Ο σκοπός της θερμικής επεξεργασίας είναι η ενίσχυση των μηχανικών ιδιοτήτων των χαλύβδινων σωλήνων και των χαλύβδινων σωλήνων ακριβείας, η εξάλειψη των υπολειμματικών τάσεων και η βελτίωση της μηχανικής ικανότητας των μετάλλων από χάλυβα. Ανάλογα με τους συγκεκριμένους στόχους, οι διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας μπορούν να ταξινομηθούν ευρέως σε δύο κατηγορίες: προπαρασκευαστική θερμική επεξεργασία και τελική θερμική επεξεργασία.
Προπαρασκευαστική Θερμική Επεξεργασία
Ο στόχος της προπαρασκευαστικής θερμικής επεξεργασίας είναι η βελτίωση της εργασιμότητας, η εξάλειψη των εσωτερικών τάσεων και η προετοιμασία μιας ευνοϊκής μεταλλουργικής δομής για την τελική θερμική επεξεργασία. Οι διεργασίες που εμπλέκονται περιλαμβάνουν ανόπτηση, ομαλοποίηση, γήρανση και σβήσιμο και σκλήρυνση.
(1) Ανόπτηση και κανονικοποίηση
Η ανόπτηση και η κανονικοποίηση εφαρμόζονται σε ακατέργαστα κατεργασμένα εν θερμώ. Ανθρακούχα χάλυβες και κράμα χάλυβες με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 0,5% συχνά ανόπτονται για να μειωθεί η σκληρότητά τους και να διευκολυνθεί η κοπή. Αντίθετα, εκείνα με περιεκτικότητα σε άνθρακα κάτω από 0,5% υποβάλλονται σε κανονικοποίηση για να αποφευχθεί η υπερβολική απαλότητα που μπορεί να οδηγήσει σε κόλλημα του εργαλείου κατά την κοπή. Η ανόπτηση και η κανονικοποίηση βελτιώνουν επίσης τις δομές των κόκκων, ομογενοποιούν τις μικροδομές και προετοιμάζουν το υλικό για τις επόμενες θερμικές επεξεργασίες. Αυτές οι διεργασίες εκτελούνται συνήθως μετά την κατασκευή του τυφλού και πριν από την ακατέργαστη μηχανική κατεργασία.
(2) Θεραπεία γήρανσης
Η επεξεργασία γήρανσης χρησιμοποιείται κυρίως για την εξάλειψη των εσωτερικών τάσεων που δημιουργούνται κατά την κατασκευή και τη μηχανική κατεργασία ακατέργαστων τεμαχίων. Για εξαρτήματα που απαιτούν γενική ακρίβεια, μια μόνο επεξεργασία γήρανσης πριν από το φινίρισμα αρκεί για να αποφευχθεί η υπερβολική μεταφορά. Ωστόσο, για εξαρτήματα με υψηλότερες απαιτήσεις ακρίβειας (όπως το κουτί μιας μηχανής διάτρησης συντεταγμένων), ενδέχεται να απαιτούνται δύο ή περισσότερες θεραπείες γήρανσης. Τα απλά μέρη γενικά δεν απαιτούν θεραπεία γήρανσης.
Εκτός από τα χυτά, τα εξαρτήματα ακριβείας με χαμηλή ακαμψία (π.χ. βίδες ακριβείας) συχνά υποβάλλονται σε πολλαπλές επεξεργασίες γήρανσης μεταξύ τραχιάς και ημιτελικής κατεργασίας για την εξάλειψη των εσωτερικών καταπονήσεων και τη σταθεροποίηση της ακρίβειας επεξεργασίας. Ορισμένα αξονικά μέρη απαιτούν επίσης θεραπεία γήρανσης μετά το ίσιωμα.
(3) Σβήσιμο και σκλήρυνση
Το σβήσιμο και το σκλήρυνση περιλαμβάνει σβήσιμο που ακολουθείται από σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία. Αυτή η διαδικασία αποδίδει μια ομοιόμορφη και λεπτόκοκκη δομή σκληρυμένου σορβίτη, προετοιμάζοντας το υλικό για μειωμένη παραμόρφωση κατά τη διάρκεια της επακόλουθης απόσβεσης και νιτρίωσης της επιφάνειας. Έτσι, το σβήσιμο και το σκλήρυνση μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως προπαρασκευαστική θερμική επεξεργασία.
