Lämpökäsittely "neljä tulta"

1. Normalisointi

Sana ”normalisointi” ei kuvaa prosessin luonnetta. Tarkemmin sanottuna se on homogenisointi- tai raekoonparannusprosessi, jonka tarkoituksena on tehdä koostumuksesta tasainen koko kappaleessa. Lämmön kannalta normalisointi on jäähdytysprosessi, jossa kappale jäähdytetään tyynessä tai tuulessa austenisoivan lämmitysvaiheen jälkeen. Tyypillisesti työkappale lämmitetään noin 55 °C:een Fe-Fe3C-faasidiagrammin kriittisen pisteen yläpuolelle. Tämä prosessi on lämmitettävä homogeenisen austeniittifaasin aikaansaamiseksi. Käytetty lämpötila riippuu teräksen koostumuksesta, mutta on yleensä noin 870 °C. Valetun teräksen luontaisten ominaisuuksien vuoksi normalisointi suoritetaan yleensä ennen harkon työstöä ja ennen teräsvalujen ja -takeiden karkaisua. Ilmasammutuskarkaistuja teräksiä ei luokitella normalisoiduiksi teräksiksi, koska ne eivät saavuta normalisoiduille teräksille tyypillistä perliittistä mikrorakennetta.

2. Hehkutus

Sana hehkutus viittaa käsittelymenetelmään, jossa terästä kuumennetaan ja pidetään sopivassa lämpötilassa ja sitten jäähdytetään sopivalla nopeudella pääasiassa metallin pehmentämiseksi samalla, kun saadaan aikaan muita haluttuja ominaisuuksia tai mikrorakenteellisia muutoksia. Hehkutuksen syitä ovat muun muassa parempi työstettävyys, kylmämuokkauksen helppous, parantuneet mekaaniset tai sähköiset ominaisuudet ja parempi mittapysyvyys. Rautapohjaisissa seoksissa hehkutus suoritetaan yleensä ylimmän kriittisen lämpötilan yläpuolella, mutta aika-lämpötila-yhdistelmä vaihtelee suuresti lämpötila-alueella ja jäähdytysnopeudella teräksen koostumuksesta, tilasta ja halutuista tuloksista riippuen. Kun sanaa hehkutus käytetään ilman tarkennetta, oletusarvo on täysi hehkutus. Kun jännityksenpoisto on ainoa tarkoitus, prosessia kutsutaan jännityksenpoistoksi tai jännityksenpoistohehkutukseksi. Täydellisen hehkutuksen aikana teräs kuumennetaan 90–180 °C:een A3- (hypoeutektoiditeräs) tai A1- (hypereutektoiditeräs) lämpötilan yläpuolelle ja jäähdytetään sitten hitaasti, jotta materiaalia on helppo leikata tai taivuttaa. Täysin hehkutuksen jälkeen jäähdytysnopeuden on oltava erittäin hidas karkean perliitin tuottamiseksi. Hehkutusprosessissa hidas jäähdytys ei ole tarpeen, koska kaikki alle A1:n jäähdytysnopeudet antavat saman mikrorakenteen ja kovuuden.

3. Sammutus

Sammutus on teräsosien nopeaa jäähdytystä austenitointi- tai liuotuslämpötilasta, tyypillisesti 815–870 °C:n alueelta. Ruostumatonta terästä ja runsasseosteista terästä voidaan sammuttaa raerajalla olevan kovametallin vähentämiseksi tai ferriitin jakautumisen parantamiseksi, mutta useimmille teräksille, mukaan lukien hiiliteräs, niukkaseosteinen teräs ja työkaluteräs, sammutus on mikroskooppista. Kudoksesta saadaan kontrolloitu määrä martensiittia. Tavoitteena on saavuttaa haluttu mikrorakenne, kovuus, lujuus tai sitkeys mahdollisimman pienellä jäännösjännityksen, muodonmuutoksen ja halkeilun potentiaalilla. Sammutusaineen kyky kovettaa terästä riippuu sammutusväliaineen jäähdytysominaisuuksista. Sammutusvaikutus riippuu teräksen koostumuksesta, sammutusaineen tyypistä ja sammutusaineen käyttöolosuhteista. Sammutusjärjestelmän suunnittelu ja huolto ovat myös avainasemassa sammutuksen onnistumisessa.

4. Karkaisu

Tässä käsittelyssä aiemmin karkaistu tai normalisoitu teräs kuumennetaan yleensä alemman kriittisen pisteen alapuolelle ja jäähdytetään kohtuullisella nopeudella pääasiassa plastisuuden ja sitkeyden lisäämiseksi, mutta myös matriisin raekoon kasvattamiseksi. Teräksen päästö on uudelleenlämmittämistä karkaisun jälkeen tietyn mekaanisten ominaisuuksien saavuttamiseksi ja sammutusjännityksen vapauttamiseksi mittapysyvyyden varmistamiseksi. Päästöä seuraa yleensä sammutus ylemmästä kriittisestä lämpötilasta.