvodem tepla ze zubu ozubeného kola, hřídele, desky nebo rohu. Křivka je standardizovaným podkladem pro srovnání a návrh procesu, nikoli univerzální zárukou pro každý rozměr průřezu. Křivka také neměří tvrdost při každé možné rychlosti ochlazování s neomezenou přesností. Její význam závisí na zkušebním postupu a na přesných měřeních tvrdosti v předepsaných vzdálenostech. Materials Education Foundation proto popisuje zkoušku Jominy jako měření tvrdosti ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce za účelem stanovení prokalitelnosti oceli. Tvrdost a prokalitelnost jsou odlišné vlastnosti a samotná tvrdost povrchu nemůže nahradit křivku prokalitelnosti. Strong evidence \[1\] \[1\] [**Standard Test Methods for Determining Hardenability of Steel**](https://store.astm.org/a0255-20.html). ASTM International. ASTM International standard, 2020.Správný závěr je konkrétní: tvrdost vyjadřuje odolnost v měřeném místě; prokalitelnost vyjadřuje hloubku a rozložení tvrdosti vytvořené definovaným kalením. ASTM A255-20, ISO 642:2024 a ASM International toto rozlišení zachovávají. Samotná tvrdost povrchu nemůže nahradit křivku prokalitelnosti. ## Co měří Jominyho zkouška čelním kalením Jominyho zkouška nepřiřazuje oceli jedno číslo tvrdosti a neoznačuje toto číslo za její prokalitelnost. Měří, jak se tvrdost mění podél zkušebního tělesa, které bylo vystaveno řízenému rozsahu podmínek ochlazování. Výsledkem je křivka prokalitelnosti: tvrdost vynesená v závislosti na vzdálenosti od kaleného konce. Toto rozlišení je důležité. Tvrdost je odpor konkrétního místa proti vtlačení nebo deformaci. Prokalitelnost je schopnost oceli dosáhnout při kalení určité tvrdosti do dané hloubky. Norma ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako „hloubku, do které ocel po zakalení prokalí“, a stanovuje kvantitativní zkoušku čelním kalením neboli Jominyho zkoušku s použitím válcového zkušebního tělesa o průměru 1 palec. Norma ISO 642:2024 specifikuje ocelové zkušební těleso pro zkoušku čelním kalením o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Malý rozměrový rozdíl odráží uvedené požadavky dvou norem, nikoli dva různé významy prokalitelnosti. Zkouška vytváří v jednom kusu oceli různé teplotní historie ochlazování. Kalený konec se ochlazuje nejintenzivněji, zatímco místa ve větší vzdálenosti se ochlazují postupně nižší rychlostí. Pokud ocel za těchto podmínek snadno vytváří martenzit, vysoká tvrdost se podél tyče rozšíří do větší vzdálenosti. Pokud přeměna začne dříve, než mohou vzdálenější oblasti vytvořit významné množství martenzitu, tvrdost se se vzdáleností snižuje rychleji. Křivka proto ukazuje jak tvrdost dosaženou při intenzivním kalení, tak vzdálenost, na níž si ocel může tuto odezvu zachovat. ![Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením](/images/uploads/d3f4358f-bad1-473a-9469-accfa12247a7/wiki-inline-a-machined-cylindrical-steel-jominy-specimen-being-heated-in-a-laboratory-furnac-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/d3f4358f-bad1-473a-9469-accfa12247a7/wiki-inline-a-machined-cylindrical-steel-jominy-specimen-being-heated-in-a-laboratory-furnac-2027x2560.avif "Zvětšit obrázek — Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením")A defined austenitizing treatment establishes the specimen’s starting condition. ### Austenitizace válcového zkušebního tělesa #### Postup zkoušky Jominy 1. **Austenitizace** Ohřejte válcové zkušební těleso na předepsané podmínky austenitizace. 2. **Umístění** Umístěte zkušební těleso do přípravku pro čelní kalení. 3. **Kalení** Aplikujte řízený proud vody na jeden konec, zatímco zbývající část chladne na vzduchu. 4. **Měření** Zaznamenejte tvrdost ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce. 5. **Vynesení grafu** Vyneste tvrdost proti vzdálenosti a získejte křivku prokalitelnosti. Hlavní fáze, které vytvářejí a měří gradient ochlazování při zkoušce Jominy. | Fáze | Tepelný nebo fyzikální stav | Účel při zkoušce | |---|---|---| | Austenitizace | Zkušební těleso je ohřáto do austenitického stavu | Vytvoření definované výchozí struktury | | Čelní kalení | Na jeden konec působí řízený proud vody | Vytvoření nejintenzivnějších podmínek ochlazování | | Chlazení na vzduchu | Zbývající část chladne bez přímého postřiku vodou | Vytvoření postupně pomalejšího ochlazování se vzrůstající vzdáleností | | Měření tvrdosti | Hodnoty se odečítají podél připravené měřicí dráhy | Záznam odezvy na gradient ochlazování | Austenitizace **Austenitizace** Ohřev oceli na předepsaný teplotní rozsah tak, aby se výchozí struktura před kalením změnila na austenit. Postup začíná obrobeným válcovým zkušebním tělesem. Laboratoř Materials Technology and Innovation Laboratory při University of Illinois popisuje tento postup jako ohřev zkušebního tělesa na austenitizační teplotu, působení proudu vody na jeden konec, měření tvrdosti ve zvětšujících se vzdálenostech od tohoto konce a vynesení tvrdosti v závislosti na vzdálenosti. Austenitizace mění výchozí strukturu na austenit, vysokoteplotní fázi, z níž vznikají produkty po kalení. Teplota ohřevu a doba výdrže se volí podle oceli a použitého postupu; nejde o vzájemně zaměnitelné podrobnosti. Tato přípravná fáze stanovuje stav, z něhož se bude měřit odezva při ochlazování. Obsah uhlíku, legující přísady, výchozí mikrostruktura a velikost austenitického zrna mohou ovlivnit, co se stane po vyjmutí zkušebního tělesa z pece. ASM International ve svém zpracování tvrdosti a prokalitelnosti ocelí z roku 1990 označila chemické složení oceli a velikost austenitického zrna za hlavní vlivy na prokalitelnost. Zkouška provedená po nevhodné austenitizační úpravě může poskytnout platný údaj o tvrdosti daného zkušebního tělesa, nemusí však nutně reprezentovat stanovenou prokalitelnost dané jakosti. Se zkušebním tělesem je také nutné manipulovat tak, aby byla před aplikací proudu vody řízena jeho teplotní historie. Účelem není napodobit každou průmyslovou geometrii kalení. Cílem je vytvořit opakovatelné srovnání, při němž zkušební těleso vychází z definovaného austenitického stavu a následně se podrobí známému uspořádání čelního kalení. Proto musí být výsledek Jominyho zkoušky uváděn společně s podmínkami zkoušky, označením materiálu a příslušnou normou. Křivka bez tohoto kontextu představuje neúplný důkaz. Zkušební těleso je válcové, protože opakovatelný tvar usnadňuje porovnávání teplotní a transformační odezvy mezi jednotlivými zkouškami. ASTM A255-20 uvádí průměr zkušebního tělesa 1 palec, zatímco ISO 642:2024 uvádí průměr 25 mm a délku nejméně 100 mm. Tyto rozměry je třeba uvádět tak, jak byly použity; neměly by se bez uvedení zdroje slučovat do obecného označení „standardní Jominyho tyč“. ![Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením](/images/uploads/9a945df6-c5b5-4e36-bdf5-0b1e153794d9/wiki-inline-a-sectional-schematic-of-the-jominy-end-quench-apparatus-showing-a-vertical-stee-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/9a945df6-c5b5-4e36-bdf5-0b1e153794d9/wiki-inline-a-sectional-schematic-of-the-jominy-end-quench-apparatus-showing-a-vertical-stee-1920x1094.avif "Zvětšit obrázek — Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením")The quenched end cools most severely; cooling becomes less severe with distance. ### Kalení jednoho konce vodou Jakmile je austenitizované zkušební těleso umístěno do zařízení, působí na jeden konec řízený proud vody. Popis University of Illinois označuje tento proud vody za rozhodující kalicí účinek. Výukový materiál z materiálového inženýrství z Cambridge, vydaný v roce 2012, vysvětluje fyzikální výsledek: jeden konec je kalen vodou, zatímco zbytek tyče se ochlazuje na vzduchu. Konec vystavený proudu vody se ochlazuje nejintenzivněji. Teplo z této oblasti rychle odchází, čímž se zkracuje doba dostupná pro přeměnu austenitu na ferit, perlit nebo jiné pomaleji vznikající produkty před dosažením martenzitické oblasti. Na kaleném konci proto může vzniknout větší podíl martenzitu, v závislosti na chemickém složení oceli a předchozím austenitickém stavu. Naměřená tvrdost zde může být vysoká, avšak tato jediná hodnota představuje pouze odezvu jednoho místa vystaveného nejintenzivnější části této konkrétní teplotní historie ochlazování. Zbytek zkušebního tělesa není přímo ostřikován. Ztrácí teplo přes obnažené povrchy a vedením směrem ke kalenému konci a současně si vyměňuje teplo s okolním vzduchem. Jeho rychlost ochlazování je proto nižší než na konci, ačkoli přesná rychlost závisí na poloze, geometrii zkušebního tělesa, podmínkách proudění vody, teplotě, stavu povrchu a tepelných vlastnostech oceli. Zkouška nepůsobí na celý válec jedinou rovnoměrnou rychlostí ochlazování. Toto uspořádání také vysvětluje, proč Jominyho zkouška není pouze zkouškou tvrdosti se speciálním přípravkem. Konvenční zkouška tvrdosti může uvést jednu hodnotu z vybraného místa. Zkouška čelním kalením záměrně vytváří řadu míst s různými teplotními historiemi a následně porovnává jejich odezvu z hlediska tvrdosti. Materials Education Foundation popisuje tuto metodu právě tímto způsobem: tvrdost se měří ve zvětšujících se vzdálenostech od kaleného konce za účelem stanovení prokalitelnosti oceli. ### Vytvoření gradientu rychlosti ochlazování podél zkušebního tělesa Klíčovou měřenou veličinou je vzdálenost od konce kaleného vodou. Bezprostředně u tohoto konce je ochlazování nejintenzivnější. Při pohybu od konce se ochlazování postupně zmírňuje, čímž podél tyče vzniká souvislý rozsah rychlostí ochlazování, jak vysvětluje Cambridge. Jedno zkušební těleso tak představuje mnoho podmínek kalení, od odezvy na intenzivní vodní kalení v blízkosti konce až po pomalejší odezvu při ochlazování na vzduchu ve větší vzdálenosti. Po ochlazení se měří tvrdost ve zvětšujících se vzdálenostech od kaleného konce. Tyto údaje se vynesou v závislosti na vzdálenosti a vznikne Jominyho křivka prokalitelnosti. Pomalu klesající křivka ukazuje, že značná tvrdost přetrvává i ve větší vzdálenosti od konce; strmý pokles ukazuje, že tvrdost je omezena na oblast blíže intenzivně kalenému konci. Křivka popisuje rozložení tvrdosti vytvořené tímto definovaným uspořádáním ochlazování, což odpovídá definici prokalitelnosti v kapitole ASM věnované uhlíkovým a nízkolegovaným ocelím jako vlastnosti určující hloubku a rozložení tvrdosti vzniklé kalením. Křivka sama o sobě neurčuje tvrdost každé možné součásti. Silné ozubené kolo, deska, hřídel nebo tyč mají vlastní teplotní gradienty mezi povrchem a středem a jejich kalicí médium i intenzita jeho pohybu se mohou lišit od uspořádání Jominyho zkoušky. Převod vzdálenosti podle Jominyho zkoušky na očekávanou odezvu součásti vyžaduje vhodné korelace nebo samostatnou analýzu tepelného zpracování. Křivka rovněž neodstraňuje vliv chemického složení ani velikosti austenitického zrna. Tyto faktory pomáhají určit samotnou podobu křivky. Jominyho zkouška proto může porovnávat oceli nebo podmínky tepelného zpracování, pokud jsou zkušební tělesa a postupy řízeny. Může ukázat, do jaké vzdálenosti se za předepsané historie čelního kalení rozšiřuje odezva tvrdosti oceli. Nemůže však změnit jednu hodnotu vtlačovací tvrdosti v úplný popis prokalitelnosti. Užitečným výsledkem je vztah mezi tvrdostí a vzdáleností, vztažený k rozměrům zkušebního tělesa, austenitizační úpravě, podmínkám kalení vodou, metodě měření tvrdosti a příslušné normě. ## Geometrie zkušebního tělesa a zkušební normy Výsledek zkoušky Jominy má význam pouze tehdy, jsou-li známy zkušební těleso, ohřevný cyklus, uspořádání kalení, měření tvrdosti a způsob protokolování. Zkouška neposkytuje materiálovou konstantu nezávislou na svém provedení. Zaznamenává, jak konkrétní ocelové zkušební těleso reaguje na definovaný tepelný průběh, přičemž naměřená tvrdost se mění se vzrůstající vzdáleností od kaleného konce. Toto rozlišení je důležité, protože tvrdost a prokalitelnost odpovídají na různé otázky. Tvrdost je odpor naměřený na konkrétním místě podle stanovené zkušební metody. Prokalitelnost je hloubka a rozložení tvrdosti vzniklé při zakalení oceli. ASTM A255-20 ji definuje jako „hloubku, do které ocel při zakalení ztvrdne“. Jominyho křivka proto vyžaduje více informací než jedinou hodnotu tvrdosti: je třeba znát vzdálenost od kaleného konce a podmínky, za nichž vznikl gradient ochlazování. ### ASTM A255 a zkušební těleso o průměru 1 palce ASTM A255-20, *Standardní zkušební metody pro stanovení prokalitelnosti oceli*, specifikuje kvantitativní zkoušku čelním kalením neboli zkoušku Jominy s použitím válcového zkušebního tělesa o průměru 1 palce. Tento rozměr není pouze neformálním označením zkušební tyče. Je součástí zkušební metody a ovlivňuje tepelnou odezvu zkušebního tělesa před čelním kalením, během něj i po něm. Obvyklý postup začíná ohřevem válcového zkušebního tělesa na požadovanou austenitizační teplotu. Poté se těleso umístí do zkušebního přípravku a jeden jeho konec je omýván proudem vody. Kalený konec se ochlazuje nejrychleji; místa ve větší vzdálenosti dostávají méně přímého ochlazování, a ochlazují se proto za odlišných podmínek. Po ochlazení se tvrdost měří ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce a naměřené hodnoty se vynesou do grafu, čímž vznikne křivka prokalitelnosti. Laboratoř Materials Technology and Innovation Laboratory při University of Illinois popisuje tento postup jako ohřev válcového zkušebního tělesa na austenitizační teplotu, zakalení jednoho konce proudem vody a měření tvrdosti podél zkušebního tělesa. Geometrie vytváří řízený rozsah, nikoli jedinou rychlost