Λόγω των εξαιρετικών περιεκτικών μηχανικών ιδιοτήτων του, το σβήσιμο και η σκλήρυνση μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως η τελική θερμική επεξεργασία για εξαρτήματα με μέτριες απαιτήσεις σκληρότητας και αντοχής στη φθορά.
Τελική Θερμική Επεξεργασία
Ο στόχος της τελικής θερμικής επεξεργασίας είναι η βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων όπως η σκληρότητα, η αντοχή στη φθορά και η αντοχή.
(1) Σβήσιμο
Το σβήσιμο μπορεί να είναι επιφανειακό ή μέσω σβέσης. Η επιφανειακή απόσβεση χρησιμοποιείται ευρέως λόγω της ελάχιστης παραμόρφωσης, οξείδωσης και απανθράκωσης. Προσφέρει υψηλή εξωτερική αντοχή, καλή αντοχή στη φθορά και διατηρεί καλή εσωτερική σκληρότητα και αντοχή στην κρούση. Για να βελτιωθούν οι μηχανικές ιδιότητες των επιφανειακά σβησμένων εξαρτημάτων, συχνά εκτελούνται εκ των προτέρων προπαρασκευαστικές θερμικές επεξεργασίες όπως σβήσιμο και σκλήρυνση ή κανονικοποίηση. Η τυπική ροή της διαδικασίας είναι: κοπή → σφυρηλάτηση → κανονικοποίηση (ή ανόπτηση) → σκληρή κατεργασία → σβήσιμο και σκλήρυνση → κατεργασία ημιτελικής επεξεργασίας → σβήσιμο επιφάνειας → κατεργασία φινιρίσματος.
(2) Ενυδάτωση και σβέση
Η ενανθράκωση και η σβέση είναι κατάλληλα για χάλυβες χαμηλών εκπομπών άνθρακα και χαμηλών κραμάτων. Αυτή η διαδικασία αυξάνει την περιεκτικότητα σε άνθρακα της επιφάνειας του εξαρτήματος, με αποτέλεσμα την υψηλή σκληρότητα της επιφάνειας μετά το σβήσιμο, ενώ ο πυρήνας διατηρεί μέτρια αντοχή, υψηλή σκληρότητα και πλαστικότητα. Η ενανθράκωση μπορεί να είναι είτε πλήρης είτε μερική, με την τελευταία να απαιτεί μέτρα κατά της ενανθράκωσης (π.χ. επιμετάλλωση χαλκού ή επιστρώσεις κατά της ενανθράκωσης) για περιοχές χωρίς ενανθράκωση. Λόγω σημαντικής παραμόρφωσης και βάθους ενανθράκωσης συνήθως μεταξύ 0.5 και 2 mm, η διαδικασία ενανθράκωσης προγραμματίζεται γενικά μεταξύ ημιτελικής κατεργασίας και φινιρίσματος.
Η τυπική ροή της διαδικασίας είναι: κοπή → σφυρηλάτηση → κανονικοποίηση → κατεργασία τραχιάς και ημιτελικής κατεργασίας → ενανθράκωση και σβήσιμο → κατεργασία φινιρίσματος.
Όταν το μη ενανθρακωμένο τμήμα ενός μερικώς ενανθρακωμένου τμήματος μεγεθύνεται για να επιτραπεί η αφαίρεση της περίσσειας ενανθρακωμένων στρωμάτων, αυτό το βήμα αφαίρεσης θα πρέπει να πραγματοποιείται μετά την ενανθράκωση αλλά πριν από την απόσβεση.
(3) Νίτρωση
Η νιτροποίηση περιλαμβάνει τη διείσδυση ατόμων αζώτου στην επιφάνεια του μετάλλου για να σχηματιστεί ένα στρώμα ενώσεων αζώτου. Το νιτρωμένο στρώμα ενισχύει τη σκληρότητα της επιφάνειας του εξαρτήματος, την αντοχή στη φθορά, την αντοχή στην κόπωση και την αντοχή στη διάβρωση. Δεδομένου ότι η νιτροποίηση λειτουργεί σε χαμηλές θερμοκρασίες με ελάχιστη παραμόρφωση και παράγει ένα λεπτό στρώμα (συνήθως όχι περισσότερο από 0.6-0,7 mm), η διαδικασία εναζώτου θα πρέπει να προγραμματιστεί όσο το δυνατόν πιο αργά. Για να ελαχιστοποιηθεί η παραμόρφωση κατά τη διάρκεια της νιτρίωσης, συνήθως εκτελείται μια ανακούφιση από τάσεις σκλήρυνσης σε υψηλή θερμοκρασία μετά την κοπή.
