Lämpökäsittelyn tarkoituksena on parantaa teräsputkien ja tarkkuusteräsputkien mekaanisia ominaisuuksia, poistaa jäännösjännityksiä ja parantaa teräsmetallien työstettävyyttä. Erityistavoitteista riippuen lämpökäsittelyprosessit voidaan jakaa laajasti kahteen luokkaan: esilämpökäsittely ja loppulämpökäsittely.
Valmisteleva lämpökäsittely
Esilämpökäsittelyn tavoitteena on parantaa työstettävyyttä, poistaa sisäisiä jännityksiä ja valmistaa edullinen metallurginen rakenne loppulämpökäsittelyä varten. Mukana olevat prosessit sisältävät hehkutuksen, normalisoinnin, vanhentamisen sekä karkaisun ja karkaisun.
(1) Hehkutus ja normalisointi
Hehkutusta ja normalisointia sovelletaan kuumatyöstetyille aihioille. Hiiliteräkset ja seosteräkset, joiden hiilipitoisuus on suurempi kuin 0,5 %, hehkutetaan usein niiden kovuuden vähentämiseksi ja leikkaamisen helpottamiseksi. Päinvastoin, ne, joiden hiilipitoisuus on alle 0,5 %, normalisoidaan, jotta vältetään liiallinen pehmeys, joka voi johtaa työkalun tarttumiseen leikkaamisen aikana. Hehkutus ja normalisointi myös jalostavat raerakenteita, homogenisoivat mikrorakenteita ja valmistelevat materiaalia myöhempiä lämpökäsittelyjä varten. Nämä prosessit suoritetaan tyypillisesti aihion valmistuksen jälkeen ja ennen karkeatyöstöä.
(2) Ikääntymisen hoito
Vanhentamiskäsittelyä käytetään ensisijaisesti aihion valmistuksen ja koneistuksen aikana syntyvien sisäisten jännitysten poistamiseen. Yleistä tarkkuutta vaativille osille riittää yksi vanhentamiskäsittely ennen viimeistelyä liiallisen kuljetuksen välttämiseksi. Kuitenkin osille, joilla on korkeammat tarkkuusvaatimukset (kuten koordinaattiporauskoneen laatikko), kaksi tai useampia vanhentamiskäsittelyjä voi olla tarpeen. Yksinkertaiset osat eivät yleensä vaadi ikääntymiskäsittelyä.
Valukappaleita lukuun ottamatta huonon jäykkyyden omaaville tarkkuusosille (esim. tarkkuuslyijyruuvit) tehdään usein useita vanhenemiskäsittelyjä karkean ja puolivalmisteisen koneistuksen välillä sisäisten jännitysten poistamiseksi ja käsittelytarkkuuden vakauttamiseksi. Jotkut aksiaaliset osat vaativat myös vanhenemiskäsittelyn suoristuksen jälkeen.
(3) Karkaisu ja karkaisu
Karkaisu ja karkaisu sisältää karkaisun, jota seuraa korkean lämpötilan karkaisu. Tämä prosessi tuottaa tasaisen ja hienorakeisen karkaistun sorbiittirakenteen, joka valmistelee materiaalin vähentämään muodonmuutoksia myöhemmän pinnan sammutuksen ja nitridoinnin aikana. Näin ollen karkaisu ja karkaisu voivat toimia myös valmistelevana lämpökäsittelynä.
Erinomaisten kokonaisvaltaisten mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta karkaisua ja karkaisua voidaan käyttää myös lopullisena lämpökäsittelynä osille, joiden kovuus- ja kulutuskestävyysvaatimukset ovat kohtalaiset.
Viimeinen lämpökäsittely
Loppulämpökäsittelyn tavoitteena on parantaa mekaanisia ominaisuuksia, kuten kovuutta, kulutuskestävyyttä ja lujuutta.
(1) Sammutus
Karkaisu voi olla pintakarkaisu tai karkaisu. Pintakarkaisua käytetään laajalti minimaalisen muodonmuutoksen, hapettumisen ja hiilenpoiston vuoksi. Se tarjoaa korkean ulkoisen lujuuden, hyvän kulutuskestävyyden ja säilyttää hyvän sisäisen sitkeyden ja iskunkestävyyden. Pintakarkaistujen osien mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi tehdään usein etukäteen valmistelevia lämpökäsittelyjä, kuten karkaisu ja karkaisu tai normalisointi. Tyypillinen prosessikulku on: leikkaus → taonta → normalisointi (tai hehkutus) → karkea koneistus → karkaisu ja karkaisu → puoliviimeistelytyöstö → pintakarkaisu → viimeistelytyöstö.
(2) Hiiletys ja sammutus
Hiiletys ja karkaisu soveltuvat vähähiiliselle ja niukkaseosteiselle teräkselle. Tämä prosessi lisää osan pinnan hiilipitoisuutta, mikä johtaa korkeaan pintakovuuteen karkaisun jälkeen, kun taas ydin säilyttää kohtalaisen lujuuden, korkean sitkeyden ja plastisuuden. Hiiletys voi olla joko täysi tai osittainen, ja jälkimmäinen vaatii hiiletystä ehkäiseviä toimenpiteitä (esim. kuparipinnoitusta tai hiiltymistä estäviä pinnoitteita) ei-hiiletyillä alueilla. Merkittävän muodonmuutoksen ja tyypillisesti 0,5 ja 2 mm:n välillä olevan hiiletyssyvyyden vuoksi hiiletysprosessi ajoitetaan yleensä puoliviimeistelyn ja viimeistelyn koneistuksen väliin.
Tyypillinen prosessikulku on: leikkaus → taonta → normalisointi → karkea ja puoliviimeistelykoneistus → hiiletys ja karkaisu → viimeistelytyöstö.
Kun osittain hiiltyneen osan hiiletöntä osaa suurennetaan ylimääräisten hiilettyjen kerrosten poistamiseksi, tämän poistovaiheen tulisi tapahtua hiiletyksen jälkeen, mutta ennen sammutusta.
(3) Nitraus
Nitridointiin kuuluu typpiatomien tunkeutuminen metallin pintaan typpiyhdistekerroksen muodostamiseksi. Nitrattu kerros parantaa osan pinnan kovuutta, kulutuskestävyyttä, väsymislujuutta ja korroosionkestävyyttä. Koska nitraus toimii matalissa lämpötiloissa minimaalisella muodonmuutoksella ja tuottaa ohuen kerroksen (yleensä enintään 0.6-0,7 mm), nitrausprosessi tulee ajoittaa mahdollisimman myöhään. Nitrauksen aikana tapahtuvan muodonmuutoksen minimoimiseksi suoritetaan tyypillisesti leikkauksen jälkeen jännitystä lieventävä korkean lämpötilan karkaisu.