ochlazování. Jak vysvětluje University of Cambridge, jeden konec je kalen vodou, zatímco zbývající část se ochlazuje na vzduchu, čímž podél tyče vzniká plynulý rozsah rychlostí ochlazování. Křivka tak ukazuje, do jaké vzdálenosti si ocel zachovává schopnost vytvářet tvrdé transformační produkty, když se se vzrůstající vzdáleností snižuje intenzita ochlazování. Strmý pokles tvrdosti může znamenat, že ocel se výrazně prokalí pouze v blízkosti kaleného konce. Plošší křivka ukazuje, že za podmínek zkoušky se tvrdost zachovává i ve větší vzdálenosti od tohoto konce. Ani jedno z těchto pozorování by nemělo být převáděno na obecné tvrzení platné pro každou možnou součást. Skutečné součásti mají různé průměry, tvary, průběhy ohřevu v peci, doby přenosu i kalicí média. Jominyho křivka je standardizovaným porovnáním odezvy, nikoli přímou mapou tvrdosti pro každou geometrii. ASTM A255 má význam také tehdy, je-li materiál identifikován označením jakosti. Uvedený výsledek pro uhlíkovou nebo nízkolegovanou ocel by měl obsahovat označení jakosti, identifikaci tavby nebo vzorku, pokud je relevantní, orientaci zkušebního tělesa, pokud je důležitá pro záznam o zkoušce, a platné vydání příslušné metody. Jak uvádí ASM International, chemické složení oceli a velikost austenitického zrna jsou hlavními faktory ovlivňujícími prokalitelnost. Křivka je proto spojena jak se zkoušeným materiálem, tak s jeho předchozím tepelným stavem. ### ISO 642:2024 a zkušební těleso o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm ISO 642:2024, *Ocel — Zkouška prokalitelnosti čelním kalením (zkouška Jominy)*, specifikuje zkušební těleso o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Tato geometrie se podobá uspořádání podle ASTM, avšak „podobný“ neznamená „totožný“. Průměr 25 mm je přibližně o 0,4 mm menší než 1 palec, tedy 25,4 mm. Tento rozdíl se může zdát zanedbatelný, avšak zkouška podle normy je definována uvedenými rozměry a postupy, nikoli vizuální podobností. Označení podle ISO stanoví také minimální délku: zkušební těleso musí být dlouhé nejméně 100 mm. Průměr a délka se posuzují společně s požadavky na ohřev, umístění, čelní kalení, přípravu povrchu, zkoušení tvrdosti a prezentaci výsledků. Laboratoř nemůže prokázat shodu s ISO 642:2024 pouze tím, že umístí libovolnou tyč pod proud vody a vynese tvrdost do grafu. Výsledek se řídí celou metodou. To je zvláště důležité při předávání údajů mezi laboratořemi nebo při porovnávání s publikovanými křivkami. Dva záznamy mohou oba používat označení „Jominy“, přičemž jeden uvádí ISO 642:2024 a druhý ASTM A255-20. Jejich základní princip zkoušky je stejný: zahřátý ocelový kus se kalí na jednom konci a tvrdost se měří ve stále větších vzdálenostech. Před považováním křivek za přímo ekvivalentní je však nutné ověřit jejich rozměrové a procesní požadavky. Minimální délka zkušebního tělesa podle ISO také ukazuje, proč rozměr zkušebního tělesa není izolovanou hodnotou. Za kaleným koncem musí být dostatek materiálu, aby byl zajištěn zamýšlený rozsah odezvy na ochlazování a měřicích míst. Změna délky, stavu konce, přípravku, přívodu vody nebo časování může změnit tepelný průběh. Naměřená křivka pak popisuje pozměněnou zkoušku, nikoli nutně odezvu specifikovanou normou ISO 642:2024. ### Proč nelze zaměňovat normy a rozměry zkušebního tělesa ASTM A255 a ISO 642:2024 popisují úzce související zkoušky čelním kalením, avšak normy je třeba uvádět konkrétně a neslučovat je do neurčité „hodnoty Jominy“. Metoda ASTM specifikuje válcové zkušební těleso o průměru 1 palce. ISO 642:2024 specifikuje zkušební těleso o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Jde o pevně stanovené rozměrové požadavky, nikoli o vzájemně zaměnitelná označení. Minimální údaje pro dohledatelnost obhajitelného protokolu o prokalitelnosti. | Oblast protokolu | Informace k zaznamenání | |---|---| | Identifikace materiálu | Jakost, rozhodující specifikace, číslo tavby nebo odlitku, forma výrobku a identifikace zkušebního tělesa | | Tepelný cyklus | Způsob ohřevu, teplota austenitizace, doba výdrže, atmosféra a doba přenosu | | Zkušební těleso a norma | Název normy a vydání, naměřené rozměry, úprava konce a odchylky | | Kalení | Kalený konec, stav vody, údaje o trysce nebo proudu, vyrovnání a doba | | Údaje o tvrdosti | Stupnice, přístroj, příprava povrchu, měřicí vzdálenosti, nezpracované hodnoty a křivka | | Základ pro přejímku | Použitelný výkres, specifikace výrobku, požadavek zákazníka nebo stav pouze popisného údaje | Řádný protokol by proto měl uvádět normu a její vydání, rozměry zkušebního tělesa, identifikaci oceli, podmínky austenitizace, podrobnosti kalení, stupnici tvrdosti, vzdálenosti měření a výslednou křivku nebo tabulku údajů. Pokud laboratoř upraví požadovaný rozměr nebo postup, měl by protokol označit zkoušku jako modifikovanou, nikoli naznačovat přesnou shodu s normou. Tato kázeň při protokolování předchází běžné chybě: přiřazení jediné hodnoty tvrdosti prokalitelnosti. Hodnota tvrdosti naměřená ve vzdálenosti 10 mm, 20 mm nebo v jiné vzdálenosti popisuje jeden bod křivky odezvy. Nestanovuje celou hloubku ani rozložení zakalení. Materials Education Foundation popisuje zkoušku Jominy jako měření tvrdosti ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce za účelem stanovení prokalitelnosti oceli; více měřicích míst je pro tuto metodu zásadní. Norma je součástí výsledku. Bez jejího uvedení zůstává pojem „Jominyho tvrdost“ neúplný, protože není jasné, jaká geometrie zkušebního tělesa, uspořádání chlazení, pravidla přípravy a měření byly použity. Je-li norma identifikována, má křivka definovaný význam a lze ji s příslušnou opatrností porovnávat. ## Od vzdálenosti od kaleného konce ke křivce prokalitelnosti Jominyho zkouška převede jeden kalený zkušební vzorek na soubor měření tvrdosti. Klíčovou proměnnou není jednoduše to, jak tvrdá je ocel v jednom místě. Podstatné je, jak se naměřená tvrdost mění s tím, jak se místní rychlost ochlazování se vzrůstající vzdáleností od kaleného konce zpomaluje. ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako hloubku, do níž ocel při kalení ztvrdne. Její kvantitativní metoda čelního kalení používá válcový zkušební vzorek o průměru 1 palec (ASTM International, 2020). ISO 642:2024 stanovuje pro zkoušku čelním kalením ocelový zkušební kus o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm (International Organization for Standardization, 2024). Tyto rozměry jsou si blízké, neměly by však být považovány za vzájemně zaměnitelné popisy každé zkoušky. Příslušná norma určuje zkušební vzorek, ohřev, kalení, metodu měření tvrdosti a požadavky na uvádění výsledků. Zkouška začíná ohřevem válcového kusu na stanovenou austenitizační teplotu. Jeden konec je poté vystaven proudu vody, zatímco zbytek tyče chladne na vzduchu. University of Illinois popisuje tuto posloupnost jako základ Jominyho postupu (University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory, 2024). Protože kalený konec ztrácí teplo nejrychleji, podléhá nejintenzivnějšímu ochlazování. Směrem podél tyče se ochlazování postupně zmírňuje. University of Cambridge popisuje toto uspořádání jako vytvoření spojitého rozsahu rychlostí ochlazování podél zkušebního vzorku (University of Cambridge, 2012). ![Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením](/images/uploads/ff4bd3ed-cb05-45e2-b185-f4a7c7b27001/wiki-inline-a-prepared-longitudinal-hardness-track-on-a-quenched-steel-jominy-specimen-with-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/ff4bd3ed-cb05-45e2-b185-f4a7c7b27001/wiki-inline-a-prepared-longitudinal-hardness-track-on-a-quenched-steel-jominy-specimen-with-2027x2560.avif "Zvětšit obrázek — Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením")A clean, flat measurement track helps each hardness reading represent the underlying steel. ### Příprava povrchů pro měření tvrdosti #### Upozornění k měřicímu povrchu Připravte měřicí dráhu tvrdosti tak, aby vnikací těleso dosedalo na neporušenou ocel. Okuje, oduhličení, drsnost, poškození broušením, okrajové vlivy a příliš blízko umístěné vtisky mohou zkreslit výsledek. Tvrdost nelze spolehlivě měřit na povrchu pokrytém okujemi, oduhličeným materiálem, hrubými stopami po obrábění nebo nerovnoměrnou vrstvou oxidů. Po dokončení předepsaného kalení a po dostatečném ochlazení vzorku pro bezpečnou manipulaci se povrch určený k měření upraví tak, aby vnikací těleso působilo na neporušenou ocel, nikoli na změněný nebo poškozený materiál. Samotný kalený konec není jediným významným místem. Měřicí povrch se táhne podélně od tohoto konce, takže tvrdost lze měřit v přesně známých vzdálenostech. Příprava povrchu proto musí vytvořit přiměřeně rovný a čistý pruh podél tyče. Broušení nebo obrábění odstraňuje okuje a podpovrchovou vrstvu ovlivněnou ohřevem, zatímco řízené dokončování omezuje chyby způsobené rýhami, zvlněním nebo nadměrným teplem vznikajícím při broušení. Příprava nesmí vyvolat nový tepelný účinek ani odstranit tolik materiálu, aby se změnila zamýšlená geometrie vzorku a místa měření. Přesný způsob dokončování, stupnice tvrdosti, rozteč měření a formát uvádění výsledků náležejí zvolené zkušební normě. ASTM A255-20 a ISO 642:2024 by se neměly nahodile kombinovat: laboratoř postupující podle požadavků ASTM by měla vzorek připravit a měřit způsobem stanoveným v ASTM, zatímco zkouška podle ISO by se měla řídit normou ISO 642. Jde o procesní, nikoli kosmetickou záležitost. Otisk tvrdosti vytvořený na okujích nebo oduhličené oceli může vypovídat o stavu tohoto povrchu, nikoli o zakalené oceli pod ním. Povrch také potřebuje dostatečnou šířku a dostatečné rozestupy mezi otisky, aby jednotlivá měření tvrdosti zůstala nezávislá. Otisky umístěné příliš blízko sebe, příliš blízko okraje nebo na viditelně vadném místě mohou výsledek zkreslit. Je-li povrch zakřivený nebo nedostatečně opracovaný, vnikací těleso nemusí správně dosednout. To jsou důvody, proč je výsledek Jominyho zkoušky řízenou posloupností měření, nikoli neformální kontrolou tvrdosti provedenou kdekoli na tyči. ### Měření tvrdosti ve vzrůstajících vzdálenostech Jakmile je měřicí povrch připraven, zaznamenává se tvrdost v řadě vzrůstajících vzdáleností od vodou kaleného konce. První měření představuje ocel, která chladla za nejintenzivnějších podmínek zkoušky. Pozdější měření představují místa, která chladla pomaleji. Vzdálenost se měří od kaleného konce podél vzorku a ke každému měření se přiřazuje jeho přesná poloha. Materials Education Foundation popisuje Jominyho zkoušku jako měření tvrdosti ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce za účelem stanovení prokalitelnosti oceli (Materials Education Foundation, 2024). Tato formulace vystihuje zásadní rozdíl: zkouška se neptá pouze: „Jak tvrdá je tato ocel?“ Ptá se: „Jak se mění reakce tvrdosti oceli s tím, jak se podél definovaného zkušebního vzorku mění podmínky ochlazování?“ Stupnice tvrdosti musí být uvedena. U mnoha výsledků Jominyho zkoušek ocelí se tvrdost uvádí podle Rockwellovy stupnice C, pokud je materiál pro tuto stupnici dostatečně tvrdý, avšak přípustnou metodu určuje zvolená norma a naměřený rozsah. Hodnota bez uvedení stupnice je neúplná. Údaj „52“ může označovat HRC, jinou Rockwellovu stupnici nebo jinou metodu měření tvrdosti; tyto hodnoty nelze porovnávat, jako by popisovaly tutéž vlastnost. Jedno měření v blízkosti kaleného konce může ukázat tvrdost dosaženou při jednom intenzivním ochlazování. Neurčuje však, do jaké vzdálenosti se tato tvrdost zachovává. Stejně tak může měření tvrdosti provedené dále od konce odrážet pomalejší ochlazování, samo o sobě však nemůže popsat celý přechod od vysoké k nízké tvrdosti. Prokalitelnost je rozložení odezvy, nikoli jediná hodnota tvrdosti. Podle ASM International (1990) jsou hlavními faktory ovlivňujícími tuto odezvu chemické složení oceli a velikost austenitického zrna. Uhlík ovlivňuje dosažitelnou tvrdost transformované struktury, zatímco legující prvky a velikost zrna ovlivňují podmínky ochlazování potřebné pro konkurenční transformace. Jominyho křivka zaznamenává kombinovaný výsledek těchto faktorů při stanoveném průběhu zkoušky. Sama o sobě neizoluje vliv chemického složení ani velikosti zrna. ### Vynesení tvrdosti v závislosti na vzdálenosti od kaleného konce Z naměřených hodnot se stane křivka prokalitelnosti tehdy, když se tvrdost vynese na svislou osu proti vzdálenosti od kaleného konce na vodorovné ose. Na svislé ose musí být uvedena stupnice tvrdosti, například HRC, je-li použitelná. Na vodorovné ose musí být uvedeny jednotky vzdálenosti a referenční bod: nula označuje vodou kalený konec a vzrůstající vzdálenost znamená postupně méně intenzivní ochlazování. #### Jak číst křivku Jominy - **Výška křivky** Ukazuje tvrdost dosaženou při určitém ochlazovacím režimu. - **Sklon křivky** Ukazuje, jak rychle tvrdost klesá s klesající intenzitou ochlazování. - **Průběh křivky** Ukazuje, do jaké vzdálenosti od kaleného konce zůstává tvrdost zvýšená. - **Rozptyl křivky** Může ukazovat na variabilitu měření, problémy s přípravou nebo proměnlivost materiálu. Křivka obvykle začíná tvrdostí naměřenou nejblíže kalenému konci a poté sleduje odezvu tvrdosti podél tyče. Strmý pokles znamená, že tvrdost se během krátké vzdálenosti výrazně snižuje. Z praktického hlediska si ocel zachovává vysokou tvrdost po kalení pouze v poměrně omezené části tohoto zkušebního vzorku. Pozvolnější pokles znamená, že naměřená tvrdost zůstává vyšší i dále od kaleného konce, což ukazuje na větší hloubku zakalení v rámci Jominyho gradientu