Целта на термичната обработка е да подобри механичните свойства на стоманените тръби и прецизните стоманени тръби, да елиминира остатъчните напрежения и да подобри обработваемостта на стоманените метали. В зависимост от конкретните цели процесите на топлинна обработка могат да бъдат класифицирани в две категории: подготвителна топлинна обработка и крайна топлинна обработка.
Подготвителна топлинна обработка
Целта на подготвителната топлинна обработка е да се подобри обработваемостта, да се елиминират вътрешните напрежения и да се подготви благоприятна металургична структура за крайна топлинна обработка. Включените процеси включват отгряване, нормализиране, стареене и закаляване и отвръщане.
(1) Отгряване и нормализиране
Отгряване и нормализиране се прилагат за горещо обработени заготовки. Въглеродните стомани и легираните стомани със съдържание на въглерод над 0.5% често се отгряват, за да се намали тяхната твърдост и да се улесни рязането. Обратно, тези със съдържание на въглерод под 0.5% се подлагат на нормализиране, за да се избегне прекомерна мекота, която може да доведе до залепване на инструмента по време на рязане. Отгряването и нормализирането също пречистват зърнестите структури, хомогенизират микроструктурите и подготвят материала за последващи термични обработки. Тези процеси обикновено се извършват след производство на заготовки и преди груба обработка.
(2) Лечение на стареенето
Обработката със стареене се използва предимно за елиминиране на вътрешните напрежения, генерирани по време на производство на заготовки и машинна обработка. За части, изискващи обща прецизност, е достатъчна еднократна обработка на стареене преди довършване, за да се избегне прекомерно транспортиране. Въпреки това, за части с по-високи изисквания за точност (като кутията на координатно-пробивна машина), може да са необходими две или повече обработки на стареене. Простите части обикновено не изискват обработка със стареене.
Освен отливките, прецизните части с ниска твърдост (напр. прецизни ходови винтове) често се подлагат на множество обработки на стареене между груба и полуфинална обработка, за да се елиминират вътрешните напрежения и да се стабилизира точността на обработката. Някои аксиални части също изискват обработка със стареене след изправяне.
(3) Закаляване и темпериране
Закаляването и отвръщането включва закаляване, последвано от отвръщане при висока температура. Този процес дава равномерна и фино зърнеста темперирана сорбитна структура, подготвяйки материала за намалена деформация по време на последващото повърхностно закаляване и азотиране. По този начин закаляването и темперирането могат да служат и като подготвителна топлинна обработка.
Благодарение на отличните си всеобхватни механични свойства, закаляването и темперирането могат да се използват и като крайна термична обработка за части с умерени изисквания за твърдост и устойчивост на износване.
Окончателна термична обработка
Целта на крайната термична обработка е да подобри механичните свойства като твърдост, устойчивост на износване и здравина.
(1) Закаляване
Закаляването може да бъде повърхностно закаляване или чрез закаляване. Повърхностното закаляване се използва широко поради минимална деформация, окисляване и обезвъглеродяване. Предлага висока външна якост, добра устойчивост на износване и поддържа добра вътрешна издръжливост и устойчивост на удар. За да се подобрят механичните свойства на повърхностно закалените части, често предварително се извършват подготвителни термични обработки като закаляване и темпериране или нормализиране. Типичният поток на процеса е: рязане → коване → нормализиране (или отгряване) → груба обработка → закаляване и отвръщане → полуфинална обработка → повърхностно закаляване → крайна обработка.
(2) Карбуризиране и закаляване
Карбуризирането и закаляването са подходящи за нисковъглеродни и нисколегирани стомани. Този процес увеличава въглеродното съдържание на повърхността на детайла, което води до висока повърхностна твърдост след закаляване, докато сърцевината запазва умерена здравина, висока якост и пластичност. Карбуризирането може да бъде или пълно, или частично, като последното изисква мерки против карбуризиране (напр. медно покритие или антикарбонизиращи покрития) за некарбюризираните зони. Поради значителна деформация и дълбочина на карбуризиране обикновено между 0.5 и 2 mm, процесът на карбуризиране обикновено е планиран между полуфиналната и крайната обработка.
Типичният поток на процеса е: рязане → коване → нормализиране → груба и полуфинална обработка → карбуризиране и закаляване → крайна обработка.
Когато некарбюризираната част на частично карбуризираната част е увеличена, за да позволи отстраняването на излишните карбуризирани слоеве, тази стъпка на отстраняване трябва да се извърши след карбуризирането, но преди охлаждането.
(3) Азотиране
Азотирането включва инфилтриране на азотни атоми в металната повърхност, за да се образува слой от азотни съединения. Азотираният слой подобрява твърдостта на повърхността на частта, устойчивостта на износване, якостта на умора и устойчивостта на корозия. Тъй като азотирането работи при ниски температури с минимална деформация и произвежда тънък слой (обикновено не повече от 0.6-0.7 mm), процесът на азотиране трябва да бъде планиран възможно най-късно. За да се сведе до минимум деформацията по време на азотиране, обикновено се извършва високотемпературно темпериране за облекчаване на напрежението след рязане.
