Metaalwarmtebehandelingsprocessen kunnen grofweg in drie categorieën worden verdeeld: algehele warmtebehandeling, oppervlaktewarmtebehandeling en chemische warmtebehandeling. Afhankelijk van het verwarmingsmedium, de verwarmingstemperatuur en de afkoelmethode kan elke categorie verder worden onderverdeeld in verschillende warmtebehandelingsprocessen. Door verschillende warmtebehandelingsprocessen toe te passen, kan hetzelfde metaal verschillende structuren en dus verschillende eigenschappen verkrijgen. Staal is het meest gebruikte metaal in de industrie en de microstructuur van staal is ook de meest complexe, waardoor er veel verschillende soorten warmtebehandelingsprocessen voor staal bestaan.
Algehele warmtebehandeling is een metaalbehandelingsproces waarbij het werkstuk als geheel wordt verhit en vervolgens met een geschikte snelheid wordt afgekoeld om de algehele mechanische eigenschappen te veranderen. De algehele warmtebehandeling van staal omvat over het algemeen vier basisprocessen: gloeien, normaliseren, afschrikken en temperen.
1. Gloeien
Gloeien is het verhitten van het werkstuk tot een geschikte temperatuur, waarbij de verhittingstijd varieert afhankelijk van het materiaal en de afmetingen van het werkstuk, en het vervolgens langzaam afkoelen. Het doel is om de interne structuur van het metaal in een evenwichtstoestand te brengen of te benaderen, of om de interne spanningen die tijdens het voorgaande proces zijn ontstaan, te verminderen. Dit zorgt voor goede verwerkings- en gebruikseigenschappen, of bereidt de structuur voor op verder afschrikken.
2. Normaliseren
Normaliseren is het verhitten van een werkstuk tot een geschikte temperatuur en het vervolgens aan de lucht laten afkoelen. Het effect van normaliseren is vergelijkbaar met dat van gloeien, met als verschil dat de verkregen structuur fijner is. Het wordt vaak gebruikt om de snijprestaties van materialen te verbeteren en soms om aan bepaalde eisen te voldoen. Het is geen laatste warmtebehandeling voor hoogwaardige onderdelen.
3. Afkoeling
Afschrikken is het verhitten en op temperatuur houden van het werkstuk, waarna het snel wordt afgekoeld in een afschrikmedium zoals water, olie of andere anorganische zoutoplossingen, of organische waterige oplossingen.
4. Temperen
Na het afkoelen wordt staal hard, maar tegelijkertijd ook broos. Om de broosheid van stalen onderdelen te verminderen, worden de afgeschrikte onderdelen gedurende lange tijd op een geschikte temperatuur gehouden, boven kamertemperatuur en onder 650 °C, en vervolgens afgekoeld. Dit proces wordt temperen genoemd. Gloeien, normaliseren, afkoelen en temperen zijn de "vier fasen" in de algehele warmtebehandeling. Afschrikken en temperen zijn nauw met elkaar verbonden, worden vaak samen gebruikt en zijn onmisbaar.
De "vier vuren" hebben verschillende warmtebehandelingsprocessen ontwikkeld met verschillende verwarmingstemperaturen en afkoelingsmethoden. Om een bepaalde sterkte en taaiheid te verkrijgen, wordt het proces van het combineren van afschrikken en temperen op hoge temperatuur afgeschrikt en getemperd. Nadat sommige legeringen zijn afgeschrikt om een oververzadigde vaste oplossing te vormen, worden ze gedurende langere tijd op kamertemperatuur of een iets hogere temperatuur gehouden om de hardheid, sterkte of elektromagnetische eigenschappen van de legering te verbeteren. Dit warmtebehandelingsproces wordt verouderingsbehandeling genoemd.
De methode waarbij drukvervorming en warmtebehandeling effectief en nauw worden gecombineerd om een goede sterkte en taaiheid van het werkstuk te verkrijgen, wordt vervormingswarmtebehandeling genoemd. Warmtebehandeling die wordt uitgevoerd in een atmosfeer met onderdruk of in een vacuüm wordt vacuümwarmtebehandeling genoemd. Deze methode zorgt er niet alleen voor dat het werkstuk niet oxideert of ontkolt, maar houdt ook het oppervlak van het behandelde werkstuk glad en schoon, waardoor de prestaties van het werkstuk verbeteren. Het kan ook chemisch warmtebehandeld worden met een impregneermiddel.
Met de toenemende volwassenheid van laser- en plasmatechnologie worden deze twee technologieën tegenwoordig gebruikt om een laag slijtvaste, corrosiebestendige of hittebestendige coatings aan te brengen op het oppervlak van gewone stalen werkstukken, om zo de oppervlakte-eigenschappen van het oorspronkelijke werkstuk te veranderen. Deze nieuwe techniek wordt oppervlaktemodificatie genoemd.
Geplaatst op: 31 maart 2024