ochlazování. Tvar křivky je stejně důležitý jako první bod. Křivka by měla být vykreslena z naměřených pozorování, nikoli nahrazena jedinou vybranou hodnotou. Způsob prezentace konečného výsledku určují opakované zkoušky, přípustné metody prokládání, nejistota měření a pravidla uvádění výsledků podle ASTM A255-20 nebo ISO 642:2024. Hladká čára může pomoci znázornit trend, nesmí však zakrývat rozptyl naměřených hodnot ani vyvolávat dojem přesnosti, který měření nepodporují. Jominyho křivka je odezvou na definovaný průběh čelního kalení. Umožňuje porovnávat oceli zkoušené podle stejných požadavků a ukázat, jak se tvrdost mění se vzdáleností. Sama o sobě však nemůže předpovědět přesný profil tvrdosti v silném ozubeném kole, plechu, hřídeli nebo odlitku kaleném v konkrétní nádrži. Geometrie součásti, intenzita míchání, kalicí prostředek, doba přenosu, způsob austenitizace a výchozí mikrostruktura mění průběh ochlazování. Křivka je proto důkazem prokalitelnosti za stanovených zkušebních podmínek, nikoli náhradou za analýzu tepelného zpracování konkrétní součásti. ## Rychlost ochlazování, transformace a význam křivky ### Podmínky kontinuálního ochlazování podél tyče Vzorek pro Jominyho zkoušku není od jednoho konce k druhému vystaven jediné intenzitě kalení. Zažívá gradient. Při standardizované zkoušce se válcový ocelový vzorek nejprve zahřeje na austenitizační teplotu a poté se jeden jeho konec vystaví proudu vody, zatímco zbytek vzorku chladne na vzduchu. Laboratoř Materials Technology and Innovation Laboratory při University of Illinois popisuje tuto sekvenci jako základní Jominyho postup (2024). Vodou chlazený konec rychle ztrácí teplo; místa vzdálenější od tohoto konce jsou vystavena menšímu přímému ochlazování a vyměňují teplo především prostřednictvím vzorku a okolního vzduchu. Toto uspořádání vytváří podél tyče plynulý rozsah podmínek ochlazování, jak vysvětluje University of Cambridge ve svém popisu zkoušky (2012). Přesný průběh ochlazování není určen pouze vzdáleností. Závisí také na geometrii vzorku, počáteční teplotě, uspořádání proudu vody, stavu kalicího média, exponovaných površích a tepelných vlastnostech oceli. Vzdálenost je proto ve zkoušce řízenou polohou, nikoli univerzálním převodem na jedinou rychlost ochlazování, která by platila pro každý vzorek nebo každou součást. Rozměry jsou součástí metody, nikoli nepodstatnými detaily. ASTM A255-20 stanovuje kvantitativní zkoušku čelním kalením s válcovým vzorkem o průměru 1 palec. ISO 642:2024 stanovuje zkušební těleso o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Při porovnávání výsledků by se tato označení a rozměry neměly bez rozmyslu směšovat, protože změna geometrie nebo postupu může změnit tok tepla, a tím i průběh transformace. Jominyho křivka má význam pouze ve vztahu k normě a podmínkám zkoušky, za nichž byla získána. Tyč také není zmenšenou součástí s jednoduchým průběhem ochlazování typu „povrch versus střed“. Součást kalená v oleji, vodě, polymerním roztoku nebo plynu vytváří prostorové pole ochlazování určené svým tvarem a přenosem tepla na svých površích. Vzorek pro Jominyho zkoušku místo toho poskytuje opakovatelný laboratorní gradient. V jediné zkoušce vzorkuje mnoho intenzit ochlazování, nereprodukuje však geometrii každé součásti. Toto rozlišení je důležité, protože prokalitelnost je odezvou na definovaný tepelný průběh. ASTM A255-20 ji definuje jako hloubku, do níž ocel po zakalení prokali. Kapitola ASM věnovaná uhlíkovým a nízkolegovaným ocelím popisuje tutéž vlastnost jako určující hloubku a rozložení tvrdosti vzniklé kalením (ASM International, 1990). Ani jedna z těchto definic neříká, že prokalitelnost je hodnota tvrdosti oceli před kalením nebo po něm. ### Transformace austenitu během kalení Ohřev převede výchozí strukturu na austenit, pokud je zvolený austenitizační režim vhodný pro danou jakost a stav materiálu. Kalení poté odvádí teplo dostatečně rychle, nebo v daném místě dostatečně pomalu, a tím určuje, které transformace mohou při ochlazování austenitu proběhnout. Rozhodující otázkou není pouze to, jak nízké teploty vzorek dosáhne. Důležité je, jak dlouho austenit setrvává v teplotních oblastech, v nichž mohou před dosažením nízkoteplotních transformačních podmínek vznikat difuzní produkty. Na vodou kaleném konci může průběh ochlazování potlačit transformace, které by jinak vedly ke vzniku feritu, perlitu nebo bainitických složek, a umožnit tak, aby se při dalším ochlazování větší podíl austenitu přeměnil na martenzit. Dále od kaleného konce poskytuje méně intenzivní tepelná dráha konkurenčním transformacím více příležitostí k zahájení. Výsledná struktura pak může obsahovat odlišnou směs transformačních produktů a její tvrdost může odpovídajícím způsobem klesat. Křivka tuto změnu zaznamenává, sama o sobě však neurčuje každou jednotlivou složku ani neposkytuje podíl jednotlivých fází. Toto omezení je zásadní. Hodnota tvrdosti nemůže stanovit úplný transformační diagram a Jominyho křivku nelze číst jako přímý seznam rychlostí ochlazování, pokud tyto rychlosti nebyly samostatně určeny pro stejné zařízení a stejné podmínky. Křivka je nepřímým záznamem: každá vzdálenost odpovídá konkrétní tepelné odezvě v dané zkoušce a naměřená tvrdost odráží mikrostrukturu vytvořenou touto odezvou. Chemické složení ovlivňuje, jak snadno se transformace během ochlazování zpomalí nebo proběhnou. Uhlík výrazně ovlivňuje tvrdost, které může martenzit dosáhnout, zatímco legující prvky mohou posouvat průběh transformace a zvětšovat hloubku, do níž kalení vytvoří tvrdou martenzitickou strukturu. Důležitá je také velikost austenitického zrna. ASM uvádí chemické složení oceli a velikost austenitického zrna jako hlavní faktory ovlivňující prokalitelnost (ASM International, 1990). Větší velikost původního austenitického zrna může měnit podmínky nukleace a kinetiku transformace, takže dva vzorky nominálně stejné jakosti mohou poskytovat odlišné křivky, pokud se liší jejich tepelné historie nebo struktura zrn. Zkouška proto měří odezvu konkrétního stavu materiálu, nikoli abstraktní označení jakosti. Austenitizační teplota, doba výdrže, předchozí zpracování, velikost zrna, stav povrchu a podrobnosti kalení – to vše ovlivňuje, v co se austenit přemění. Výsledek získaný za jednoho stavu by neměl být považován za důkaz, že každé tepelné zpracování materiálu tohoto označení poskytne stejnou křivku. ### Proč se tvrdost mění se vzdáleností Tvrdost se mění se vzdáleností, protože vzdálenost mění průběh ochlazování a průběh ochlazování mění výslednou mikrostrukturu. V blízkosti kaleného konce ztrácí vzorek teplo nejintenzivněji. Ve větší vzdálenosti zůstává teplo v tyči déle a uniká za odlišných podmínek. Výsledné struktury proto mohou sahat od převážně martenzitického materiálu u konce až po směsi obsahující měkčí transformační produkty v místech, která se ochlazovala méně intenzivně. Přesný přechod závisí na jakosti a stavu materiálu; měl by se měřit, nikoli odvozovat z obecného diagramu. Oddělte faktory ovlivňující úroveň tvrdosti od faktorů ovlivňujících hloubku zakalení. | Faktor | Hlavní vliv | Upozornění k interpretaci | |---|---|---| | Obsah uhlíku | Výrazně ovlivňuje dosažitelnou tvrdost martenzitu | Vyšší potenciál tvrdosti nezaručuje větší hloubku zakalení | | Legující přísady | Mohou zpomalit přeměny na ferit, perlit nebo bainit | Účinek závisí na úplném složení a stavu | | Velikost austenitického zrna | Mění nukleaci a kinetiku přeměn | Hrubá zrna mohou zvýšit prokalitelnost, ale mohou snížit houževnatost | | Velikost průřezu a geometrie | Mění místní rychlosti ochlazování v součásti | Vzdálenost Jominy není přímou polohou v součásti | Obsah uhlíku přispívá k naměřené hodnotě, nevysvětluje však celou křivku. Tvrdost martenzitu silně závisí na obsahu uhlíku, takže dvě oceli s odlišným obsahem uhlíku mohou vykazovat odlišné úrovně tvrdosti, i když je jejich kalicí odezva jinak podobná. Naopak oceli s porovnatelným obsahem uhlíku mohou při stejné Jominyho vzdálenosti vykazovat odlišnou tvrdost, pokud legování, velikost zrna, čistota nebo austenitizační postup změní průběh transformace. Naměřená hodnota závisí také na metodě měření tvrdosti a přípravě zkoušky. Výsledek mohou zkreslit povrchové oduhličení, drsnost, vyrovnání, rozestupy mezi vtisky, měřicí stupnice a místní vady. Zkouška se obvykle provádí v postupně se zvětšujících vzdálenostech od kaleného konce po přípravě podélné rovinné nebo jinak specifikované měřicí plochy; poté se tvrdost vynese v závislosti na vzdálenosti. Materials Education Foundation popisuje tento základní způsob interpretace takto: tvrdost se měří ve zvětšujících se vzdálenostech od kaleného konce za účelem stanovení prokalitelnosti (2024). Vynesená křivka proto není přímým hodnocením tvrdosti celé oceli. Je mapou odezvy tvrdosti v podmínkách tepelného gradientu Jominyho zkoušky. Poměrně vysoká hodnota ve velké vzdálenosti od kaleného konce ukazuje, že si ocel zachovala kalicí odezvu i při méně intenzivním ochlazování, než jakému byl vystaven konec vzorku. Rychlý pokles ukazuje, že mikrostruktura měkne s klesající intenzitou ochlazování. Tato tvrzení se týkají tvaru a polohy křivky odezvy, nikoli univerzálního pořadí založeného na jediné izolované hodnotě tvrdosti. Konstruktér součásti může křivku využít k porovnání odezvy oceli na ochlazování s očekávanými podmínkami ochlazování v součásti, avšak teprve po zohlednění velikosti průřezu, geometrie, kalicího média a praxe tepelného zpracování. Výsledek Jominyho zkoušky nedokazuje, že součást bude mít v každé odpovídající poloze totožnou tvrdost. Poskytuje kontrolovaný důkaz o tom, jak se ocel transformuje s klesající intenzitou ochlazování. To je význam křivky a důvod, proč musí prokalitelnost zůstat odlišena od tvrdosti. ## Složení a velikost austenitického zrna Prokalitelnost není synonymem tvrdosti. Norma ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako hloubku, do níž ocel po kalení ztvrdne, zatímco příručka ASM ji popisuje jako vlastnost určující hloubku a rozložení tvrdosti vzniklé kalením. Ocel může dosáhnout vysoké tvrdosti v blízkosti kaleného povrchu, avšak směrem do nitra tvrdost rychle ztrácet. Jiná ocel může vykazovat podobnou tvrdost na povrchu, přičemž si zachová martenzit, a tedy i využitelnou tvrdost, ve větší vzdálenosti od kaleného povrchu. Toto rozlišení je zřejmé při zkoušce prokalitelnosti čelním kalením podle Jominyho. Norma ASTM A255-20 stanoví válcový zkušební vzorek o průměru 1 palec; norma ISO 642:2024 stanoví zkušební těleso o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Při porovnávání výsledků nejde o rozměry, které lze považovat za zaměnitelné detaily. Vzorek se zahřeje na stanovenou austenitizační teplotu, zavěsí se ve svislé poloze a na jednom konci se kalí proudem vody. University of Illinois popisuje měření tvrdosti ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce, zatímco University of Cambridge vysvětluje, že vodou chlazený konec a zbytek ochlazovaný vzduchem vytvářejí podél tyče plynulý rozsah rychlostí ochlazování. Graf závislosti tvrdosti na vzdálenosti představuje Jominyho křivku prokalitelnosti. Křivka je odezvou na chemické složení, předchozí tepelnou historii, geometrii vzorku, austenitizační zpracování a použité podmínky ochlazování. Nejde o jedinou materiálovou konstantu oddělenou od podmínek zkoušky. ASM International označuje chemické složení oceli a velikost austenitického zrna za hlavní faktory ovlivňující prokalitelnost. Tyto faktory působí různými mechanismy a neměly by být redukovány na jedinou otázku: „Jak tvrdá je tato ocel?