Metallin lämpökäsittely

Metallin lämpökäsittelyllä tarkoitetaan prosessia, jossa metallikappaleen lämpötilaa korotetaan ja metallin mikrorakenteessa ja mekaanisissa ominaisuuksissa tapahtuu haluttuja muutoksia. Metallikappale ei sula lämpökäsittelyissä. Lämpökäsittelyillä voidaan vaikuttaa kappaleen kovuuteen, lujuuteen, sitkeyteen ja kulutuskestävyyteen. Lämpökäsittelyn vaikutus voi ulottua koko kappaleeseen tai rajoittua vain sen pintaan tai rajattuun osaan. Esimerkkejä lämpökäsitellyistä esineistä ovat hammaspyörät, puukon terät ja vaativat akselit.

Lämpökäsittelyjä

Karkaisu

Karkaisussa kappale kuumennetaan ja kuumennuksen jälkeen jäähdytetään hyvin nopeasti.

Päästöhehkutus

Teräskappaleen karkaisun jälkeen tehdään päästöhehkutuksia, joiden ansiosta kappaleen kovuus laskee ja myötöraja ja venymä nousevat. Päästöhehkutus on olennainen osa karkaisuprosessia ja päästöhehkutuksen lämpötilalla ja ajalla on merkittävä vaikutus teräskappaleen ominaisuuksiin.

Pehmeäksihehkutus

Pehmeäksihehkuttamalla materiaalit kuten kupari pehmenevät.

Liuoshehkutus

Metallia hehkutetaan solvus-lämpötilan yläpuolella, kunnes aiemmissa käsittelyissä erkautuneet faasit ovat liuenneet ja rakenne on muuttunut homogeeniseksi jähmeäksi liuokseksi.

Esimerkiksi teräkselle ennen karkaisua tehtävä austenointihehkutus on liuoshehkutus.

Rekristallisaatiohehkutus

Kylmämuokatun kappaleen rakeet litistyvät muokkaussuunnassa ja kappale muokkauslujittuu. Rekristallisaatiohehkutuksessa kiderakenne järjestyy uudelleen. Kappaleen kovuus ja venymä palaavat kylmämuokkausta edeltäviin arvoihinsa.

Erkautuskarkaisu

Erkautuskarkenevat metalliseokset saavuttavat lopullisen kovuutensa keinovanhennushehkutuksessa. Liuoksessa olevat seosaineet ydintyvät ja muodostavat yhdisteitä, dispersioita tai erkaumia, perusmetallin rakenteeseen. Erkaumat vastustavat tehokkaasti dislokaatioiden liikettä.

Erkautuskarkaistavia metalliseoksia ovat esimerkiksi duralumiini ja kromikupari.

Jännityksenpoistohehkutus

Metallirakenteisiin saattaa tulla haitallisia jännityksiä esimerkiksi hitsauksen yhteydessä. Jännityksenpoistohehkutus tehdään metallin päästölämpötilan alapuolella.

Kaasunpoistohehkutus

Mikäli metallikappale on ollut ympäristössä, missä kaasujen osapaineet ovat olleet korkeita, on usein olemassa riski, että kaasut (etenkin vety) rikastuvat metallirakenteen raerajoille ja aiheuttavat haurautta. Tyypillinen lämpötila kaasunpoistohehkutuksessa on 200 °C. Kaasunpoistohehkutus on ehdottoman välttämätön esimerkiksi kovakromauksen jälkeen.

Sintraushehkutus

Sintraushehkutuksessa metallijauheesta puristettu ns. vihreä kappale saavuttaa kiinteän, tiheän rakenteen. Prosessissa metallijauhepartikkelit sulautuvat toisiinsa diffuusion vaikutuksesta. Partikkelit tai niiden osat eivät sula prosessissa.

Uunityyppejä

Lämpökäsittelyissä käytetyt uunit ovat joko jatkuvatoimisia tai panostyyppisiä. Osassa uuneja on kontrolloitava atmosfääri, eli prosessin aikana uunissa on joko inertti tai pelkistävä atmosfääri.