Formålet med varmebehandling er at forbedre de mekaniske egenskaber af stålrør og præcisionsstålrør, eliminere resterende spændinger og forbedre bearbejdeligheden af stålmetaller. Afhængigt af de specifikke mål kan varmebehandlingsprocesser bredt klassificeres i to kategorier: forberedende varmebehandling og afsluttende varmebehandling.
Forberedende varmebehandling
Målet med forberedende varmebehandling er at forbedre bearbejdeligheden, eliminere indre spændinger og forberede en gunstig metallurgisk struktur til den endelige varmebehandling. De involverede processer omfatter udglødning, normalisering, ældning og bratkøling og temperering.
(1) Udglødning og normalisering
Udglødning og normalisering påføres varmbearbejdede emner. Kulstofstål og legeret stål med et kulstofindhold større end 0,5 % udglødes ofte for at reducere deres hårdhed og lette skæring. Omvendt gennemgår dem med et kulstofindhold under 0.5 % normalisering for at undgå overdreven blødhed, der kan føre til, at værktøjet klæber fast under skæring. Udglødning og normalisering forfiner også kornstrukturer, homogeniserer mikrostrukturer og forbereder materialet til efterfølgende varmebehandlinger. Disse processer udføres typisk efter emnefremstilling og før grovbearbejdning.
(2) Aldringsbehandling
Ældningsbehandling bruges primært til at eliminere interne spændinger, der genereres under fremstilling og bearbejdning af emner. For dele, der kræver generel præcision, er en enkelt ældningsbehandling før efterbehandling tilstrækkelig til at undgå overdreven transport. For dele med højere præcisionskrav (såsom kassen til en koordinatboremaskine) kan to eller flere ældningsbehandlinger være nødvendige. Simple dele kræver generelt ikke ældningsbehandling.
Bortset fra støbegods gennemgår præcisionsdele med dårlig stivhed (f.eks. præcisionsblyskruer) ofte flere ældningsbehandlinger mellem ru og halvfinish bearbejdning for at eliminere interne spændinger og stabilisere bearbejdningsnøjagtigheden. Nogle aksiale dele kræver også ældningsbehandling efter udretning.
(3) Slukning og temperering
Slukning og temperering involverer bratkøling efterfulgt af højtemperaturtempering. Denne proces giver en ensartet og finkornet hærdet sorbitstruktur, der forbereder materialet til reduceret deformation under efterfølgende overfladehærdning og nitrering. Bratkøling og temperering kan således også tjene som forberedende varmebehandling.
På grund af dets fremragende omfattende mekaniske egenskaber kan bratkøling og temperering også bruges som den afsluttende varmebehandling af dele med moderate krav til hårdhed og slidstyrke.
Afsluttende varmebehandling
Målet med den endelige varmebehandling er at forbedre mekaniske egenskaber såsom hårdhed, slidstyrke og styrke.
(1) Slukning
Slukning kan være overfladeslukning eller gennem slukning. Overfladeslukning er meget udbredt på grund af minimal deformation, oxidation og afkulning. Det giver høj ekstern styrke, god slidstyrke og opretholder god indre sejhed og slagfasthed. For at forbedre de mekaniske egenskaber af overfladeafkølede dele udføres forberedende varmebehandlinger som bratkøling og temperering eller normalisering ofte på forhånd. Det typiske procesflow er: skæring → smedning → normalisering (eller udglødning) → grovbearbejdning → bratkøling og hærdning → halvfærdig bearbejdning → overfladebearbejdning → færdigbearbejdning.
(2) Karburering og bratkøling
Karburering og bratkøling er velegnet til stål med lavt kulstofindhold og lavt legeret stål. Denne proces øger kulstofindholdet i delens overflade, hvilket resulterer i høj overfladehårdhed efter bratkøling, mens kernen bevarer moderat styrke, høj sejhed og plasticitet. Karburering kan være enten hel eller delvis, hvor sidstnævnte kræver anti-karbureringsforanstaltninger (f.eks. kobberbelægning eller anti-carburiserende belægninger) til ikke-karburerede områder. På grund af betydelig deformation og en karbureringsdybde typisk mellem 0.5 og 2 mm, er karbureringsprocessen normalt planlagt mellem halvfinish og finishbearbejdning.
Det typiske procesflow er: skæring → smedning → normalisering → ru- og halvfærdig bearbejdning → karburering og bratkøling → færdigbearbejdning.
Når den ikke-karburerede del af en delvist karburiseret del er forstørret for at tillade fjernelse af overskydende karburerede lag, bør dette fjernelsestrin finde sted efter karburering, men før bratkøling.
(3) Nitrering
Nitrering involverer infiltrering af nitrogenatomer i metaloverfladen for at danne et lag af nitrogenforbindelser. Det nitrerede lag forbedrer delens overfladehårdhed, slidstyrke, udmattelsesstyrke og korrosionsbestandighed. Da nitrering fungerer ved lave temperaturer med minimal deformation og producerer et tyndt lag (typisk ikke mere end 0.6-0.7 mm), bør nitreringsprocessen planlægges så sent som muligt. For at minimere deformation under nitrering udføres en spændingsaflastende højtemperatur-anløbning typisk efter skæring.