“ ### Úloha chemického složení oceli Prokalitelnost **Prokalitelnost** Schopnost oceli dosáhnout a udržet tvrdost do větší hloubky během definovaného kalení; liší se od maximální tvrdosti. Chemické složení ovlivňuje prokalitelnost především změnou teplot a rychlostí, při nichž austenit během ochlazování prodělává přeměny. Legující prvky, jako jsou mangan, chrom, nikl a molybden, mohou zpomalit přeměny austenitu na ferit, perlit nebo bainit. Pokud se tyto přeměny posunou k delším časům, může se větší část průřezu během kalení vyhnout jejich průběhu a namísto toho vytvořit martenzit. Výsledkem je hlubší profil tvrdosti, pokud rychlost ochlazování a obsah uhlíku v oceli umožňují vznik martenzitu. Uhlík je součástí tohoto procesu, jeho jednotlivé úlohy je však nutné rozlišovat. Výrazně přispívá k tvrdosti, které může martenzit dosáhnout. Legující přísady naproti tomu hrají zvlášť významnou úlohu při změně kinetiky přeměn, a tedy i rychlosti ochlazování potřebné k potlačení difuzních produktů v průřezu. Uhlík rovněž mění průběh přeměn, takže toto rozdělení není absolutní; jde o rozlišení hlavního účinku. Tvrzení, že „více legujících prvků znamená tvrdší ocel“, je příliš zjednodušené. Přesnější je říci, že obsah legujících prvků může způsobit, že daná historie ochlazování bude účinněji vytvářet martenzit i ve větší hloubce, zatímco uhlík do značné míry určuje dosažitelnou tvrdost tohoto martenzitu spolu s faktory, jako je popouštění a mikrostruktura. Chemické složení je proto nutné uvádět podle přesné jakosti, specifikace a příslušného označení. Označení „4140“ například označuje jakost legované chrom-molybdenové oceli, avšak uvedený výsledek stále vyžaduje příslušnou výrobkovou specifikaci, mezní hodnoty chemického složení, tepelné zpracování a zkušební metodu. Název jakosti neodstraňuje přípustná rozmezí chemického složení. Dvě tavby v rámci téhož označení se mohou nacházet na různých místech těchto mezí a malé změny obsahu uhlíku nebo legujících prvků mohou změnit průběh přeměn. „Nízkolegovaná ocel“ je užitečný popis skupiny, nikoli dostatečná chemická definice pro porovnávání dvou Jominyho křivek. Stejná opatrnost platí pro uhlíkové oceli a jakosti určené k cementování. Nelegovaná uhlíková ocel a nikl-chrom-molybdenová ocel mohou mít na kaleném konci podobnou tvrdost, avšak odlišný sklon křivky a odlišnou vzdálenost, v níž si tvrdost zachovávají. Naproti tomu ocel s vysokým obsahem uhlíku může vykazovat vysokou tvrdost v blízkosti povrchu, aniž by se v rozměrném průřezu prokalila do velké hloubky. Křivka poskytuje důkaz o chování při zkoušených podmínkách ochlazování; samotné jmenovité označení jakosti nikoli. Výsledek zkoušky Jominyho nelze také přímo přenášet na součásti každého tvaru. Válcová tyč, deska a složitý výkovek ztrácejí teplo odlišným způsobem. Velikost průřezu, stav povrchu, intenzita míchání kalicího média a přítomnost rohů mění místní průběh ochlazování. Grossmanova analýza prokalitelnosti a další inženýrské metody mohou dát do vztahu odezvu materiálu s intenzitou kalení a geometrií průřezu, avšak samotná Jominyho křivka neudává tvrdost v každém místě libovolné součásti. ### Obsah uhlíku a dosažitelná tvrdost martenzitu Martenzit vzniká tehdy, když se austenit ochladí dostatečně rychle, aby se zabránilo difuzní přeměně nebo aby byla alespoň omezena, avšak tvrdost tohoto martenzitu silně závisí na uhlíku rozpuštěném v austenitu před kalením. Zvyšování obsahu uhlíku obecně zvyšuje dosažitelnou tvrdost nepopuštěného martenzitu v užitečném rozsahu obsahu uhlíku, protože uhlík deformuje martenzitickou mřížku a zvyšuje odpor proti deformaci. Jedná se o účinek na tvrdost, nikoli o oprávnění používat obsah uhlíku jako úplnou míru prokalitelnosti. Ocel s nízkým obsahem uhlíku se může při vhodném průběhu ochlazování prokalit v celém průřezu, a přesto vykazovat nižší maximální tvrdost než ocel s vyšším obsahem uhlíku. Ocel s vyšším obsahem uhlíku může vykazovat velmi vysokou tvrdost na konci zkoušky Jominyho, avšak prudký pokles tvrdosti se vzdáleností, pokud její chemické složení dostatečně nezpožďuje vznik perlitu, feritu nebo bainitu. Nízkouhlíková legovaná ocel může mít nižší hranici tvrdosti, ale zachovávat si tuto tvrdost ve větší vzdálenosti od kaleného konce. Jde o dva odlišné výsledky: dosažitelnou tvrdost martenzitu a hloubku prokalení. Uhlík také ovlivňuje množství a stabilitu austenitu během austenitizace. Pokud se uhlík dostatečně nerozpustí, složení austenitu se liší od jmenovitého objemového složení; pokud dojde k nadměrnému rozpouštění, může následovat růst zrna a další změny. Naměřená křivka proto odráží zvolenou austenitizační teplotu a dobu výdrže, nikoli pouze chemické složení. Po kalení tvrdost dále mění popouštění, takže profil popuštěné tvrdosti by neměl být porovnáván s kalenou Jominyho křivkou, jako by oba představovaly stejný stav. Hodnota tvrdosti na vodou kaleném konci je proto neúplným důkazem. Může naznačovat tvrdost dostupnou při místním martenzitickém složení, neukazuje však, jak rychle tvrdost klesá, kde začínají vznikat smíšené mikrostruktury ani jak velká část většího průřezu se může prokalit. Rozhodujícím měřením je křivka závislosti na vzdálenosti. ### Velikost austenitického zrna jako faktor ovlivňující prokalitelnost Velikost původního austenitického zrna ovlivňuje prokalitelnost, protože produkty přeměny, jako jsou ferit a perlit, obvykle nukleují na hranicích austenitických zrn. Hrubší austenitická zrna poskytují na jednotku objemu menší plochu hranic zrn, čímž se snižuje počet potenciálních nukleačních míst a během ochlazování se obvykle zpomaluje difuzní přeměna. Toto zpoždění může umožnit vznik martenzitu při nižší rychlosti ochlazování, takže hrubší velikost původního austenitického zrna může zvýšit naměřenou prokalitelnost. Nejde však o bezvýhradné zlepšení. Růst zrna může snížit houževnatost a změnit rozměrové chování, přičemž nadměrná velikost zrna může být nepřijatelná i tehdy, když zvyšuje zdánlivou hloubku prokalení. Jemná zrna obvykle podporují dřívější difuzní přeměnu, mohou však zajistit lepší houževnatost a stabilnější mechanické vlastnosti. Vhodná volba závisí na součásti, tepelném zpracování a požadovaných vlastnostech, nikoli na maximalizaci jediné hodnoty Jominyho vzdálenosti. Velikost zrna také vysvětluje, proč nelze křivky porovnávat bez znalosti jejich předchozí tepelné historie. Dva vzorky odebrané podle stejné specifikace mohou poskytovat odlišné výsledky, pokud byl jeden normalizačně žíhán, druhý byl držen delší dobu při vyšší austenitizační teplotě nebo pokud postup ohřevu a ochlazování vedl k odlišné velikosti původních austenitických zrn. Karbidy, nerozpuštěné částice bohaté na legující prvky a segregace mohou dále ovlivnit složení austenitu dostupné během kalení. Protokol o zkoušce by proto měl vedle chemického složení uvádět také austenitizační teplotu, dobu výdrže, stav vzorku a postup měření. Jominyho křivka má vypovídací hodnotu tehdy, jsou-li tyto proměnné pod kontrolou. Chemické složení mimo jiné určuje, jak kinetika přeměn reaguje na ochlazování; uhlík pomáhá určovat tvrdost vzniklého martenzitu; a velikost austenitického zrna mění snadnost, s jakou začínají konkurenční přeměny. Společně vysvětlují, proč je prokalitelnost měřenou odezvou, nikoli označením tvrdosti. Pokud jsou přesně vymezeny jakost, velikost zrna, předchozí zpracování, rozměry vzorku a zkušební norma, může křivka sloužit jako podklad pro obhajitelné porovnání. Bez těchto údajů vyvolává hodnota tvrdosti nebo neoznačená křivka přesně ten zmatek, jemuž má zkouška zabránit. ## Uhlíkové oceli, nízkolegované oceli a porovnávání jakostí ### Reakce uhlíkové oceli na kalení Uhlíková ocel nemá jednu pevně danou odezvu z hlediska prokalitelnosti. Její chování závisí na obsahu uhlíku, velikosti předchozího austenitického zrna, rozměru průřezu, způsobu austenitizace a intenzitě kalení. Obsah uhlíku výrazně ovlivňuje tvrdost, které může martenzit dosáhnout, ale tato skutečnost sama o sobě neurčuje, jak hluboko se daná ocel po zakalení z povrchu prokálí. Malý vzorek může dosáhnout vysoké povrchové tvrdosti, zatímco větší průřez si směrem ke středu zachová ferit, perlit nebo bainit, protože jeho vnitřek se ochlazuje pomaleji. Toto rozlišení je zásadní pro kapitolu ASM *Hardenability of Carbon and Low-Alloy Steels*, vydanou v roce 1990. Kapitola definuje prokalitelnost jako vlastnost určující hloubku a rozložení tvrdosti vzniklé kalením, nikoli maximální tvrdost naměřenou na jednom místě. ASTM A255-20 používá velmi podobnou formulaci a definuje prokalitelnost jako „hloubku, do které ocel při kalení prokálí“ ([ASTM International, 2020](https://store.astm.org/a0255-20.html "ASTM International, 2020")). Tvrdost je tedy zjištěná hodnota v určeném bodě; prokalitelnost popisuje průběh odezvy v materiálu. U nelegované uhlíkové oceli zvyšování obsahu uhlíku obecně zvyšuje dosažitelnou tvrdost plně martenzitických oblastí, a to v závislosti na mikrostruktuře oceli a tepelném zpracování. Z toho však nevyplývá, že každá jakost s vyšším obsahem uhlíku vytvoří při jakémkoli kalení hlubší nebo rovnoměrněji prokalenou oblast. Uhlík rovněž ovlivňuje transformační chování austenitu, zatímco mangan a reziduální prvky mohou měnit odezvu, i když je označení oceli obecně uváděno jako „uhlíková ocel“. Na skutečném rozsahu chemického složení záleží. Zkouška prokalitelnosti čelním kalením podle Jominyho názorně ukazuje tuto prostorovou odezvu. Jak popisuje Materials Technology and Innovation Laboratory University of Illinois, válcový vzorek se zahřeje na stanovenou austenitizační teplotu a jeden jeho konec se kalí proudem vody ([University of Illinois, 2024](https://mtil.illinois.edu/tests/jomi "University of Illinois, 2024")). Poté se měří tvrdost ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce. Výsledný graf závislosti tvrdosti na vzdálenosti je Jominyho křivka. Křivka vzniká proto, že vzorek se neochlazuje jednou rovnoměrnou rychlostí. Zdroj Cambridge zaměřený na fázové přeměny materiálů vysvětluje, že chlazení vodou na jednom konci a chlazení vzduchem po zbytku délky vytvářejí podél tyče plynulý rozsah rychlostí ochlazování ([University of Cambridge, 2012](https://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2012/Jominy/index.html "University of Cambridge, 2012")). V blízkosti proudu vody se austenit ochlazuje nejintenzivněji; dále od něj rychlost ochlazování klesá. Uhlíková ocel, jejíž tvrdost se se vzdáleností prudce snižuje, má jinou odezvu z hlediska prokalitelnosti než ocel, která si podobnou tvrdost udržuje dále podél vzorku, i kdyby obě měly na kaleném konci stejnou tvrdost. Geometrie a postup zkoušky musí zůstat spojeny s výsledkem. ASTM A255-20 stanovuje pro kvantitativní zkoušku čelním kalením válcový vzorek o průměru 1 palec. ISO 642:2024 stanovuje pro zkoušku prokalitelnosti oceli čelním kalením zkušební těleso o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Tyto rozměry jsou podobné, neměly by však být bez dalšího považovány za vzájemně zaměnitelné specifikace. Uváděnou křivku mohou ovlivnit austenitizační teplota, doba výdrže, atmosféra v peci, doba přenosu, teplota vody, stav proudu vody, stupnice tvrdosti, rozteč měřicích bodů i příprava povrchu. ### Vliv nízkolegovaných přísad na prokalení celého průřezu Nízkolegované přísady mění prokalitelnost především tím, že během ochlazování zpomalují přeměny, které konkurují vzniku martenzitu. Mangan, chrom, molybden a nikl mohou měnit teplotu a průběh tvorby feritu, perlitu a bainitu. Pokud jsou tyto přeměny posunuty k nižším teplotám, může pomaleji se ochlazující vnitřek stále dosáhnout martenzitické oblasti. To je metalurgickým základem lepšího prokalení celého průřezu u mnoha legovaných ocelí. Účinek se neřídí jednoduchým pravidlem „více legujících prvků znamená větší tvrdost“. Legující prvky mohou různými mechanismy ovlivňovat prokalitelnost, tvorbu karbidů, odezvu na popouštění, zbytkový austenit i tvrdost výsledné mikrostruktury. Chrom a molybden se například mohou podílet na tvorbě karbidických fází a ovlivňovat kinetiku přeměn; nikl mění transformační chování, aniž by působil přesně stejným způsobem jako silný karbidotvorný prvek. Mangan může zvyšovat prokalitelnost, jeho účinek je však nutné posuzovat společně s obsahem uhlíku, kontrolou síry, předchozím zpracováním a zbývajícími složkami chemického složení. Malá množství boru mohou mít za správných metalurgických podmínek významný vliv na prokalitelnost, avšak výsledný účinek závisí na obsahu uhlíku a dusíku, použití titanu nebo hliníku a na historii zpracování. ASM označuje chemické složení oceli a velikost austenitického zrna za hlavní faktory ovlivňující prokalitelnost ([ASM International, 1990](https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/18/chapter-abstract/282065/Hardness-and-Hardenability-of-Steels-1 "ASM International, 1990")). Velikost zrna je důležitá, protože větší zrna předchozího austenitu poskytují menší plochu hranic zrn, na nichž mohou nukleovat některé difuzní produkty přeměny. Zjemnění či zhrubnutí zrna však nepředstavuje bezvýhradné zlepšení: zhrubnutí může zhoršit houževnatost a rozměrové vlastnosti. Porovnání založené pouze na naměřené křivce proto může být neúplné, pokud se zamýšlené tepelné zpracování liší. Stejnou obezřetnost vyžaduje i pojem „prokalení v celém průřezu“. Neznamená, že každý průřez součásti z oceli se stane rovnoměrně martenzitickým. Jominyho křivka poskytuje standardizovanou odezvu na gradient rychlostí ochlazování, nikoli přímou předpověď pro každý průměr, geometrii, podmínky míchání nebo kalivo. Inženýrské metody mohou využívat údaje z Jominyho zkoušky společně se vztahy mezi velikostí průřezu a ochlazováním, předpovězený výsledek však zůstává spojen s předpoklady těchto metod. Tyč kalená ve vodě, ozubené kolo kalené v oleji a deska kalená v polymerním kalivu nemají jednu univerzální historii ochlazování. Ani vysoká hodnota tvrdosti na Jominyho konci není důkazem hlubokého prokalení. Konec je vystaven nejintenzivnějšímu ochlazování a může vytvořit martenzit i v oceli, jejíž tvrdost se o krátkou vzdálenost dále rychle snižuje. Naopak nižší naměřená tvrdost může odrážet obsah uhlíku, popouštění, zbytkový austenit nebo směs fází, nikoli pouze nedostatečnou prokalitelnost. Naměřenou hodnotu je nutné interpretovat s ohledem na tepelné zpracování a mikrostrukturu. ### Proč označení jakosti nenahrazuje údaje ze zkoušek Označení identifikuje specifikaci, jmenovité složení nebo rozsah chemického složení; neposkytuje však naměřenou Jominyho křivku. Porovnání „uhlíkové oceli“ s „nízkolegovanou ocelí“ je příliš obecné na to, aby podpořilo tvrzení o prokalitelnosti. Dokonce i porovnání konkrétně označených jakostí vyžaduje přesné označení podle příslušné specifikace, použitelnou normu, chemické složení tavby nebo výrobku a stav zkušebního materiálu. Obhajitelné porovnání by mělo uvádět nejméně pět položek: označení oceli a závaznou normu; naměřený rozsah chemického složení včetně relevantních legujících a reziduálních prvků; austenitizační teplotu a režim výdrže; kalicí zařízení a médium; a metodu měření a stupnici tvrdosti. Mělo by rovněž uvést, zda výsledek pochází ze zkoušky podle ASTM A255, ISO 642, jiného definovaného postupu nebo zkoušky specifické pro daný podnik. Křivka získaná na vzorku o průměru 1 palec podle ASTM by neměla být prezentována, jako by automaticky představovala výsledek podle ISO 642, přestože jmenovité rozměry zkušebních těles jsou podobné. Variabilita výroby dále omezuje to, co může označení jakosti prokázat. Dvě tavby prodávané pod stejným označením se mohou v rámci povoleného rozsahu chemického složení lišit. Naměřenou odezvu mohou změnit rozdíly ve velikosti zrna, úběru při kování, historii normalizace, oduhličení a způsobu austenitizace. Publikované jmenovité chemické složení proto poskytuje kontext, nikoli důkaz konkrétní křivky prokalitelnosti. Materials Education Foundation popisuje Jominyho metodu jako měření tvrdosti ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce za účelem stanovení prokalitelnosti oceli ([Materials Education Foundation, 2024](https://materialseducation.org/educators/matedu-modules/docs/Hardenability_of_Steel.pdf "Materials Education Foundation, 2024")). Tato formulace vystihuje správné omezení zkoušky: měří odezvu tvrdosti vyvolanou definovaným gradientem rychlosti ochlazování. Nemění název jakosti v univerzální pořadí vlastností a nenahrazuje ověření pro konkrétní průřez tam, kde se liší podmínky ochlazování nebo geometrie. Správné porovnání jakostí se proto ptá: „Jaká odezva byla naměřena a za jakých podmínek?