Kuumankäsittelyn

Kuumankäsittely (heat treatment) on joukko kontrolloituja metallin lämpökäsittelymenetelmiä, joissa materiaalia kuumennetaan, pidetään tietyllä lämpötilalla ja jäähdytetään hallitusti. Tämän tarkoituksena on muuttaa mikrorakennetta ja siten ominaisuuksia kuten kovuutta, lujuutta, kulutuskestävyyttä ja jännitysten tasoa.

Kuumankäsittelyn tavoitteena on parantaa käyttökäyttöä, iskunsitkeyyttä sekä kestävyyttä vaativissa sovelluksissa. Menetelmän valinta riippuu sekä materiaalista että haluttujen ominaisuuksien tasosta; usein tavoitteena on saavuttaa parempi työstö- ja kulutuskestävyys sekä vääristymien hallinta.

Yleisimmät menetelmät ovat normalisointi, karkaisu, temperointi ja anneeraus. Normalisointi kuumennetaan yli kriittisen lämpötilan ja jäähdytetään ilmaa, jolloin teräksen rakeet hienojakoistuvat ja kestävyys kasvaa. Karkaisu tarkoittaa austenitisoidun aineksen nopeaa jäähdytystä, jolla muodostuu korkea kovuus mutta pienempi taipuisuus. Temperointi seuraa karkaisua, kun materiaalia kuumennetaan uudelleen matalampaan lämpötilaan kovuuden ja taipuisuuden optimoimiseksi. Anneeraus on pehmittävä prosessi, jossa lämpötilaa pidetään pitkään ja jätetään jähtymään hallitusti, mikä parantaa työstettävyyttä ja poistaa jännitteitä.

Monimutkaisemmissa käsittelyissä käytetään pintakäsittelyjä kuten karburaatiota ja nitridaatiota: karburaatiossa pintaan lisätään hiiltä kovuuden kasvattamiseksi, nitridaatiossa puolestaan typen diffuusion avulla saavutetaan erinomainen kulutuskestävyys pinnalla.

Kuumankäsittelyä käytetään erityisesti terästuotteissa kuten hammaspyörissä, jousissa, työkalupinnoissa ja laakereissa sekä auto- ja konepajateollisuudessa. Laadunvalvonta ja tarkka lämpötilan, pitojen ja jäähdytysnopeuksien hallinta ovat olennaisia, sillä virheet voivat johtaa halkeamiin, muodonmuutoksiin tai jännityksiin. Turvallisuus ja energian hallinta ovat myös keskeisiä tekijöitä.