Термічна обробка «чотири вогні»

1. Нормалізація

Слово «нормалізація» не характеризує природу процесу. Точніше, це процес гомогенізації або подрібнення зерна, призначений для забезпечення однорідності складу по всій деталі. З теплової точки зору, нормалізація – це процес охолодження в стані спокою або на вітрі після секції аустенітизуючого нагрівання. Як правило, заготовку нагрівають приблизно на 55°C вище критичної точки на фазовій діаграмі Fe-Fe3C. Цей процес необхідно нагрівати, щоб отримати однорідну аустенітну фазу. Фактична температура, що використовується, залежить від складу сталі, але зазвичай становить близько 870°C. Через притаманні властивості литої сталі, нормалізацію зазвичай проводять перед обробкою злитків та перед загартуванням сталевих виливків та поковок. Сталі, загартовані на повітрі, не класифікуються як нормалізовані сталі, оскільки вони не набувають перлітної мікроструктури, типової для нормалізованих сталей.

2. Відпал

Слово «відпал» являє собою клас, що стосується методу обробки, що полягає в нагріванні та витримці при відповідній температурі, а потім охолодженні з відповідною швидкістю, головним чином для пом'якшення металу, одночасно забезпечуючи інші бажані властивості або зміни мікроструктури. Причини відпалу включають покращену оброблюваність, легкість холодної обробки, покращені механічні або електричні властивості та підвищену стабільність розмірів, серед іншого. У сплавах на основі заліза відпал зазвичай проводиться вище верхньої критичної температури, але комбінація часу та температури значно варіюється в діапазоні температур та швидкості охолодження залежно від складу сталі, стану та бажаних результатів. Коли слово «відпал» використовується без уточнення, за замовчуванням використовується повний відпал. Коли єдиною метою є зняття напруги, процес називається відпалом для зняття напруги або відпалом для зняття напруги. Під час повного відпалу сталь нагрівають до 90~180°C вище A3 (гіпоевтектоїдна сталь) або A1 (запереевтектоїдна сталь), а потім повільно охолоджують, щоб матеріал було легко різати або згинати. Після повного відпалу швидкість охолодження має бути дуже повільною для отримання грубого перліту. У процесі відпалу повільне охолодження не є необхідним, оскільки будь-яка швидкість охолодження нижче A1 забезпечить таку ж мікроструктуру та твердість.

3. Гасіння

Гартування – це швидке охолодження сталевих деталей від температури аустенітизації або розчинення, зазвичай від 815 до 870°C. Нержавіючу та високолеговану сталь можна гартувати для зменшення карбіду, що існує на межі зерен, або для покращення розподілу фериту, але для більшості сталей, включаючи вуглецеву сталь, низьколеговану сталь та інструментальну сталь, гартування проводиться для отримання мікроскопічних контрольованих кількості мартенситу в тканині. Метою є отримання бажаної мікроструктури, твердості, міцності або в'язкості з якомога меншим потенціалом для залишкових напружень, деформації та розтріскування. Здатність гартуючого агента гартувати сталь залежить від охолоджувальних властивостей гартуючого середовища. Гартуючий ефект залежить від складу сталі, типу гартуючого агента та умов використання гартуючого агента. Конструкція та обслуговування гартуючої системи також є ключем до успіху гартування.

4. Загартування

При цій обробці попередньо загартовану або нормалізовану сталь зазвичай нагрівають до температури нижче нижньої критичної точки та охолоджують з помірною швидкістю, головним чином для підвищення пластичності та в'язкості, а також для збільшення розміру зерна матриці. Відпуск сталі - це повторний нагрів після гартування для отримання певного значення механічних властивостей та зняття гартівного напруження для забезпечення стабільності розмірів. Після відпуску зазвичай слідує гартування від верхньої критичної температури.