Tri kategorije termičke obrade metala

Procesi termičke obrade metala mogu se grubo podijeliti u tri kategorije: ukupna termička obrada, površinska termička obrada i hemijska termička obrada. Ovisno o mediju za zagrijavanje, temperaturi zagrijavanja i metodi hlađenja, svaka kategorija se može podijeliti na nekoliko različitih procesa termičke obrade. Korištenjem različitih procesa termičke obrade, isti metal može dobiti različite strukture i stoga imati različita svojstva. Čelik je najčešće korišteni metal u industriji, a mikrostruktura čelika je ujedno i najsloženija, tako da postoji mnogo vrsta procesa termičke obrade čelika.

Ukupna termička obrada je proces termičke obrade metala koji zagrijava radni komad u cjelini, a zatim ga hladi odgovarajućom brzinom kako bi se promijenila njegova ukupna mehanička svojstva. Ukupna termička obrada čelika uglavnom uključuje četiri osnovna procesa: žarenje, normalizaciju, kaljenje i otpuštanje.

1. Žarenje

Žarenje je zagrijavanje radnog komada na odgovarajuću temperaturu, usvajanje različitih vremena zadržavanja u zavisnosti od materijala i veličine radnog komada, a zatim njegovo polako hlađenje. Svrha je da se unutrašnja struktura metala dostigne ili približi ravnotežnom stanju, ili da se oslobodi unutrašnjeg napona nastalog u prethodnom procesu. Postižu se dobre performanse procesa i performanse u radu, ili se struktura priprema za dalje kaljenje.

2. Normalizacija

Normalizacija ili normalizacija je zagrijavanje obratka na odgovarajuću temperaturu, a zatim njegovo hlađenje na zraku. Učinak normalizacije sličan je žarenju, osim što je dobivena struktura finija. Često se koristi za poboljšanje performansi rezanja materijala, a ponekad se koristi i za ispunjavanje određenih zahtjeva. Ne visoki dijelovi kao završna termička obrada.

3. Kaljenje

Kaljenje je zagrijavanje i održavanje radnog komada, a zatim brzo hlađenje u mediju za kaljenje kao što su voda, ulje ili drugi neorganski rastvori soli, organski vodeni rastvori.

4. Kaljenje

Nakon kaljenja, čelik postaje tvrd, ali istovremeno postaje i krhak. Kako bi se smanjila krhkost čeličnih dijelova, kaljeni čelični dijelovi se drže na odgovarajućoj temperaturi iznad sobne temperature i ispod 650°C tokom dužeg vremena, a zatim se hlade. Ovaj proces se naziva popuštanje. Žarenje, normalizacija, kaljenje i popuštanje su "četiri vatre" u ukupnoj termičkoj obradi. Među njima, kaljenje i popuštanje su usko povezani i često se koriste zajedno te su neophodni.

„Četiri vatre“ su razvile različite procese termičke obrade s različitim temperaturama zagrijavanja i metodama hlađenja. Da bi se postigla određena čvrstoća i žilavost, proces kombinovanja kaljenja i otpuštanja na visokim temperaturama naziva se kaljenje i otpuštanje. Nakon što se neke legure kale da bi se formirao prezasićeni čvrsti rastvor, drže se na sobnoj temperaturi ili nešto višoj temperaturi duži vremenski period kako bi se poboljšala tvrdoća, čvrstoća ili elektromagnetna svojstva legure. Ovaj proces termičke obrade naziva se starenje.

Metoda efikasnog i bliskog kombinovanja obrade pritiskom, deformacijom i termičkom obradom radi postizanja dobre čvrstoće i žilavosti obratka naziva se deformacijska termička obrada; termička obrada izvedena u atmosferi negativnog pritiska ili vakuumu naziva se vakuumska termička obrada, koja ne samo da omogućava da obratak ne oksidira ili dekarburizira, već da površina obrađenog obratka ostane glatka i čista, poboljšavajući performanse obratka. Također se može hemijski termički obraditi penetrirajućim sredstvom.

Trenutno, s rastućom zrelošću laserske i plazma tehnologije, ove dvije tehnologije se koriste za nanošenje sloja drugih premaza otpornih na habanje, koroziju ili toplinu na površinu običnih čeličnih komada kako bi se promijenila površinska svojstva originalnog komada. Ova nova tehnika naziva se modifikacija površine.