Hensikten med varmebehandling er å forbedre de mekaniske egenskapene til stålrør og presisjonsstålrør, eliminere restspenninger og forbedre bearbeidbarheten til stålmetaller. Avhengig av de spesifikke målene, kan varmebehandlingsprosesser grovt klassifiseres i to kategorier: forberedende varmebehandling og endelig varmebehandling.
Forberedende varmebehandling
Målet med forberedende varmebehandling er å forbedre bearbeidbarheten, eliminere indre påkjenninger og forberede en gunstig metallurgisk struktur for endelig varmebehandling. Prosessene som er involvert inkluderer gløding, normalisering, aldring og bråkjøling og temperering.
(1) Gløding og normalisering
Gløding og normalisering påføres varmbearbeidede emner. Karbonstål og legert stål med et karboninnhold større enn 0,5 % glødes ofte for å redusere hardheten og lette skjæringen. Motsatt gjennomgår de med et karboninnhold under 0.5 % normalisering for å unngå overdreven mykhet som kan føre til at verktøyet fester seg under skjæring. Gløding og normalisering foredler også kornstrukturer, homogeniserer mikrostrukturer og forbereder materialet for påfølgende varmebehandlinger. Disse prosessene utføres vanligvis etter emnefremstilling og før grovbearbeiding.
(2) Aldringsbehandling
Aldringsbehandling brukes først og fremst for å eliminere indre spenninger som genereres under produksjon og maskinering av emner. For deler som krever generell presisjon, er en enkelt aldringsbehandling før etterbehandling tilstrekkelig for å unngå overdreven transport. For deler med høyere presisjonskrav (som boksen til en koordinatboremaskin), kan det imidlertid være nødvendig med to eller flere aldringsbehandlinger. Enkle deler krever vanligvis ikke aldringsbehandling.
Bortsett fra støpegods, gjennomgår presisjonsdeler med dårlig stivhet (f.eks. presisjonsblyskruer) ofte flere aldringsbehandlinger mellom grov- og halvbearbeiding for å eliminere indre påkjenninger og stabilisere prosesseringsnøyaktigheten. Noen aksiale deler krever også aldringsbehandling etter retting.
(3) Herding og temperering
Slokking og temperering innebærer bråkjøling etterfulgt av høytemperaturtempering. Denne prosessen gir en jevn og finkornet herdet sorbittstruktur, som forbereder materialet for redusert deformasjon under etterfølgende overflatekjøling og nitrering. Dermed kan bråkjøling og temperering også tjene som forberedende varmebehandling.
På grunn av sine utmerkede omfattende mekaniske egenskaper, kan bråkjøling og temperering også brukes som den endelige varmebehandlingen for deler med moderate krav til hardhet og slitestyrke.
Avsluttende varmebehandling
Målet med den endelige varmebehandlingen er å forbedre mekaniske egenskaper som hardhet, slitestyrke og styrke.
(1) Slokking
Bråkjøling kan være overflateslukking eller gjennom bråkjøling. Overflateslukking er mye brukt på grunn av minimal deformasjon, oksidasjon og avkulling. Den gir høy ytre styrke, god slitestyrke og opprettholder god indre seighet og slagfasthet. For å forbedre de mekaniske egenskapene til overflatekjølte deler, utføres ofte forberedende varmebehandlinger som bråkjøling og herding eller normalisering på forhånd. Den typiske prosessflyten er: skjæring → smiing → normalisering (eller gløding) → grovbearbeiding → bråkjøling og herding → halvfabrikata → overflatebrøling → ferdigbearbeiding.
(2) Karburering og bråkjøling
Karburering og bråkjøling er egnet for lavkarbon- og lavlegerte stål. Denne prosessen øker karboninnholdet i delens overflate, noe som resulterer i høy overflatehardhet etter bråkjøling, mens kjernen beholder moderat styrke, høy seighet og plastisitet. Karburering kan være enten hel eller delvis, hvor sistnevnte krever anti-karboniserende tiltak (f.eks. kobberbelegg eller anti-karburiserende belegg) for ikke-karburerte områder. På grunn av betydelig deformasjon og en karbureringsdybde typisk mellom 0.5 og 2 mm, er karbureringsprosessen vanligvis planlagt mellom halv- og ferdigbearbeiding.
Den typiske prosessflyten er: skjæring → smiing → normalisering → grov- og halvbearbeiding → karburering og bråkjøling → ferdigbearbeiding.
Når den ikke-karburerte delen av en delvis karburert del forstørres for å tillate fjerning av overflødige karburerte lag, bør dette fjerningstrinnet skje etter karburering, men før bråkjøling.
(3) Nitrering
Nitrering innebærer å infiltrere nitrogenatomer inn i metalloverflaten for å danne et lag med nitrogenforbindelser. Det nitrerte laget forbedrer delens overflatehardhet, slitestyrke, utmattelsesstyrke og korrosjonsbestandighet. Siden nitrering fungerer ved lave temperaturer med minimal deformasjon og produserer et tynt lag (vanligvis ikke mer enn 0.6-0.7 mm), bør nitreringsprosessen planlegges så sent som mulig. For å minimere deformasjon under nitrering, utføres en stressavlastende høytemperaturtempering vanligvis etter kutting.