“ Neptá se pouze, která jakost je údajně tvrdší. Pouze první otázka se týká prokalitelnosti. ## Odečítání a porovnávání Jominyho křivek Jominyho křivka je graf naměřené tvrdosti v závislosti na vzdálenosti od kaleného konce vzorku oceli. Vodorovná osa obvykle začíná u konce chlazeného vodou a směřuje ke konci chlazenému vzduchem; svislá osa udává tvrdost na určité stupnici, například Rockwell C (HRC), Rockwell B (HRB) nebo tvrdost podle Vickerse (HV). Křivku je třeba chápat jako záznam odezvy oceli na řízený rozsah podmínek chlazení, nikoli jako jedinou hodnotu tvrdosti. Norma ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako hloubku, do které ocel při kalení prochladne a ztvrdne, a stanovuje kvantitativní zkoušku čelním kalením s použitím válcového vzorku o průměru 1 palec. Norma ISO 642:2024 stanovuje zkušební těleso o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Tyto rozměry jsou si blízké, avšak nelze předpokládat, že jsou normy vzájemně zaměnitelné. Zkoušku určuje příslušný dokument. ### Výška křivky v blízkosti kaleného konce Levá část křivky, tedy část u kaleného konce, ukazuje tvrdost dosaženou při nejintenzivnějším chlazení použitém při zkoušce. Vysoká hodnota v této oblasti znamená, že zkoušený materiál vytvořil v blízkosti povrchu za daného způsobu austenitizace a kalení vodou tvrdý transformační produkt. Sama o sobě však nepotvrzuje vysokou prokalitelnost. Toto rozlišení je důležité, protože obsah uhlíku výrazně ovlivňuje tvrdost martenzitu, zatímco prokalitelnost závisí také na tom, jak snadno se během chlazení potlačí transformace, jako je tvorba perlitu nebo bainitu. Dvě oceli mohou v blízkosti kaleného konce dosáhnout podobné tvrdosti, ale dále podél vzorku se mohou jejich hodnoty výrazně lišit. Ocel, u níž tvrdost klesá pomalu, si při pomalejším chlazení zachovala tvrdou mikrostrukturu, a proto při této zkoušce vykazuje větší hloubku zakalení. Hodnotu u kaleného konce mohou ovlivnit také podmínky, které nejsou jednoduše vlastností dané jakosti. Teplota a doba výdrže při austenitizaci ovlivňují stav austenitu. Velikost austenitického zrna je hlavním faktorem ovlivňujícím prokalitelnost, jak uvedla ASM International ve svém pojednání o tvrdosti a prokalitelnosti oceli z roku 1990, a nadměrný růst zrna může křivku změnit. Povrchové oduhličení, oxidace, poškození broušením, nesprávné nastavení vodního paprsku nebo vtisk tvrdosti umístěný příliš blízko hrany mohou zkreslit první měření. Z tohoto důvodu by křivka, která začíná výše, neměla být automaticky označována jako „více prokalitelná“. Může mít vyšší tvrdost po zakalení u konce, vyšší prokalitelnost, nebo obojí. K rozlišení těchto vlivů poskytuje potřebné podklady zbývající část profilu. Výška křivky může být přesto užitečná, pokud je otázkou lokální odezva tvrdosti. Například specifikace může vyžadovat minimální tvrdost v určité Jominyho vzdálenosti. Tento požadavek je přejímacím kritériem, nikoli obecnou definicí významu křivky. To, zda naměřená hodnota vyhovuje, musí vyplývat z příslušné specifikace materiálu nebo výrobku. ### Tvar křivky a zachování tvrdosti se vzdáleností Ústředním znakem Jominyho křivky je rychlost poklesu tvrdosti se zvětšující se vzdáleností. Postup popsaný laboratoří Materials Technology and Innovation Laboratory při University of Illinois spočívá v ohřevu válcového vzorku na austenitizační teplotu, kalení jednoho konce vodním paprskem, měření tvrdosti ve vzrůstajících vzdálenostech a vynesení výsledků do grafu. University of Cambridge vysvětluje, proč tak vzniká profil: kalený konec se ochlazuje rychle, zatímco místa ve větší vzdálenosti se na vzduchu ochlazují postupně pomaleji. Strmý pokles znamená, že se tvrdost ztrácí na krátké vzdálenosti. Tato ocel silně reaguje na změnu od rychlého k pomalejšímu chlazení. Plošší křivka znamená, že se tvrdost zachovává i dále od kaleného konce. Z praktického metalurgického hlediska tato druhá odezva ukazuje, že větší hloubka vzorku může při méně intenzivním chlazení, než jaké existuje u konce, transformovat na tvrdou strukturu. Křivka nemusí být přímková. V blízkosti konce může prudce klesat, ve střední oblasti se zploštit nebo vykazovat změnu sklonu související s transformacemi probíhajícími při různých rychlostech ochlazování. Krátké plató následované poklesem a druhým zploštěním je třeba číst jako sled různých odezev, nikoli je redukovat na jedno číslo představující „průměrnou prokalitelnost“. Tvar odráží chemické složení, velikost austenitického zrna, výchozí mikrostrukturu a tepelnou historii použitou při zkoušce. Kapitola ASM z roku 1990 věnovaná uhlíkovým a nízkolegovaným ocelím popisuje prokalitelnost jako faktor určující hloubku a rozložení tvrdosti vzniklé kalením, a právě proto záleží na celém profilu. Křivka, která je v určité vzdálenosti výše, si při daných zkušebních podmínkách zachovala větší tvrdost. Nedokazuje to, že každý průřez výrobní součásti bude mít tutéž tvrdost. Skutečná součást má jinou geometrii, hmotnost, stav povrchu a průběh ochlazování. Převod výsledku Jominyho zkoušky na předpokládanou odezvu součásti vyžaduje definovaný model chlazení nebo metodu, jako je Grossmanova analýza; samotné vizuální porovnání tento převod neposkytuje. Ani vyšší křivka neznamená, že daná jakost je obecně vhodnější. Konstrukce může vyžadovat určitou kombinaci tvrdosti, houževnatosti, omezení deformací, svařitelnosti a odezvy na popouštění. Jominyho zkouška se zabývá jednou odezvou na jeden definovaný průběh kalení. Nenahrazuje mechanické zkoušky ani specifikaci, která upravuje požadavky na hotovou součást. Při porovnávání křivek porovnávejte odpovídající vzdálenosti a odpovídající stupnice tvrdosti. Křivku v HRC nelze bez vhodné a uvedené metody převodu číselně porovnávat s křivkou v HV. Převody tvrdosti nejsou přesnými fyzikálními ekvivalenty, zejména u různých mikrostruktur. Důležitá je také použitá konvence grafického znázornění: body spojené přímými úsečkami, proložená křivka a interpolovaná tabulka mohou stejná měření prezentovat odlišně. ### Rozptyl, opakovatelnost a podmínky porovnání Skutečná data z Jominyho zkoušek obsahují rozptyl. Část odchylek pochází z měření tvrdosti, avšak větší rozdíly mohou vznikat v důsledku přípravy vzorku a tepelného režimu. Čelní plocha musí být vystavena zamýšlenému vodnímu paprsku, vzorek musí být správně vystředěn a měřicí stopa tvrdosti musí být připravena tak, aby na povrchu nezůstal oduhličený materiál ani drsný povrch. Měření musí být rozmístěna a vykázána podle řídícího postupu. Jediný nepravidelný bod by neměl být považován za metalurgický objev. Nejprve ověřte, zda bod leží mimo očekávanou opakovatelnost měření, zda byly mezi vtisky dodrženy dostatečné rozestupy a zda byl správný stav povrchu vzorku nebo použitá stupnice tvrdosti. Opakované zkoušky, které vykazují stejnou změnu tvaru křivky, mají větší vypovídací hodnotu než jediná izolovaná vysoká nebo nízká hodnota. Smysluplné porovnání vyžaduje více než zkoušení vzorků se stejným jmenovitým označením jakosti. Použijte stejnou normu, rozměry vzorku, přípravu povrchu, austenitizační teplotu, způsob výdrže, dobu přenosu, uspořádání kalení, stupnici tvrdosti, místa měření a konvenci vykazování. ASTM A255-20 stanovuje vzorek o průměru 1 palec, zatímco ISO 642:2024 stanovuje průměr 25 mm a minimální délku 100 mm; výsledky získané podle těchto norem by měly být odpovídajícím způsobem označeny, nikoli bez uvedení podmínek sloučeny. Je třeba zohlednit také výchozí stav oceli. Důležité je chemické složení, ale také velikost austenitického zrna vytvořená během ohřevu. Nelze předpokládat, že laboratorní křivka z jednoho tepelného zpracování reprezentuje každou tavbu stejného označení, pokud se způsob austenitizace liší. I proto by křivka měla při každé reprodukci obsahovat své zkušební podmínky. Nakonec oddělte interpretaci od posouzení shody. Odečtení křivky může ukázat, že tvrdost rychle klesá, že se tvrdost zachovává i dále od kaleného konce nebo že se výsledky opakovaných zkoušek rozptylují. Pouze příslušná specifikace může stanovit povolený rozsah, minimální hodnotu, požadavek na vzorkování a rozhodnutí o přejímce. Jominyho křivka je důkazem prokalitelnosti za definovaných podmínek — nikoli samostatným doporučením pro výrobek, pořadím jakostí ani náhradou za přejímací požadavky vztahující se k danému materiálu. ## Zkoušky Jominyho, Grossmanova a prokalitelnosti na vzduchu Prokalitelnost není totéž co tvrdost. Norma ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako „hloubku, do které ocel po zakalení prokřehne“, zatímco tvrdost je odpor měřený na určitém místě určitou zkušební metodou. Ocel může vykazovat vysokou tvrdost na povrchu, avšak prokalená může být pouze do malé hloubky pod povrchem. Jiná ocel může dosáhnout podobné tvrdosti na povrchu a zachovat si tuto tvrdost mnohem dále do průřezu. Metody Jominy, Grossmanova a zkoušky prokalitelnosti na vzduchu odpovídají na související, avšak odlišné otázky. | Metoda | Tepelná historie | Hlavní použití | Co neposkytuje | |---|---|---|---| | Čelní kalení Jominy | Konec kalený vodou; zbývající část chladne na vzduchu | Odezva tvrdosti v závislosti na vzdálenosti | Přesný profil tvrdosti každé součásti | | Grossmanova analýza | Definovaná intenzita kalení kombinovaná s velikostí průřezu | Vztah odezvy materiálu ke geometrii a intenzitě kalení | Přímé měření tvrdosti podél zkušební tyče | | Zkouška prokalitelnosti na vzduchu | Stanovené podmínky chlazení na vzduchu | Posouzení odezvy při chlazení na vzduchu | Náhradu křivky čelního kalení vodou | Příručka ASM Handbook považuje zkoušky Jominyho, Grossmanovu zkoušku a zkoušky prokalitelnosti na vzduchu za související metody pro zkoumání této odezvy, nikoli za vzájemně zaměnitelné zkoušky. Každá z nich vytváří odlišný tepelný průběh. Jominyho zkouška vytváří na jednom vzorku řízený rozsah rychlostí ochlazování; Grossmanova analýza spojuje odezvu oceli s intenzitou kalení a velikostí součásti; zkouška prokalitelnosti na vzduchu zjišťuje, co se stane, když je specifikovaným chladicím médiem vzduch. Výsledek jedné metody nelze bez definovaného přepočtu nebo modelu nahradit výsledkem jiné metody. ### Metoda Jominyho zkoušky čelním kalením Jominyho zkouška čelním kalením je standardizovaný způsob, jak z jediného válcového vzorku získat křivku prokalitelnosti. Norma ASTM A255-20 specifikuje pro kvantitativní zkoušku čelním kalením válcový vzorek o průměru 1 palec. Norma ISO 642:2024 specifikuje ocelový zkušební kus o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Tyto rozměry jsou z praktického hlediska blízké, avšak normy zůstávají samostatnými dokumenty s vlastními požadavky na přípravu, ohřev, kalení, měření tvrdosti a vykazování výsledků. Základní postup je jednoduchý. Obrobený vzorek se zahřeje na stanovenou austenitizační teplotu, udržuje se po dobu nezbytnou k dosažení předepsaného tepelného stavu a poté se přemístí do přípravku. Na jeden jeho konec dopadá proud vody. Laboratoř Materials Technology and Innovation Laboratory při University of Illinois popisuje tento postup ohřevu a kalení vodou z jednoho konce ve své metodice Jominyho zkoušky z roku 2024. Po ochlazení se podél vzorku obvykle připraví ploška a v rostoucích vzdálenostech od kaleného konce se měří tvrdost. Fyzikální princip je zdrojem významu této zkoušky. Kalený konec je vystaven nejintenzivnějšímu ochlazování, zatímco místa ve větší vzdálenosti se ochlazují postupně pomaleji, protože jsou ochlazována nepřímo a částečně vzduchem. University of Cambridge vysvětluje, že toto uspořádání vytváří podél tyče plynulý rozsah rychlostí ochlazování. Graf závislosti tvrdosti na vzdálenosti proto ukazuje, jak se mění naměřená odezva tvrdosti oceli s klesající rychlostí ochlazování. V blízkosti kaleného konce závisí tvrdost silně na obsahu uhlíku a na tom, zda se austenit přemění na martenzit, nebo na měkčí produkty, jako jsou perlit či bainit. Ve větší vzdálenosti od konce nabývají na významu legující prvky a velikost austenitického zrna, protože při pomalejším ochlazování zpomalují difuzní přeměny. ASM International ve svém zpracování tvrdosti a prokalitelnosti z roku 1990 označila chemické složení oceli a velikost austenitického zrna za hlavní faktory ovlivňující prokalitelnost. Křivka je výsledkem, nikoli jedinou hodnotou tvrdosti. Její tvar může naznačit, jak daleko si ocel zachovává určitou odezvu tvrdosti, neudává však přímo rozložení tvrdosti v každé skutečné