Dva procesa toplinske obrade metala

Proces toplinske obrade metala općenito uključuje tri procesa: zagrijavanje, izolaciju i hlađenje. Ponekad postoje samo dva procesa: zagrijavanje i hlađenje. Ti su procesi međusobno povezani i ne mogu se prekidati.

1. Grijanje

Zagrijavanje je jedan od važnih procesa toplinske obrade. Postoje mnoge metode zagrijavanja za toplinsku obradu metala. Prva je bila korištenje drvenog ugljena i ugljena kao izvora topline, a zatim korištenje tekućih i plinovitih goriva. Primjena električne energije olakšava upravljanje grijanjem i ne zagađuje okoliš. Ovi izvori topline mogu se koristiti za izravno zagrijavanje ili neizravno zagrijavanje putem rastaljene soli ili metala, ili čak plutajućih čestica.

Kada se metal zagrijava, obradak je izložen zraku, te često dolazi do oksidacije i dekarburizacije (tj. smanjuje se sadržaj ugljika na površini čeličnog dijela), što ima vrlo negativan utjecaj na površinska svojstva dijelova nakon toplinske obrade. Stoga se metali obično trebaju zagrijavati u kontroliranoj atmosferi ili zaštitnoj atmosferi, u rastaljenoj soli i u vakuumu. Zaštitno zagrijavanje može se provesti i metodama premazivanja ili pakiranja.

Temperatura zagrijavanja jedan je od važnih procesnih parametara toplinske obrade. Odabir i kontrola temperature zagrijavanja glavni je faktor za osiguranje kvalitete toplinske obrade. Temperatura zagrijavanja varira ovisno o metalnom materijalu koji se obrađuje i namjeni toplinske obrade, ali se općenito zagrijava iznad određene karakteristične temperature transformacije kako bi se dobila visokotemperaturna struktura. Osim toga, transformacija zahtijeva određeno vrijeme. Stoga, kada površina metalnog obratka dosegne potrebnu temperaturu zagrijavanja, mora se održavati na toj temperaturi određeno vrijeme kako bi se unutarnja i vanjska temperatura ujednačile i kako bi transformacija mikrostrukture bila potpuna. To se vrijeme naziva vrijeme zadržavanja. Kod korištenja zagrijavanja visoke gustoće energije i površinske toplinske obrade, brzina zagrijavanja je izuzetno velika i općenito nema vremena zadržavanja, dok je vrijeme zadržavanja za kemijsku toplinsku obradu često dulje.

2. Hlađenje

Hlađenje je također neizostavan korak u procesu toplinske obrade. Metode hlađenja razlikuju se ovisno o procesu, uglavnom kontrolirajući brzinu hlađenja. Općenito, žarenje ima najsporiju brzinu hlađenja, normalizacija ima bržu brzinu hlađenja, a kaljenje ima bržu brzinu hlađenja. Međutim, postoje različiti zahtjevi zbog različitih vrsta čelika. Na primjer, čelik kaljen na zraku može se kaliti istom brzinom hlađenja kao i normalizacija.