Štyri piliere sily: porozumenie žíhania, normalizácie, tvrdenia a zmierňovania tepelného spracovania

Žíhanie

Cieľom žíhania je zmäkčiť kov, zlepšiť jeho ťažnosť, zmierniť vnútorné napätia a vylepšiť jeho štruktúru zŕn. Často sa používa po procesoch, ako je práca, spracovanie alebo zváranie, ktoré opúšťajú kov tvrdo a krehké. Proces zahŕňa pomaly zahrievanie kovu na špecifickú vysokú teplotu, zvyčajne medzi 700 stupňami Celzia a 900 stupňov Celzia pre oceľ. Kov je držaný pri tejto teplote dostatočne dlho na to, aby sa stal rovnomerne horúcim a umožnil vnútorné zmeny. Je dôležité, že chladenie dochádza veľmi pomaly, zvyčajne vo vnútri chladiacej pece alebo zakopané v izolačnom materiáli, ako je piesok. Toto pomalé ochladenie umožňuje tvorbu a rásť nové zrná bez napätia, čo bráni tvorbe tvrdých a krehkých štruktúr. Výsledkom je výrazne mäkší kov, ktorý sa ľahšie pripája alebo sa vytvára so zvýšenou ťažnosťou a húževnatosťou, zníženým vnútorným napätím a rovnomernejšou štruktúrou zŕn. Bežné aplikácie zahŕňajú prípravu kovov za studena na ďalšie spracovanie, zmäkčenie častí na obrábanie, úľavu od stresu po zváraní alebo odlievaní a zlepšenie elektrických alebo magnetických vlastností v určitých zliatinách.

Normalizácia

Normalizácia vylepšuje veľkosť zŕn, zlepšuje mechanickú vlastnú jednotnosť, eliminuje hrubé štruktúry z procesov, ako je odlievanie alebo kovanie, a vytvára o niečo tvrdší a silnejší kov ako úplné žíhanie. Zdieľa podobnosti s žíhaním vo fáze zahrievania. Kov je zahrievaný nad jeho kritickou teplotou a dôkladne nasiaknutý. Definujúci rozdiel je metóda chladenia. Namiesto pomalého chladenia pecí sa kov odstráni z pece a nechá sa voľne ochladiť vo vzduchu. Táto rýchlejšia rýchlosť chladenia vzduchu v porovnaní s žíhaním vedie k jemnejšej, rovnomernejšej štruktúre zŕn v oceliach, ktorá zvyčajne tvorí jemný perlit. Výsledky zahŕňajú jemnejšiu a konzistentnejšiu veľkosť zŕn, mierne vyššiu pevnosť a tvrdosť ako žíhanie, zlepšenú machinabilitu v stavebnom alebo sfalovanom stave, dobrú rozmerovú stabilitu a predvídateľné vlastnosti. Normalizácia sa často používa na vylepšenie štruktúry obilia odliatkov alebo výkov, homogenizuje mikroštruktúry po práci v horúcom horúcom zariadení, zlepšenie machináovateľnosti v oceliach stredne uhlíkov, slúži ako konečné ošetrenie štrukturálnych komponentov, ktoré si vyžadujú pevnosť a húževnatosť alebo pripravujú oceľ na následné stvrdnutie.

Vytvrdenie (zhasnutie)

Vytvrdenie, známe tiež ako ochladenie, sa zameriava výlučne na dosiahnutie maximálnej tvrdosti povrchu a odolnosti proti opotrebeniu. To však prichádza za cenu extrémnej krehkosti. Proces zahŕňa zahrievanie kovu na jeho austenitizujúcu teplotu a jeho namáčanie. Kritickým krokom je rýchle chladenie alebo ochladenie. Kovový kov je rýchlo ponorený do média, ako je voda, olej, polymérny roztok alebo vzduch. Výber média závisí od požadovanej rýchlosti chladenia a tvrdosti kovu. Toto rýchle chladenie zachytáva atómy uhlíka, čo núti transformáciu na veľmi tvrdú, ale vysoko napätú a krehkú štruktúru nazývanú martenzit v ocerách. Výsledné vlastnosti sú veľmi vysoká tvrdosť a vynikajúca odolnosť proti opotrebeniu, ale aj extrémna krehkosť a vysoké vnútorné napätia. V dôsledku toho sú tvrdené časti takmer vždy príliš krehké na praktické použitie a musia podstúpiť temperovanie. Vytvrdenie je nevyhnutné pre aplikácie požadujúce vysoký odpor oderu, ako sú rezné nástroje, komponenty ložiska, prevodové stupne a dosky na nosenie.

Temperovanie

Temperovanie je nevyhnutným procesom sledovania na kalenie. Jeho účelom je znížiť krehkosť, ktorá je spojená s tvrdým kovom, zmierňuje vnútorné namáhanie, zlepšila húževnatosť a ťažnosť a dosiahla špecifickú rovnováhu medzi silou a húževnatosťou. Zahŕňa to obetovanie niektorých maximálnych tvrdostí získaných počas ochladenia. Tvrdená časť sa zohrieva na teplotu významne pod nižšiu kritickú teplotu, zvyčajne medzi 150 stupňami Celzia a 650 stupňov Celzia. Udržiava sa pri tejto teplote na určený čas a potom sa ochladí, zvyčajne vo vzduchu. Teplota temperovania je primárnym faktorom regulujúcim konečné vlastnosti. Zahrievanie umožňuje mierne rozptýliť atómy uhlíka, vytvára jemné karbidy v temperovanej martenzitovej matrici, zmierňuje stres a znižuje krehkosť. Vyššie teploty temperovania vedú k nižšej tvrdosti, ale väčšej húževnatosti a ťažnosti. Inžinieri vyberú teplotu temperovania, aby sa dosiahla požadovaná bilancia nehnuteľností pre aplikáciu. Nízke teploty si zachovávajú vysokú tvrdosť pre nástroje, stredné teploty poskytujú dobré pružinové vlastnosti a vysoké teploty poskytujú vysokú húževnatosť pre štrukturálne časti, ako sú hriadele a prevody. Temperovanie je povinné po kalipovaní prakticky pre všetky oceľové komponenty, aby boli použiteľné.