součásti. Tyč, ozubené kolo, plech nebo výkovek mají vlastní průměr, geometrii, stav povrchu, průběh austenitizace a způsob ochlazování. Jominyho vzorek má navíc specifický jednorozměrný teplotní gradient, který se v tlusté součásti nevyskytuje všude. #### Nepoužívejte křivku jako záruku vlastností součásti Porovnejte údaje Jominy s tloušťkou průřezu, geometrií, dobou přenosu, kalicím médiem, intenzitou proudění a místními podmínkami ochlazování. U kritických součástí mohou být nutné reprezentativní procesní zkoušky, měření tvrdosti po průřezu nebo metalografické kontroly. Jominyho křivka sama o sobě nemůže prokázat, že se součást v oleji, vodě, polymeru nebo vzduchu prokálí až do středu. Ani hodnota tvrdosti naměřená na kaleném konci nemůže popsat úplnou prokalitelnost oceli. Křivku je nutné interpretovat s ohledem na zamýšlenou velikost průřezu a průběh kalení. ### Analýza kritického průměru podle Grossmana Grossmanova analýza řeší jinou technickou otázku: jak se odezva oceli na přeměnu, velikost průřezu a intenzita kalení kombinují při určování hloubky prokalení? Rozlišuje dvě představy, které se často zaměňují. Ocel má vlastní charakteristickou odezvu při kalení, zatímco kalicí médium a geometrie součásti určují, jak rychle se odvádí teplo. Grossmanův H faktor **Grossmanův H faktor** Parametr používaný k vyjádření intenzity kalení, který propojuje přenos tepla na povrchu s velikostí průřezu a odezvou oceli na kalení. Metoda používá intenzitu kalení, běžně vyjádřenou Grossmanovým faktorem H, k popisu účinnosti přenosu tepla na povrchu. Intenzivnější kalení odvádí teplo rychleji než méně intenzivní kalení, skutečný výsledek však závisí také na míchání, teplotě, chování parního filmu, stavu povrchu a tvaru součásti. Grossmanova analýza poté vztahuje tuto intenzitu k velikosti průřezu a k meznímu stavu prokalení. Ideální kritický průměr je průměr hypotetické kruhové tyče, která by při ideálním kalení dosáhla stanoveného stavu ve středu. Skutečný kritický průměr zohledňuje zvolenou intenzitu kalení pro danou součást. Tyto pojmy nejsou alternativními názvy pro vzdálenost podle Jominyho zkoušky. Vzdálenost podle Jominyho zkoušky je poloha podél zkušební tyče; kritický průměr je výsledek týkající se velikosti průřezu, získaný analýzou intenzity kalení a odezvy oceli. Údaje z Jominyho zkoušky mohou poskytnout vstupní údaje o odezvě oceli pro Grossmanovy výpočty nebo diagramy, výpočet však přidává předpoklady týkající se geometrie a přenosu tepla. Dvě součásti vyrobené ze stejné tavby oceli se proto mohou prokálit do rozdílných hloubek, pokud se liší jejich rozměry nebo způsob kalení. Stejná ocel může také poskytovat různé kritické průměry při různých hodnotách H. Grossmanova analýza je tedy spojnicí mezi laboratorní odezvou a definovanými podmínkami kalení, nikoli nezávislou zkouškou tvrdosti. ### Zkoušení prokalitelnosti na vzduchu Zkoušení prokalitelnosti na vzduchu zkoumá ocel při ochlazování vzduchem, nikoli při použití vodního proudu Jominyho zkoušky nebo přiřazení hodnoty intenzity kalení podle Grossmana. Vzorek se podle předepsaného postupu austenitizuje, vyjme z pece a za zkušebních podmínek se ochlazuje na vzduchu. Poté se podle požadavků dané metody měří tvrdost, mikrostruktura nebo změna tvrdosti v průřezu. Toto rozlišení je důležité, protože „kalitelnost na vzduchu“ neznamená, že ocel má pevně danou tvrdost nezávislou na velikosti. Ochlazování v klidném vzduchu, nuceným prouděním vzduchu a v řízené atmosféře vytváří odlišné podmínky přenosu tepla. Malý vzorek se může ochladit dostatečně rychle na vznik značného podílu martenzitu, zatímco střed většího průřezu se ochlazuje pomaleji a vytváří jinou směs produktů přeměny. Naměřenou odezvu mohou ovlivnit teplota pece, rozměry vzorku, podpěry, proudění vzduchu i stav povrchu. Výsledek zkoušky prokalitelnosti na vzduchu proto popisuje chování za uvedeného průběhu ochlazování vzduchem. Nenahrazuje Jominyho křivku, protože nevytváří stejný plynulý gradient ochlazování od jednoho konce ke druhému. Nenahrazuje ani Grossmanovu analýzu, protože sama o sobě nevyjadřuje vztah mezi intenzitou kalení a rozsahem velikostí průřezu. Tyto tři metody řeší související otázky, jejich výsledky však mají odlišný význam. Kapitola ASM z roku 1990 věnovaná uhlíkovým a nízkolegovaným ocelím definuje prokalitelnost jako vlastnost určující hloubku a rozložení tvrdosti vzniklé kalením. Toto znění představuje praktické kritérium: je třeba se ptát, jak je tvrdost rozložena po stanoveném tepelném průběhu, nikoli pouze na to, jak tvrdé se stane jedno místo. ## Od Jominyho křivky ke skutečné součásti Jominyho křivka popisuje odezvu oceli na jedno řízené uspořádání chlazení. Bez další analýzy nepředpovídá tvrdost v každém bodě hotové součásti. Toto rozlišení je důležité, protože standardní zkušební těleso je malé, jednoduché a ochlazuje se předepsaným způsobem, zatímco součást může obsahovat tenké hrany, tlusté náboje, otvory, rohy, proměnlivé podmínky na povrchu a oblasti, které se ochlazují velmi rozdílnými rychlostmi. ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako hloubku, do které se ocel při kalení zakalí. Její kvantitativní zkouška čelního kalení používá válcový vzorek o průměru 1 palec. ISO 642:2024 specifikuje vzorek z oceli pro zkoušku čelního kalení o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Tyto rozměry a předepsané zkušební podmínky vytvářejí opakovatelnou možnost porovnání mezi tavbami, jakostmi nebo podmínkami zpracování; nečiní však ze vzorku zmenšený model strojní součásti. Při postupu popsaném Laboratoří materiálových technologií a inovací University of Illinois se vzorek zahřeje na austenitizační teplotu a jeden jeho konec se kalí proudem vody. Poté se měří tvrdost ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce. Výsledný graf závislosti tvrdosti na vzdálenosti představuje Jominyho křivku. Jak vysvětluje University of Cambridge, vodou chlazený konec a zbývající část chlazená vzduchem vytvářejí podél tyče plynulý rozsah rychlostí ochlazování. Každá poloha proto představuje v témže vzorku jinou tepelnou odezvu. Tato odezva je užitečná, ale musí se správně interpretovat. ![Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením](/images/uploads/7af2958d-5a23-45e8-9c32-97eb06ca9de3/wiki-inline-a-cutaway-steel-component-showing-different-cooling-paths-and-resulting-hardness-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/7af2958d-5a23-45e8-9c32-97eb06ca9de3/wiki-inline-a-cutaway-steel-component-showing-different-cooling-paths-and-resulting-hardness-1920x1288.avif "Zvětšit obrázek — Prokalitelnost oceli a Jominyho zkouška čelním kalením")Component geometry creates cooling fields that a Jominy specimen cannot reproduce exactly. ### Tloušťka průřezu a tepelné gradienty Tloušťka průřezu součásti určuje, kolik tepla musí z jejího vnitřku odtéct, než začne přeměna. Tenká stěna má k povrchu krátkou tepelnou dráhu a může se ve velké části svého průřezu ochlazovat rychle. Tlustý náboj, hřídel, příruba nebo polotovar ozubeného kola zadržuje ve svém středu teplo; povrch může projít rozmezím martenzitické přeměny, zatímco jádro se ochlazuje natolik pomalu, že v závislosti na složení a skutečném tepelném cyklu vznikne bainit, perlit nebo ferit. Jominyho tyč má rovněž tepelný gradient, avšak záměrně uspořádaný v podélném směru. Kalený konec je vystaven nejsilnějšímu přímému chlazení, zatímco místa dále od něj se ochlazují postupně pomaleji. Skutečná součást má obvykle gradienty ve více než jednom směru. Teplo může proudit radiálně z jádra k povrchu, axiálně směrem ke konci a také přes sousední prvky. Roh může ztrácet teplo několika plochami. Vývrt může zevnitř změnit dráhu odvodu tepla, zatímco kontakt s přípravkem může místně omezit tok tepla nebo vytvořit další tepelný odvod. Tento rozdíl činí z velikosti průřezu více než pouhou rozměrovou korekci. Dvě místa ve stejné vzdálenosti od vnějšího povrchu mohou mít odlišný průběh ochlazování, pokud jedno leží v blízkosti rohu a druhé uprostřed tlustého průřezu. Střed válcové tyče například není ekvivalentní místu blízko povrchu jen proto, že obě se nacházejí ve stejné jakosti oceli. Stejně tak střed velké součásti není automaticky reprezentován vzdáleným koncem Jominyho křivky. Geometrie součásti určuje pole toku tepla a kalicí prostředí určuje, jak rychle toto pole ztrácí teplo. Složení a velikost austenitického zrna zůstávají důležitými výchozími proměnnými. ASM International označuje obě tyto veličiny za hlavní faktory ovlivňující prokalitelnost. Austenitizační teplota, doba výdrže, výchozí mikrostruktura a růst zrna mohou rovněž měnit transformační odezvu, které je ocel vystavena při kalení. Výsledek Jominyho zkoušky z jedněch podmínek tepelného zpracování proto nelze při aplikaci na součást oddělit od těchto podmínek. Další komplikaci představuje stav povrchu. Okuje, oduhličení, stopy po obrábění, povlaky a zbytky nečistot mohou měnit kontakt mezi ocelí a kalicím prostředím. Oduhličený povrch může vykazovat nižší naměřenou tvrdost, i když má ocel pod ním výrazně odlišnou odezvu. Drsný nebo znečištěný povrch může při kalení zadržovat páru nebo omezovat kontakt s kapalinou. Tvrdost naměřená po obrobení takové vrstvy se proto může lišit od tvrdosti naměřené přímo na povrchu po kalení. ### Kalicí prostředí a intenzita kalení Voda v Jominyho zařízení není obecným symbolem „rychlého kalení“. Průtok, teplota, tlak, orientace a obnažená plocha proudu jsou řízeny, protože ovlivňují přenos tepla na kaleném konci. Opačné části vzorku se ochlazují na vzduchu. Výrobní součást však může být místo toho ponořena do míchané vody, polymerního roztoku, oleje, roztavené soli nebo jiného prostředí, přičemž každé z nich vytváří odlišný průběh ochlazování. Intenzita kalení popisuje schopnost kalicího systému odvádět teplo ve srovnání s referenčními podmínkami. Závisí na prostředí, ale také na míchání, teplotě kapaliny, cirkulaci, orientaci součásti, chování parního filmu a poměru obnaženého povrchu k objemu. Stojatá kapalina kolem velké součásti může odvádět teplo mnohem méně účinně než proudící kapalina kolem malé součásti. Dokonce i v jedné nádrži se mohou povrchy vystavené silnému proudění ochlazovat odlišně od zastíněných povrchů. Míchání je obzvláště důležité v počáteční fázi kalení, kdy se kolem horké oceli může vytvořit parní obal. Pohyb může tento obal narušit a obnovit kontakt s chladnější kapalinou. Pokud se však součást přenáší z pece pomalu, začne se ochlazovat ještě před zahájením zamýšleného kalení. Doba přenosu je proto součástí tepelné historie, nikoli pouze manipulačním detailem. Zpoždění neznámé délky ztěžuje porovnání nominálně stejného kalení s podmínkami Jominyho zkoušky. Kalicí prostředí může rovněž vytvářet místní rozdíly v rámci jedné součásti. Svislá hřídel může odvádět kapalinu jinak než vodorovná. V neprůchozím otvoru se může zachytit pára. Úzké kanály mohou omezovat proudění, zatímco velké ploché povrchy mohou vytvářet trvalé parní filmy. Tyto účinky mohou způsobovat rozptyl tvrdosti, který jediná Jominyho křivka neodhalí. Z tohoto důvodu nelze oceli s určitou tvrdostí podle Jominyho zkoušky v určité vzdálenosti přiřadit zaručenou tvrdost součásti pouze na základě vzdálenosti. Křivka ukazuje, jak materiál reaguje na známý rozsah podmínek ochlazování. Nespecifikuje však rychlost ochlazování v konkrétním místě součásti ani nepotvrzuje, že v daném místě vznikne stejná mikrostruktura jako v odpovídající poloze Jominyho vzorku. ### Vztah mezi laboratorní odezvou a místy na součásti Praktická otázka nezní „Jakou tvrdost má tato jakost?“, ale „Jakou tepelnou historii toto místo obdrží a jakou tvrdost a mikrostrukturu ocel při této historii vytvoří?“ Jominyho křivka poskytuje část odpovědi. Posouzení součásti musí dodat zbytek. Inženýři běžně odhadují místní podmínky ochlazování z geometrie průřezu a způsobu kalení, poté tyto podmínky porovnávají se standardizovanými údaji o prokalitelnosti nebo používají metodu založenou na velikosti průřezu, například Grossmanův přístup. Při porovnání je nutné zachovat rozdíl mezi odezvou materiálu a výsledkem procesu. Jominyho údaje popisují první z nich; vypočtený nebo změřený průběh ochlazování jej propojuje s druhým. #### Místa součásti vyžadující samostatnou pozornost - **Silné náboje a hřídele** Mohou ve středu zadržovat teplo a vytvářet měkčí produkty přeměny. - **Tenké stojiny** Mohou se ochladit natolik rychle, že se zakalí v celém průřezu. - **Rohy a zaoblení** Mohou ztrácet teplo více povrchy a ochlazovat se odlišně od přilehlého materiálu. - **Slepé otvory a vybrání** Mohou omezovat pohyb kapaliny a snižovat místní intenzitu kalení. Jednotlivá místa je třeba posuzovat samostatně. Povrch tlusté hřídele se může ochlazovat dostatečně rychle na to, aby se stal převážně martenzitickým, zatímco v jejím středu vznikne smíšená struktura a nižší tvrdost. Tenké rameno se může prokalit v celém průřezu, zatímco blízký náboj nikoli. Zaoblení může chladnout rychleji než sousední těleso, zatímco závitové zahloubení nebo neprůchozí otvor se mohou ochlazovat pomaleji, protože pohyb kapaliny je omezen. K ověření těchto předpovědí mohou být zapotřebí profily tvrdosti, metalografické vzorky, termočlánky nebo validované výpočty přenosu tepla. Rozhodující místo je rovněž určeno specifikací. Výkres může požadovat tvrdost na povrchu, v uvedené hloubce nebo ve středu referenčního průřezu. Jedná se o různé přejímací body. Měření pouze na nejsnáze přístupné ploše může přehlédnout měkké jádro nebo lokálně příliš tvrdou hranu. Jominyho křivka je proto nástrojem pro porovnávání odezvy materiálu, nikoli zárukou, že každé místo součásti dosáhne určité tvrdosti. ASTM A255-20 a ISO 642:2024 zajišťují opakovatelnost zkoušky řízením geometrie vzorku a podmínek chlazení. Odpovědné použití jejích výsledků vyžaduje jejich přiřazení k tloušťce průřezu, geometrii, stavu povrchu, době přenosu, kalicímu prostředí, míchání a místní tepelné historii součásti. Číslo tvrdosti má význam teprve tehdy, když je zároveň pochopena i dráha ochlazování, která je vytvořila. ## Běžné nesprávné interpretace a chyby při vykazování výsledků ### Zaměňování prokalitelnosti za tvrdost Tvrdost a prokalitelnost spolu souvisejí, ale nejde o tutéž vlastnost. Tvrdost je odpor materiálu proti vtlačení a běžně se uvádí na základě měření podle Rockwella, Brinella nebo Vickerse. Prokalitelnost popisuje, do jaké hloubky a jak rovnoměrně může ocel při definovaném kalení vytvořit martenzitickou nebo jinou tvrdou transformovanou strukturu. ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako „hloubku, do které ocel po zakalení ztvrdne“ (ASTM International, 2020). Tato definice se týká odezvy v celém průřezu, nikoli jedné hodnoty tvrdosti naměřené na jediném místě. Toto rozlišení je důležité, protože obsah uhlíku výrazně ovlivňuje tvrdost, které může martenzit dosáhnout, zatímco legování a velikost austenitického zrna výrazně ovlivňují intenzitu chlazení potřebnou k vytvoření tohoto martenzitu. ASM International uvádí chemické složení oceli a velikost austenitického zrna jako hlavní faktory ovlivňující prokalitelnost (ASM International, 1990). Ocel s vysokým obsahem uhlíku může vykazovat velmi vysokou tvrdost v blízkosti kaleného konce, avšak o krátkou vzdálenost dále může tvrdost rychle klesat. Legovaná ocel s nižším obsahem uhlíku může vykazovat nižší maximální tvrdost, ale zachovat užitečnou tvrdost dále od kaleného povrchu. Označit první ocel za „více prokalitelnou“ pouze proto, že má vyšší tvrdost na konci, znamená zaměnit potenciál tvrdosti za hloubku prokalení. Stejná chyba se objevuje tehdy, když zpráva uvádí pouze maximální hodnotu. Údaj „Jominyho tvrdost: 62 HRC“ nepopisuje výsledek prokalitelnosti, pokud není uvedena vzdálenost od kaleného konce. I v takovém případě jde pouze o jeden bod na křivce odezvy. Jominyho zkouška měří tvrdost ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce a výsledný graf závislosti tvrdosti na vzdálenosti představuje křivku prokalitelnosti, jak popisuje Materials Education Foundation (2024). Křivka ukazuje, jak ocel reaguje s tím, jak se místní rychlost chlazení stává méně intenzivní. Při interpretaci nízké hodnoty ve větší vzdálenosti od konce je proto nutné zohlednit obsah uhlíku. Pokles z 60 HRC v blízkosti konce na 35 HRC v určité vzdálenosti nemá stejný význam u středně uhlíkové oceli jako u nízkouhlíkové oceli. Interpretace také závisí na tom, zda měřená oblast obsahuje martenzit, bainit, perlit nebo jejich směs, a na použité stupnici tvrdosti. Jediná hodnota tvrdosti nemůže určit transformovanou mikrostrukturu ani stanovit hloubku, v níž je zachována požadovaná tvrdost. ### Předpoklad, že kalený konec reprezentuje celou ocel Kalený konec je nejrychleji ochlazovanou částí Jominyho zkušebního tělesa, nikoli reprezentativním průměrem celého polotovaru. Ve standardním uspořádání je jeden konec vystaven proudu vody, zatímco zbývající část chladne na vzduchu. Tím se po délce zkušebního tělesa vytvoří plynulé rozpětí rychlostí chlazení: od intenzivního chlazení na konci po postupně pomalejší chlazení se zvětšující se vzdáleností. University of Cambridge popisuje tento gradient jako fyzikální základ zkoušky (2012), zatímco postup University of Illinois stanoví ohřev válcového zkušebního tělesa na austenitizační teplotu, kalení jednoho konce proudem vody a měření tvrdosti ve vzrůstajících vzdálenostech (2024). Toto uspořádání činí konec užitečným, ale zároveň omezeným. Poskytuje referenční bod pro nejvyšší intenzitu chlazení ve zkoušce a obvykle vede k nejvyšší tvrdosti podél připravené měřicí dráhy. Nedokazuje však, že se velký výrobní průřez prokálí do stejné hloubky. Velikost průřezu, geometrie součásti, stav povrchu, postup v peci, doba přenosu, promíchávání kalicího média a skutečný průběh chlazení se mohou od uspořádání Jominyho zkoušky lišit. Jominyho křivka představuje řízenou odezvu materiálu, nikoli přímou mapu tvrdosti pro každou možnou součást. Vysoká tvrdost na konci rovněž nedokazuje hlubokou prokalitelnost. Konec může chladnout dostatečně rychle k vytvoření tvrdé struktury i u oceli, jejíž vnitřní části by se při pomalejším chlazení transformovaly na měkčí produkty. Důkazem hluboké prokalitelnosti je tvar a přetrvávání křivky: tvrdost, která se zachovává v určité vzdálenosti při postupně méně intenzivním chlazení. Je nutné určit příslušnou vzdálenost a definovat požadované kritérium tvrdosti. Běžná je i opačná chyba. Nízká tvrdost ve větší vzdálenosti od konce není automaticky důkazem nízké kvality oceli nebo nevyhovující zkoušky. Může odrážet obsah uhlíku v oceli, velikost austenitického zrna, obsah legujících prvků, austenitizační zpracování nebo vznik měkčí směsi v daném místě. Pojednání ASM o uhlíkových a nízkolegovaných ocelích definuje prokalitelnost jako vlastnost určující hloubku a rozložení tvrdosti vzniklé kalením (ASM International, 1990). „Rozložení“ je zde důležité slovo: změna podél zkušebního tělesa je výsledkem, nikoli nežádoucí komplikací, kterou lze ignorovat. Křivka Jominy může podpořit odhady vlastností součásti pouze v kombinaci s vhodným modelem ochlazování, metodou založenou na velikosti průřezu nebo ověřenou korelací. Limited evidence Jominyho křivka může v rámci daného zkušebního postupu stanovit srovnávací odezvu na kalení. Sama o sobě však nemůže stanovit výsledný profil tvrdosti součásti kalené v oleji, polymeru, plynu nebo jiném médiu. Převod výsledku Jominyho zkoušky na odhad tvrdosti součásti vyžaduje uvedení použité metody a předpokladů týkajících se geometrie a chlazení. ### Uvádění výsledku bez normy a zkušebních podmínek Výsledek Jominyho zkoušky bez uvedení zkušební normy a podmínek je neúplný. Označení „Jominyho tvrdost ve vzdálenosti 10 mm“ neposkytuje dostatek informací pro spolehlivé srovnání, pokud zpráva zároveň neidentifikuje geometrii zkušebního tělesa, austenitizační zpracování, uspořádání kalení, metodu měření tvrdosti a způsob určení vzdálenosti. ASTM A255-20 specifikuje zkoušku čelním kalením s válcovým zkušebním tělesem o průměru 1 palec (ASTM International, 2020). ISO 642:2024 specifikuje ocelové zkušební těleso pro zkoušku čelním kalením o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm (International Organization for Standardization, 2024). Tyto rozměry jsou si průměrem blízké, nejsou však vzájemně zaměnitelné pouze proto, že se oba postupy označují jako Jominyho zkoušky. Zpráva by měla uvádět příslušnou normu, například ASTM A255-20 nebo ISO 642:2024, a nikoli používat výraz „standardní Jominyho zkouška“, jako by existoval pouze jeden postup. Musí být uvedeno také tepelné zpracování. Patří sem označení oceli, stav zkušebního tělesa, austenitizační teplota, doba výdrže, případně atmosféra v peci a doba přenosu ke kalení. Uspořádání vodního paprsku, teplota vody nebo její specifikovaný rozsah, stav trysky a doba kalení mohou ovlivnit průběh chlazení. Pokud se zkouška odchyluje od uvedené normy, musí být tato odchylka součástí výsledku. Údaje o tvrdosti vyžadují stejnou přesnost. Uveďte, zda jde o HRC, HRB, HBW, HV nebo jinou stupnici; v případech, kdy je to vyžadováno, identifikujte přístroj nebo metodu; a zaznamenejte rozteč a přípravu měřicí dráhy tvrdosti. Údaj „10 mm od konce“ by měl znamenat vzdálenost měřenou od kalené čelní plochy podél stanoveného povrchu, nikoli neurčenou polohu na zkušebním tělese. Pokud norma stanoví konkrétní přídavek na broušení, rovinnou plochu nebo měřicí linii, měl by být tento údaj zachován. Nakonec uvádějte úplnou křivku nebo jednotlivé dvojice vzdálenost–tvrdost, nikoli pouze nejvyšší naměřenou hodnotu. Je-li to možné, zahrňte identifikaci zkušebního tělesa a chemické složení nebo označení jakosti oceli. Obhajitelné vyjádření může znít: „Prokalitelnost při zkoušce čelním kalením podle ASTM A255-20 byla stanovena na zkušebním tělese o průměru 1 palec, austenitizovaném při specifikované teplotě, kaleném na jednom konci vodou a měřeném v HRC ve standardních vzdálenostech.“ Bez těchto podmínek je dané číslo pouze pozorovanou hodnotou tvrdosti oddělenou od průběhu chlazení, který dává prokalitelnosti její význam. ## Jak specifikovat a dokumentovat výsledek prokalitelnosti Výsledek prokalitelnosti má smysl pouze tehdy, jsou-li společně identifikovány ocel, zkušební těleso, tepelný cyklus, kalení, metoda měření a formát uvádění výsledků. Číslo tvrdosti bez těchto informací popisuje jednu měřenou podmínku; neurčuje, jak hluboko nebo rovnoměrně může ocel prokalit. Norma ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako hloubku, do které ocel prokálí při kalení, zatímco kapitola ASM věnovaná uhlíkovým a nízkolegovaným ocelím ji popisuje jako vlastnost určující hloubku a rozložení tvrdosti vzniklé kalením. Záznam by proto měl uchovávat úplnou historii zkoušky, nikoli pouze nejvyšší hodnotu naměřenou v blízkosti kaleného konce. ### Požadovaná identifikace materiálu a tepelného zpracování #### Dokumentování výsledku 1. **Identifikujte materiál** Zaznamenejte jakost, rozhodující normu, číslo tavby nebo odlitku, formu výrobku a identitu zkušebního tělesa. 2. **Zaznamenejte předchozí stav** Uveďte kování, válcování, normalizaci, žíhání nebo jiné předchozí zpracování. 3. **Zaznamenejte austenitizaci** Uveďte způsob ohřevu v peci, cílovou teplotu, skutečný rozsah, dobu výdrže a atmosféru. 4. **Zaznamenejte kalení** Dokumentujte rozměry zkušebního tělesa, uspořádání vodního proudu, dobu přenosu a případné odchylky. 5. **Zaznamenejte údaje o tvrdosti** Uveďte každou dvojici vzdálenost–tvrdost včetně jednotek, stupnice, přístroje a podrobností přípravy. 6. **Uveďte základ pro přejímku** Oddělte naměřené výsledky od příslušného požadavku specifikace nebo výkresu. Začněte označením materiálu přesně v podobě, v jaké je uvedeno v nákupním dokumentu, materiálovém certifikátu nebo závazné specifikaci. Uveďte jakost, normu, číslo tavby nebo odlitku, formu výrobku a identifikaci zkušebního tělesa. Například samotné označení „AISI 4140“ nemusí být dostačující, pokud je rozhodující požadavek uveden jako ASTM A193/A193M Grade B7, EN 10083-3:2006 42CrMo4 nebo jiné stanovené označení. Nenahrazujte formální označení dílenskou zkratkou. Pokud byl materiál před zkoušením normalizován, žíhán, kován, válcován nebo jinak zpracován, uveďte tento stav a identifikujte případné předchozí tepelné zpracování. Číslo tavby je obzvláště důležité, protože prokalitelnost závisí na chemickém složení a předchozí metalurgické historii. ASM International označuje chemické složení oceli a velikost austenitického zrna za hlavní faktory ovlivňující prokalitelnost. Protokol by proto měl, pokud je to možné, propojit zkušební těleso Jominy s chemickým rozborem nebo certifikovaným záznamem o tavbě včetně uhlíku a legujících prvků, jejichž obsah je stanoven závaznou specifikací. Pokud byla velikost zrna měřena, uveďte metodu a výsledek; pokud měřena nebyla, neuvádějte, že je struktura austenitického zrna známa. Pokud tyto údaje ovlivňují interpretaci, identifikujte orientaci zkušebního tělesa a jeho umístění ve výrobku. Střed tyče, vzorek z povrchu, kovaný průřez a válcovaný průřez nemusí představovat stejnou tepelnou nebo deformační historii. Uveďte, zda bylo zkušební těleso obrobeno přímo z dodaného výrobku, nebo zda bylo vyrobeno samostatně ze stejné tavby. Záznam o austenitizaci musí uvádět pec nebo způsob ohřevu, cílovou teplotu, skutečný rozsah teplot, dobu prodlevy a základ pro stanovení této doby, například dobu od okamžiku, kdy zkušební těleso dosáhlo požadované teploty. Uveďte také atmosféru v peci nebo použitou ochranu, protože oxidace, oduhličení a nauhličení mohou změnit profil tvrdosti. Zaznamenejte, zda bylo zkušební těleso vloženo do předehřáté pece, nebo zda se ohřívalo společně s pecí, a uveďte případné viditelné okujení nebo poškození povrchu. Tyto údaje jsou důležité u kaleného konce, kde může tenká oduhličená vrstva zkreslit první hodnoty tvrdosti. ### Norma, geometrie a podrobnosti kalení V každém protokolu uveďte označení normy zkoušky a její vydání. ASTM A255-20 stanovuje kvantitativní zkoušku čelním kalením neboli zkoušku Jominy s použitím válcového zkušebního tělesa o průměru 1 palec. ISO 642:2024 stanovuje ocelové zkušební těleso pro čelní kalení o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm. Tato označení jsou z hlediska praktických rozměrů blízká, nejde však o vzájemně zaměnitelné pokyny. V protokolu by mělo být uvedeno, zda byla zkouška provedena podle ASTM A255-20, ISO 642:2024, nebo podle zákaznického či národního postupu odvozeného od jedné z těchto norem. Zaznamenejte skutečně naměřené rozměry zkušebního tělesa včetně průměru, délky, úpravy konce, sražení hran a stavu kalené čelní plochy. Pokud se rozměry liší od rozměrů uvedených v příslušné normě, zdokumentujte odchylku před tím, než výsledek označíte za výsledek vyhovující normě. Protokol by měl rovněž identifikovat číslo zkušebního tělesa a v případě zkoušení několika těles rozlišit jednotlivé křivky, nikoli je bez uvedení důvodu zprůměrovat. Uspořádání kalení musí být popsáno tak, aby bylo možné rekonstruovat průběh ochlazování. Postup University