Termička obrada "četiri vatre"

1. Normalizacija

Riječ "normalizacija" ne karakterizira prirodu procesa. Preciznije, to je proces homogenizacije ili pročišćavanja zrna osmišljen da učini sastav ujednačenim u cijelom dijelu. Sa termičke tačke gledišta, normalizacija je proces hlađenja u mirovanju ili na povjetarcu nakon austenitizirajućeg dijela zagrijavanja. Tipično, radni komad se zagrijava na oko 55°C iznad kritične tačke na faznom dijagramu Fe-Fe3C. Ovaj proces se mora zagrijati da bi se dobila homogena austenitna faza. Stvarna korištena temperatura zavisi od sastava čelika, ali je obično oko 870°C. Zbog inherentnih svojstava lijevanog čelika, normalizacija se obično izvodi prije obrade ingota i prije kaljenja čeličnih odljevaka i otkovaka. Čelici kaljeni kaljenjem na zraku ne klasificiraju se kao normalizirani čelici jer ne dobijaju perlitnu mikrostrukturu tipičnu za normalizirane čelike.

2. Žarenje

Riječ žarenje predstavlja klasu koja se odnosi na metodu obrade zagrijavanjem i držanjem na odgovarajućoj temperaturi, a zatim hlađenjem odgovarajućom brzinom, uglavnom radi omekšavanja metala uz istovremeno postizanje drugih željenih svojstava ili mikrostrukturnih promjena. Razlozi za žarenje uključuju poboljšanu obradivost, lakoću hladne obrade, poboljšana mehanička ili električna svojstva i povećanu dimenzionalnu stabilnost, između ostalog. Kod legura na bazi željeza, žarenje se obično izvodi iznad gornje kritične temperature, ali kombinacija vremena i temperature uveliko varira u temperaturnom rasponu i brzini hlađenja, ovisno o sastavu čelika, stanju i željenim rezultatima. Kada se riječ žarenje koristi bez kvalifikatora, podrazumijeva se potpuno žarenje. Kada je ublažavanje napona jedina svrha, proces se naziva ublažavanje napona ili žarenje za ublažavanje napona. Tokom potpunog žarenja, čelik se zagrijava na 90~180°C iznad A3 (hipoeutektoidni čelik) ili A1 (hipereutektoidni čelik), a zatim se polako hladi kako bi se materijal lakše rezao ili savijao. Kada je potpuno žareno, brzina hlađenja mora biti vrlo spora da bi se dobio grubi perlit. U procesu žarenja, sporo hlađenje nije potrebno, jer će svaka brzina hlađenja ispod A1 postići istu mikrostrukturu i tvrdoću.

3. Kaljenje

Kaljenje je brzo hlađenje čeličnih dijelova sa temperature austenitizacije ili rastvaranja, obično iz raspona od 815 do 870°C. Nehrđajući čelik i visokolegirani čelik mogu se kaliti kako bi se smanjio karbid koji postoji na granici zrna ili poboljšala raspodjela ferita, ali za većinu čelika, uključujući ugljični čelik, niskolegirani čelik i alatni čelik, kaljenje se koristi za mikroskopske količine martenzita koje se dobijaju u tkivu. Cilj je dobiti željenu mikrostrukturu, tvrdoću, čvrstoću ili žilavost uz što manji potencijal za zaostale napone, deformacije i pucanje. Sposobnost sredstva za kaljenje da očvrsne čelik ovisi o svojstvima hlađenja medija za kaljenje. Učinak kaljenja ovisi o sastavu čelika, vrsti sredstva za kaljenje i uvjetima upotrebe sredstva za kaljenje. Dizajn i održavanje sistema za kaljenje također su ključ uspjeha kaljenja.

4. Kaljenje

U ovom tretmanu, prethodno kaljeni ili normalizirani čelik se obično zagrijava na temperaturu ispod donje kritične tačke i hladi umjerenom brzinom, uglavnom radi povećanja plastičnosti i žilavosti, ali i radi povećanja veličine zrna matrice. Otpuštanje čelika je ponovno zagrijavanje nakon kaljenja kako bi se dobila određena vrijednost mehaničkih svojstava i oslobodilo napona kaljenja kako bi se osigurala dimenzionalna stabilnost. Nakon otpuštanja obično slijedi kaljenje s gornje kritične temperature.