Svrha termičke obrade je poboljšati mehanička svojstva čeličnih cijevi i preciznih čeličnih cijevi, eliminirati zaostala naprezanja i poboljšati obradivost čeličnih metala. Ovisno o specifičnim ciljevima, procesi toplinske obrade mogu se široko klasificirati u dvije kategorije: pripremna toplinska obrada i finalna toplinska obrada.
Pripremna toplinska obrada
Cilj pripremne termičke obrade je poboljšanje obradivosti, eliminisanje unutrašnjih naprezanja i priprema povoljne metalurške strukture za finalnu termičku obradu. Uključeni procesi uključuju žarenje, normalizaciju, starenje i kaljenje i kaljenje.
(1) Žarenje i normalizacija
Žarenje i normalizacija se primjenjuju na vruće obrađene blanke. Ugljični čelici i legirani čelici sa sadržajem ugljika većim od 0.5% često se žare kako bi se smanjila njihova tvrdoća i olakšalo rezanje. Suprotno tome, oni sa sadržajem ugljenika ispod 0.5% prolaze kroz normalizaciju kako bi se izbjegla pretjerana mekoća koja može dovesti do zalijepljenja alata tokom rezanja. Žarenje i normalizacija također rafiniraju zrnaste strukture, homogeniziraju mikrostrukture i pripremaju materijal za naknadne toplinske obrade. Ovi se procesi obično izvode nakon izrade blanka i prije grube obrade.
(2) Tretman starenja
Tretman starenjem se prvenstveno koristi za eliminaciju unutrašnjih naprezanja nastalih tokom proizvodnje i obrade prazne ploče. Za dijelove koji zahtijevaju opću preciznost, dovoljan je jedan tretman starenja prije završne obrade kako bi se izbjegao pretjerani transport. Međutim, za dijelove s većim zahtjevima za preciznošću (kao što je kutija mašine za koordinatno bušenje), mogu biti potrebna dva ili više tretmana starenja. Jednostavni dijelovi općenito ne zahtijevaju tretman starenjem.
Osim odljevaka, precizni dijelovi sa slabom krutošću (npr. precizni olovni vijci) često prolaze kroz višestruke tretmane starenja između grube i poluzavršne obrade kako bi se eliminisala unutrašnja naprezanja i stabilizirala točnost obrade. Neki aksijalni dijelovi također zahtijevaju tretman starenja nakon ispravljanja.
(3) Kaljenje i kaljenje
Kaljenje i kaljenje uključuje kaljenje nakon čega slijedi kaljenje na visokim temperaturama. Ovaj proces daje jednoliku i fino zrnatu strukturu kaljenog sorbita, pripremajući materijal za smanjenu deformaciju tokom naknadnog površinskog gašenja i nitriranja. Dakle, kaljenje i kaljenje mogu poslužiti i kao pripremna termička obrada.
Zbog svojih odličnih sveobuhvatnih mehaničkih svojstava, kaljenje i kaljenje se mogu koristiti i kao završni termički tretman za dijelove sa umjerenim zahtjevima za tvrdoćom i otpornošću na habanje.
Finalna termička obrada
Cilj završne termičke obrade je poboljšanje mehaničkih svojstava kao što su tvrdoća, otpornost na habanje i čvrstoća.
(1) Gašenje
Kašenje može biti površinsko ili kroz gašenje. Površinsko gašenje se široko koristi zbog minimalne deformacije, oksidacije i dekarbonizacije. Nudi visoku vanjsku čvrstoću, dobru otpornost na habanje i održava dobru unutrašnju žilavost i otpornost na udarce. Da bi se poboljšala mehanička svojstva površinski kaljenih dijelova, često se prethodno izvode pripremni toplinski tretmani kao što su kaljenje i kaljenje ili normalizacija. Tipičan tok procesa je: sečenje → kovanje → normalizacija (ili žarenje) → gruba obrada → kaljenje i kaljenje → poluzavršna obrada → površinsko kaljenje → završna obrada.
(2) Karburizacija i gašenje
Karburizacija i gašenje su pogodni za niskougljične i niskolegirane čelike. Ovaj proces povećava sadržaj ugljika na površini dijela, što rezultira visokom površinskom tvrdoćom nakon gašenja, dok jezgro zadržava umjerenu čvrstoću, visoku žilavost i plastičnost. Naugljičenje može biti potpuno ili djelomično, pri čemu su za potonje potrebne mjere protiv karburizacije (npr. bakreno prevlačenje ili premazi protiv karburiziranja) za područja bez ugljenika. Zbog značajne deformacije i dubine naugljičenja obično između 0.5 i 2 mm, proces naugljičavanja se općenito planira između poluzavršne i završne obrade.
Tipičan tok procesa je: sečenje → kovanje → normalizacija → gruba i poluzavršna obrada → karburizacija i kaljenje → završna obrada.
Kada se nenaugljenični dio djelomično naugljičenog dijela poveća kako bi se omogućilo uklanjanje viška naugljičenih slojeva, ovaj korak uklanjanja treba da se dogodi nakon karburizacije, ali prije gašenja.
(3) Nitriranje
Nitriranje uključuje infiltraciju atoma dušika u metalnu površinu kako bi se formirao sloj dušikovih spojeva. Nitrirani sloj povećava površinsku tvrdoću, otpornost na habanje, čvrstoću na zamor i otpornost na koroziju. Budući da nitriranje radi na niskim temperaturama uz minimalnu deformaciju i stvara tanak sloj (obično ne više od 0.6-0.7 mm), proces nitriranja treba zakazati što je kasnije moguće. Da bi se minimizirala deformacija tokom nitriranja, nakon rezanja se obično izvodi visokotemperaturno kaljenje koje ublažava stres.