of Illinois spočívá v ohřevu válcového zkušebního tělesa na austenitizační teplotu a kalení jednoho konce proudem vody. University of Cambridge vysvětluje, proč toto uspořádání vytváří užitečný profil: kalený konec se ochlazuje rychle, zatímco zbývající část chladne na vzduchu, čímž podél tyče vzniká spojitý rozsah rychlostí ochlazování. Uveďte, který konec byl kalen, jak bylo zkušební těleso podepřeno a jaký byl zdroj a stav vody. Zaznamenejte teplotu proudu vody, údaje o trysce nebo otvoru, tlak vody nebo průtok, pokud jsou stanoveny, nasměrování proudu a vzdálenost mezi tryskou a koncem zkušebního tělesa. Uveďte také dobu mezi vyjmutím zkušebního tělesa z pece a zahájením kalení vodou. Neoznačujte výsledek pouze jako „kalený ve vodě“. Teplota vody, stabilita průtoku, tvar proudu, poloha zkušebního tělesa a prodleva při přenosu mohou změnit průběh ochlazování. V protokolu by mělo být uvedeno, zda bylo uspořádání před zkouškou ověřeno a zda došlo k přerušení, rozstřiku, nesprávnému vyrovnání nebo jiné neobvyklé události při ochlazování. Odchylka neznamená automaticky neúspěšnou zkoušku, musí však být zřejmá každému, kdo výsledek posuzuje. Tepelný cyklus a záznam o kalení by měly být prostřednictvím jedinečného čísla zkoušky propojeny s identifikací materiálu. Toto propojení zabrání oddělení křivky od podmínek jejího tepelného zpracování při kopírování výsledků do tabulky nebo certifikátu. ### Údaje o tvrdosti, prezentace křivky a sledovatelnost Po kalení identifikujte metodu měření tvrdosti, stupnici, přístroj, vnikací těleso, zatížení, stav kalibrace a přípravu zkušebního povrchu. V protokolu musí být uvedeno, zda byly hodnoty měřeny podle Rockwell C, Rockwell B, Vickers nebo jiné povolené stupnice; samotné označení „tvrdost“ je neúplné. Zaznamenejte identifikaci přístroje a stav jeho ověření, zejména pokud se výsledky používají pro přejímku. Metoda Jominy měří tvrdost ve vzrůstajících vzdálenostech od kaleného konce. Materials Education Foundation popisuje tuto odezvu závislou na vzdálenosti jako základ pro stanovení prokalitelnosti oceli. Uveďte referenční bod pro nulovou vzdálenost, přípravu měřicí strany a každé místo měření. Vzdálenosti musí obsahovat jednotky a musí být uvedeny podle skutečného měření, nikoli odvozeny z obecné šablony. Pokud byl povrch před zkoušením broušen nebo obráběn, zaznamenejte tloušťku odebrané vrstvy a směr opracování. Před jakoukoli vyhlazenou nebo proloženou křivkou uveďte surové naměřené hodnoty v tabulce. Užitečná tabulka obsahuje číslo zkušebního tělesa, vzdálenost od kaleného konce, hodnotu tvrdosti, stupnici tvrdosti, opakovaná měření, vypočtený průměr a poznámky. Pokud byly měřeny protilehlé strany nebo více měřicích drah, identifikujte každou dráhu. Nezakrývejte rozptyl uváděním pouze průměru. Křivka by měla zobrazovat tvrdost na svislé ose a vzdálenost od kaleného konce na vodorovné ose; v popisku musí být uvedeny jednotky, měřítko, identifikace zkušebního tělesa, norma zkoušky a stupnice tvrdosti. Pokud byla použita interpolace, proložení křivky nebo převod mezi stupnicemi tvrdosti, uveďte metodu a uchovejte původní hodnoty. Křivka znázorňuje odezvu tvrdosti vzniklou při zdokumentovaném průběhu čelního kalení. Sama o sobě neurčuje tvrdost v konkrétní výrobní součásti, nezaručuje určitou mikrostrukturu ani nepředpovídá chování po jiném kalení, při jiné velikosti průřezu nebo po jiném popouštění. Interpretaci ovlivňují chemické složení, velikost austenitického zrna, geometrie zkušebního tělesa, doba přenosu a podmínky kalení. Jediná hodnota tvrdosti, a to i hodnota naměřená na kaleném konci, nemůže nahradit záznam závislosti tvrdosti na vzdálenosti. Nakonec odděleně identifikujte kritérium přejímky a naměřený výsledek. ASTM A255-20 a ISO 642:2024 poskytují rámec zkoušky; o tom, zda křivka nebo tabulková hodnota vyhovuje, rozhoduje závazná specifikace materiálu, výkres, nákupní požadavek nebo dokument zákazníka. V protokolu musí být v příslušném případě uveden tento požadavek a jeho revize. Pokud není stanovena žádná mez přejímky, uveďte, že výsledek má popisný charakter, a nevymýšlejte minimální tvrdost, maximální vzdálenost, pořadí jakostí ani závěr o vyhovění či nevyhovění. Pod stejným sledovatelným číslem zkoušky uchovávejte původní soubor z přístroje, záznam o kalibraci, protokol o tepelném zpracování, případné fotografie zkušebního tělesa, surovou tabulku, vynesenou křivku, identifikaci obsluhy, datum zkoušky a odchylky. ## Omezení Jominyho metody Jominyho zkouška čelním ostřikem je řízené porovnání, nikoli zmenšená verze každého procesu kalení. Norma ASTM A255-20 definuje prokalitelnost jako „hloubku, do níž se ocel při zakalení zakalí“ a pro kvantitativní zkoušku čelním ostřikem stanovuje válcový zkušební vzorek o průměru 1 palec ([ASTM International, 2020](https://store.astm.org/a0255-20.html "ASTM International, 2020")). Norma ISO 642:2024 stanovuje zkušební těleso o průměru 25 mm a délce nejméně 100 mm ([International Organization for Standardization, 2024](https://www.iso.org/standard/85868.html "International Organization for Standardization, 2024")). Tyto rozměry, austenitizační zpracování, uspořádání vodního proudu a postup měření tvrdosti jsou součástí výsledku. Pokud se změní, může se změnit i odezva. Jominyho křivka proto odpovídá na přesně vymezenou otázku: jak se mění tvrdost se vzdáleností od jednoho konce standardního vzorku po stanovené tepelné historii? Neposkytuje jediné číslo nezávislé na geometrii, které by vyjadřovalo, „jak tvrdá“ ocel je. Ani nezaručuje, že se u součásti z výroby vytvoří stejný profil tvrdosti. ### Co může představovat jednorozměrné ochlazování Zkouška začíná ohřevem válcového vzorku na stanovenou austenitizační teplotu. Jeden konec je poté ochlazován vodním proudem, zatímco zbytek tyče chladne na vzduchu. University of Illinois popisuje tuto posloupnost jako základ zkoušky ([University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory, 2024](https://mtil.illinois.edu/tests/jomi "University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory, 2024")); University of Cambridge vysvětluje, že tím podél tyče vzniká spojitý rozsah rychlostí ochlazování ([University of Cambridge, 2012](https://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2012/Jominy/index.html "University of Cambridge, 2012")). V blízkosti ostřikovaného konce se teplo odvádí rychle. Ve větší vzdálenosti se teplo musí vést směrem k ochlazovanému konci a unikat z exponovaného povrchu, takže rychlost ochlazování postupně klesá. Toto uspořádání je užitečné, protože jediný vzorek zachycuje mnoho intenzit ochlazování. Výsledná křivka závislosti tvrdosti na vzdálenosti může ukázat, zda si daná jakost zachovává tvrdost martenzitu i ve větší vzdálenosti od ostřikovaného konce, kde je pravděpodobnější vznik transformačních produktů, jako jsou bainit nebo ferit a perlit. Zároveň ukazuje rozložení odezvy, nikoli pouze jednu hodnotu tvrdosti. Proto nelze nízkou tvrdost ve vzdálené poloze interpretovat jako důkaz, že ocel byla před kalením „měkká“; může znamenat, že místní rychlost ochlazování nebyla dostatečná k potlačení difuzní transformace. Jednorozměrné teplotní pole je aproximací. Skutečná součást chladne přes několik povrchů, může obsahovat rohy, otvory, osazení, drážky pro pera nebo kontaktní rozhraní a může být vystavena proměnlivému proudění v závislosti na orientaci. Její střed může zůstat horký, zatímco na povrchu již probíhá transformace. Tok tepla může být radiální, axiální nebo výrazně trojrozměrný. Jominyho tyč nemá žádné z těchto okrajových podmínek specifických pro součást. Zkouška také nereprodukuje přesnou historii ochlazování v oleji, polymeru, solance, plynu ani při přerušovaném kalení. Vodní proud směřovaný na jeden konec vytváří konkrétní okrajovou podmínku; nejde o univerzální náhradu vany, rozstřiku, stlačeného plynu nebo stupňovitého kalení. Křivka může při konstantním postupu porovnávat tavby, chemické složení a stav austenitického zrna, avšak přímé převedení vzdálenosti podél tyče na polohu v součásti vyžaduje tepelnou analýzu nebo validovanou korelaci. Chemické složení a velikost austenitického zrna mají zásadní význam. ASM uvádí oba faktory jako hlavní vlivy na prokalitelnost ([ASM International, 1990](https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/18/chapter-abstract/282065/Hardness-and-Hardenability-of-Steels-1 "ASM International, 1990")). Výsledek Jominyho zkoušky je proto citlivý také na předchozí zpracování vzorku, růst zrna během austenitizace a skutečné chemické složení oceli. Samotné označení jakosti tyto proměnné neodstraňuje. ### Citlivost na přípravu a měření Jominyho metoda soustřeďuje mnoho metalurgických rozhodnutí do zkoušky, která působí jednoduše. Vzorek musí mít stanovené rozměry a stav povrchu, musí být rovnoměrně ohřát, dosáhnout zamýšleného austenitického stavu a být bez prodlení přenesen do kalicího přípravku. Zpoždění, oduhličení, oxidace, nesprávná teplota pece nebo změněná doba výdrže mohou pozměnit transformační odezvu ještě před spuštěním vodního proudu. Stejně důležitá je příprava povrchu po zakalení. Hodnoty tvrdosti se obvykle měří ve vzrůstajících vzdálenostech od ostřikovaného konce na připravené rovné nebo obrobené měřicí ploše. Pokud broušení povrch přehřeje, pokud zůstane okuje nebo pokud je vtisk umístěn příliš blízko předchozího vtisku či hrany, nemusí naměřená hodnota reprezentovat vlastnosti základního materiálu. Záleží také na metodě měření: Rockwellovu, Vickersovu ani jinou stupnici nelze bez rozmyslu zaměňovat bez ohledu na požadavky normy a příslušné meze převodu. Malé chyby jsou zvláště patrné v blízkosti strmé části křivky. Drobná chyba v určení vzdálenosti může přiřadit hodnotu tvrdosti nesprávné poloze z hlediska ochlazování, zatímco rozptyl při měření vtisků může způsobit, že téměř vodorovná oblast bude vypadat jako klesající či stoupající. Uvedení pouze nejvyšší tvrdosti nebo pouze hodnoty v jedné vzdálenosti pomíjí rozložení, díky němuž je tato metoda užitečná. Materials Education Foundation popisuje zkoušku jako měření tvrdosti ve vzrůstajících vzdálenostech od ostřikovaného konce za účelem stanovení prokalitelnosti ([Materials Education Foundation, 2024](https://materialseducation.org/educators/matedu-modules/docs/Hardenability_of_Steel.pdf "Materials Education Foundation, 2024")). Více měření není nepovinnou ozdobou; představuje důkaz. Křivka rovněž vyžaduje kontext. Protokol by měl uvádět použitou normu, rozměry vzorku, podmínky austenitizace, kalicí médium a jeho uspořádání, stupnici tvrdosti, místa měření a případné odchylky od postupu. Porovnání křivky vytvořené podle ASTM A255-20 s křivkou vytvořenou podle ISO 642:2024 může být oprávněné pouze po ověření, že příslušné podmínky a konvence vykazování výsledků jsou rovnocenné. „Jominyho hodnota“ bez těchto informací je neúplný údaj. ### Kdy je zapotřebí jiná hodnoticí metoda Grossmanova analýza je vhodná tehdy, když se technická otázka týká vzájemného působení prokalitelnosti oceli a intenzity kalení. Kombinuje vlastní odezvu oceli s intenzitou ochlazování stanoveného kalicího prostředí, často vyjádřenou faktorem H, a umožňuje odhadnout tvrdost nebo hloubku transformace v konkrétní geometrii. Jominyho křivka popisuje odezvu podél vlastního zkušebního vzorku; Grossmanova analýza k ní přidává model kalicího procesu a geometrie. Nepřevádí výsledek Jominyho zkoušky na přímé měření součásti z výroby. Zkouška prokalitelnosti na vzduchu řeší jiný problém. U ocelí určených k zakalení v klidném nebo nuceně proudícím vzduchu může zkouška ochlazováním na vzduchu ukázat tvrdost a mikrostrukturu vzniklou při této dráze ochlazování. Její výsledek nelze zaměňovat s křivkou zkoušky čelním ostřikem vodou, protože vzorek prochází jinou tepelnou historií a má jiné podmínky přenosu tepla na povrchu. Volba metody by měla vycházet ze skutečného procesu. Procesní zkoušky jsou nezbytné tehdy, když výsledek může ovlivnit uspořádání vsázky v peci, doba přenosu, intenzita proudění, zakrytí, přípravky, řízení deformací nebo přerušení kalení. Zkouška s reprezentativními součástmi může odhalit vlivy, které standardní tyč zachytit nedokáže. I v takovém případě by se tvrdost měla měřit v místech vycházejících z konstrukčního požadavku a k rozlišení martenzitu od bainitu, feritu, perlitu nebo popuštěných struktur může být nutné metalografické vyšetření. U kritických součástí by kvalifikace měla být specifická pro danou součást. Klikový hřídel, ozubené kolo, hřídel nebo silná deska mohou vyžadovat termočlánky, profily tvrdosti, kontrolu mikrostruktury, měření zbytkových napětí nebo deformací a opakované kalení reprezentativní pro výrobu. Jominyho zkouška zůstává cenná pro porovnávání ocelí při společném postupu, představuje však důkaz o standardizované odezvě, nikoli výjimku z nutnosti validace. ## Zdroje 1. \[1\] ASTM International. [Standard Test Methods for Determining Hardenability of Steel](https://store.astm.org/a0255-20.html). ASTM International standard, 2020. [](/cs/wiki/tepeln%C3%A9-zpracov%C3%A1n%C3%AD/prokalitelnost-oceli-a-jominyho-zkou%C5%A1ka-%C4%8Deln%C3%ADm-kalen%C3%ADm#wiki-cite-ref-1) https://store.astm.org/a0255-20.html **Prokalitelnost stručně** Prokalitelnost Hloubka, do níž ocel po zakalení prokřehne Zkušební těleso ASTM Jominy Průměr 1 palec Zkušební těleso podle ISO 642:2024 Průměr 25 mm a délka nejméně 100 mm Hlavní výsledek Tvrdost v závislosti na vzdálenosti od kaleného konce [Zpět na Tepelné zpracování](/cs/wiki/tepelné-zpracování "Tepelné zpracování — Steel Wiki")