Obróbka cieplna „cztery płomienie”

1. Normalizacja

Słowo „normalizacja” nie charakteryzuje natury procesu. Dokładniej, jest to proces homogenizacji lub rozdrobnienia ziarna, mający na celu zapewnienie jednolitego składu w całej części. Z punktu widzenia termicznego, normalizacja to proces chłodzenia w bezruchu lub na wolnym powietrzu po sekcji nagrzewania austenitycznego. Zazwyczaj przedmiot obrabiany jest podgrzewany do temperatury około 55°C powyżej punktu krytycznego na wykresie fazowym Fe-Fe3C. Proces ten wymaga podgrzania, aby uzyskać jednorodną fazę austenitu. Rzeczywista temperatura zależy od składu stali, ale zazwyczaj wynosi około 870°C. Ze względu na naturalne właściwości staliwa, normalizacja jest zazwyczaj przeprowadzana przed obróbką wlewków oraz przed hartowaniem odlewów i odkuwek stalowych. Stale hartowane w powietrzu nie są klasyfikowane jako stale normalizowane, ponieważ nie uzyskują mikrostruktury perlitycznej typowej dla stali normalizowanych.

2. Wyżarzanie

Termin „wyżarzanie” odnosi się do metody obróbki polegającej na nagrzewaniu i utrzymywaniu w odpowiedniej temperaturze, a następnie chłodzeniu z odpowiednią szybkością, głównie w celu zmiękczenia metalu przy jednoczesnym uzyskaniu innych pożądanych właściwości lub zmian mikrostrukturalnych. Powody wyżarzania obejmują między innymi poprawę skrawalności, łatwość obróbki plastycznej na zimno, poprawę właściwości mechanicznych lub elektrycznych oraz zwiększoną stabilność wymiarową. W stopach na bazie żelaza wyżarzanie jest zwykle przeprowadzane powyżej górnej temperatury krytycznej, ale kombinacja czasu i temperatury różni się znacznie w zakresie temperatur i szybkości chłodzenia, w zależności od składu stali, stanu i pożądanych rezultatów. Gdy termin „wyżarzanie” jest używany bez określenia, domyślnie jest to wyżarzanie zupełne. Gdy jedynym celem jest odprężanie, proces określa się jako odprężanie lub wyżarzanie odprężające. Podczas wyżarzania zupełnego stal jest nagrzewana do temperatury 90–180°C powyżej temperatury A3 (stal podeutektoidalna) lub A1 (stal nadeutektoidalna), a następnie powoli schładzana, aby ułatwić cięcie lub gięcie materiału. Po pełnym wyżarzeniu, szybkość chłodzenia musi być bardzo niska, aby uzyskać gruby perlit. W procesie wyżarzania powolne chłodzenie nie jest konieczne, ponieważ każda szybkość chłodzenia poniżej A1 pozwoli uzyskać tę samą mikrostrukturę i twardość.

3. Hartowanie

Hartowanie to szybkie chłodzenie części stalowych z temperatury austenityzacji lub przesycania, zwykle z zakresu od 815 do 870°C. Stale nierdzewne i wysokostopowe można hartować w celu zmniejszenia węglika występującego w granicy ziaren lub w celu poprawy rozkładu ferrytu, ale w przypadku większości stali, w tym stali węglowej, stali niskostopowej i stali narzędziowej, hartowanie jest stosowane w celu uzyskania mikroskopijnej Kontrolowana ilość martenzytu jest uzyskiwana w tkance. Celem jest uzyskanie pożądanej mikrostruktury, twardości, wytrzymałości lub udarności przy jak najmniejszym potencjale naprężeń szczątkowych, odkształceń i pęknięć. Zdolność środka hartującego do utwardzania stali zależy od właściwości chłodzących ośrodka hartującego. Efekt hartowania zależy od składu stali, rodzaju środka hartującego i warunków stosowania środka hartującego. Kluczem do sukcesu hartowania jest również konstrukcja i konserwacja systemu hartowania.

4. Hartowanie

W tym procesie, uprzednio zahartowana lub normalizowana stal jest zazwyczaj podgrzewana do temperatury poniżej dolnej temperatury krytycznej i schładzana z umiarkowaną szybkością, głównie w celu zwiększenia plastyczności i wytrzymałości, ale także w celu zwiększenia wielkości ziarna osnowy. Odpuszczanie stali to ponowne nagrzewanie po hartowaniu w celu uzyskania określonych właściwości mechanicznych i uwolnienia naprężeń hartowniczych, co zapewnia stabilność wymiarową. Po odpuszczaniu zazwyczaj następuje hartowanie od górnej temperatury krytycznej.