Toplinska obrada "četiri vatre"

1. Normalizacija

Riječ „normalizacija“ ne karakterizira prirodu procesa. Preciznije, to je proces homogenizacije ili pročišćavanja zrna osmišljen kako bi sastav bio ujednačen u cijelom dijelu. S toplinskog gledišta, normalizacija je proces hlađenja u mirovanju ili na vjetru nakon austenitizirajućeg dijela zagrijavanja. Tipično, obradak se zagrijava na oko 55 °C iznad kritične točke na faznom dijagramu Fe-Fe3C. Ovaj proces se mora zagrijati kako bi se dobila homogena austenitna faza. Stvarna korištena temperatura ovisi o sastavu čelika, ali je obično oko 870 °C. Zbog inherentnih svojstava lijevanog čelika, normalizacija se obično provodi prije obrade ingota i prije kaljenja čeličnih odljevaka i otkovaka. Čelici kaljeni kaljenjem na zraku ne klasificiraju se kao normalizirani čelici jer ne dobivaju 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 dimenzijsku stabilnost, između ostalog. Kod legura na bazi željeza, žarenje se obično provodi iznad gornje kritične temperature, ali kombinacija vremena i temperature uvelike varira u rasponu temperatura i brzini hlađenja, ovisno o sastavu čelika, stanju i željenim rezultatima. Kada se riječ žarenje koristi bez kvalifikatora, zadano je potpuno žarenje. Kada je ublažavanje naprezanja jedina svrha, proces se naziva ublažavanjem naprezanja ili žarenjem za ublažavanje naprezanja. Tijekom 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. Prilikom potpunog žarenja, brzina hlađenja mora biti vrlo spora kako 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 s ​​temperature austenitizacije ili otapanja, 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 je za mikroskopske količine. U tkivu se dobiva kontrolirana količina martenzita. Cilj je postići željenu mikrostrukturu, tvrdoću, čvrstoću ili žilavost uz što manji potencijal za zaostalo naprezanje, deformaciju 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 sustava za kaljenje također su ključ uspjeha kaljenja.

4. Kaljenje

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