Toplinska obrada se odnosi na proces zagrijavanja ili hlađenja materijala kao što su metali kako bi se promijenila njihova svojstva (mikrostruktura) i dobila željena svojstva. Jeste li ikada na TV-u gledali scenu kovača koji uranja usijani čelik u vodu? Ovo je kaljenje, proces koji se koristi za jačanje svojstava čelika i također vrsta procesa toplinske obrade. Ovaj odjeljak će uvesti toplinsku obradu.
Postoje četiri najčešće korištena termička tretmana. Zbog upotrebe peći za zagrijavanje ili hlađenje cijele komponente, poznata je i kao "integralna toplinska obrada".
Gašenje
Kašenje je proces zagrijavanja čelika do svijetlo crvene boje na temperaturi od 800 do 850 stupnjeva, stavljanja u vodu ili ulje na određeno vrijeme i brzog hlađenja. Simbol JIS-a je predstavljen kao HQ. Ovaj proces može učiniti čelik vrlo čvrstim, ali istovremeno postoji i problem da postane krhak. Stoga je nakon gašenja potrebno i "kaljenje". Prilikom kaljenja i hlađenja treba obratiti pažnju na mogućnost nastanka pukotina i naprezanja u dijelovima uslijed širenja i skupljanja konstrukcije. Osim toga, zbog kaljenja koji čini radni komad vrlo tvrdim, obično se izvodi blizu završnog procesa nakon završetka rezanja ili druge obrade.
Kaljenje
Kaljenje je proces ponovnog zagrijavanja i hlađenja kaljenih dijelova. Simbol JIS je predstavljen kao HT. Kaljenje blago smanjuje tvrdoću dijela, ali eliminira njegovu krhkost, omogućavajući istovremeno pružanje tvrdoće i žilavosti. Takođe može eliminisati unutrašnje naprezanje koje nastaje brzim hlađenjem tokom gašenja (sile nastale unutar dela usled neravnomernog skupljanja, itd.). Kaljenje se dijeli na dvije vrste: kaljenje na niskim temperaturama i kaljenje na visokim temperaturama. Kaljenje na niskim temperaturama vrši se održavanjem temperature između 150 i 200 stepeni oko 1 sat, nakon čega sledi hlađenje vazduhom. Kaljenje na visokim temperaturama uključuje zagrevanje na 550 do 650 stepeni, držanje oko 1 sat, a zatim brzo hlađenje.
Kaljenje i kaljenje se obično koriste za alate i druge proizvode koji zahtijevaju tvrdoću.
Žarenje
Za razliku od kaljenja, žarenje se koristi za omekšavanje čelika kako bi se poboljšale njegove performanse obrade ili za omekšavanje struktura koje su očvrsnule uslijed strojne obrade ili drugih utjecaja. Zagrijavanje može homogenizirati unutrašnju strukturu dijelova ili izgladiti oštra tkiva. Postoje različite vrste žarenja, a potrebna temperatura se kreće od oko 550 stepeni do skoro 950 stepeni, u zavisnosti od vrste i strukture čelika. Ali za sve vrste, temperaturu je potrebno zagrijati i održavati oko sat vremena, a zatim polako hladiti u peći. Svrha toga je eliminirati zaostalo naprezanje u komponentama ili omekšati materijal čelične ploče prije rezanja kalupa ili drugih dijelova, kako bi se poboljšale njegove performanse obrade.
Normalizacija
Normalizacija je uglavnom usmjerena na ujednačavanje neravne strukture željeza koja nastaje u fazi proizvodnje čeličnih materijala, kako bi se postiglo stanje pogodno za naknadnu obradu rezanja i presovanja. Simbol JIS je predstavljen kao HNR. Odnosi se na proces zagrevanja čelika na oko 800 stepeni do 900 stepeni, a zatim hlađenje vazduhom.
Osnovna termička obrada zahtijeva zagrijavanje cijele komponente i držanje je duže vrijeme. Za to su potrebne velike peći i oprema za hlađenje vodom (uljem), koja je skupa. Ali u mnogim slučajevima, kao što su zupčanici, nije potrebna čvrstoća cijele komponente, nije potrebna čvrstoća cijelog dijela, potrebna je samo čvrstoća dijela zuba. U ovom slučaju može se koristiti površinsko kaljenje ili gašenje karburizacijom. Visokofrekventno gašenje je najčešće korištena metoda površinskog gašenja, u kojoj se zavojnica približava komponenti putem elektromagnetne indukcije i zagrijava se samo površina komponente. Obično se koristi za povećanje tvrdoće površine zubaca zupčanika kako bi se produžio njihov vijek trajanja.
Toplinska obrada ima širok spektar primjena, kao što je jačanje ili omekšavanje metalnih materijala kako bi bili pogodni za mehaničku obradu. Posebno kaljenje i kaljenje su uobičajene metode za povećanje čvrstoće metala i poboljšanje otpornosti dijelova na zamor, pa se preporučuje da svi upamte ove procese i njihove efekte.