Tepelné zpracování „čtyři ohně“

1. Normalizace

Slovo „normalizace“ nevystihuje podstatu procesu. Přesněji řečeno, jedná se o proces homogenizace nebo zjemňování zrna, jehož cílem je dosáhnout konzistentního složení v celém dílu. Z tepelného hlediska je normalizace procesem ochlazování v klidu nebo ve větru po austenitizační ohřevné části. Obvykle se obrobek zahřeje na teplotu přibližně 55 °C nad kritický bod na fázovém diagramu Fe-Fe3C. Tento proces musí být zahřátý, aby se dosáhlo homogenní austenitické fáze. Skutečná použitá teplota závisí na složení oceli, ale obvykle se pohybuje kolem 870 °C. Vzhledem k inherentním vlastnostem lité oceli se normalizace obvykle provádí před obráběním ingotů a před kalením ocelových odlitků a výkovků. Oceli kalené kalením na vzduchu se neklasifikují jako normalizované oceli, protože nezískávají perlitickou mikrostrukturu typickou pro normalizované oceli.

2. Žíhání

Slovo žíhání představuje třídu, která označuje metodu úpravy ohřevem a udržováním na vhodné teplotě a následným ochlazováním vhodnou rychlostí, zejména za účelem změkčení kovu a zároveň dosažení dalších požadovaných vlastností nebo mikrostrukturálních změn. Mezi důvody žíhání patří mimo jiné zlepšená obrobitelnost, snadnější tváření za studena, zlepšené mechanické nebo elektrické vlastnosti a zvýšená rozměrová stabilita. U slitin na bázi železa se žíhání obvykle provádí nad horní kritickou teplotou, ale kombinace času a teploty se značně liší v teplotním rozsahu a rychlosti ochlazování v závislosti na složení oceli, jejím stavu a požadovaných výsledcích. Pokud se slovo žíhání používá bez kvalifikátoru, výchozím termínem je úplné žíhání. Pokud je jediným účelem odlehčení pnutí, označuje se proces jako žíhání pro odlehčení pnutí nebo žíhání pro odlehčení pnutí. Během úplného žíhání se ocel zahřeje na 90~180 °C nad A3 (hypoeutektoidní ocel) nebo A1 (hypereutektoidní ocel) a poté se pomalu ochlazuje, aby se materiál snadno řezal nebo ohýbal. Po úplném žíhání musí být rychlost ochlazování velmi pomalá, aby se vytvořil hrubý perlit. V procesu žíhání není pomalé ochlazování nutné, protože jakákoli rychlost ochlazování pod A1 povede k dosažení stejné mikrostruktury a tvrdosti.

3. Kalení

Kalení je rychlé ochlazování ocelových součástí z austenitizační nebo rozpouštěcí teploty, typicky z rozsahu 815 až 870 °C. Nerezová ocel a vysoce legovaná ocel lze kalit za účelem snížení množství karbidu existujícího v hranicích zrn nebo zlepšení distribuce feritu, ale u většiny ocelí, včetně uhlíkové oceli, nízkolegované oceli a nástrojové oceli, je kalení prováděno pro mikroskopické množství martenzitu. V tkáni se získá kontrolované množství martenzitu. Cílem je dosáhnout požadované mikrostruktury, tvrdosti, pevnosti nebo houževnatosti s co nejmenším potenciálem pro zbytkové napětí, deformaci a praskání. Schopnost kalicího činidla kalit ocel závisí na chladicích vlastnostech kalicího média. Kalící účinek závisí na složení oceli, typu kalicího činidla a podmínkách použití kalicího činidla. Klíčem k úspěchu kalení je také konstrukce a údržba kalicího systému.

4. Popouštění

Při tomto zpracování se předem kalená nebo normalizovaná ocel obvykle zahřívá na teplotu pod dolní kritickou teplotou a ochlazuje se mírnou rychlostí, zejména za účelem zvýšení plasticity a houževnatosti, ale také za účelem zvětšení velikosti zrn matrice. Popouštění oceli je opětovné ohřívání po kalení za účelem dosažení určité hodnoty mechanických vlastností a uvolnění kalicího napětí pro zajištění rozměrové stability. Popouštění je obvykle následováno kalením z horní kritické teploty.