Lämpöhoito

Lämpöhoito on prosessi, jossa metallien tai niiden seosten mikrorakennetta ja mekaanisia ominaisuuksia muutetaan hallitulla kuumennuksella ja jäähdytyksellä. Tavoitteena on parantaa kovuutta, lujuutta, sitkeyttä, kulutuskestävyyttä tai koneistettavuutta sekä vähentää residualijännitteitä ja muodonmuutoksia. Lämpöhoitoa käytetään laajasti teräksissä ja muissa seoksissa, kuten alumiinissa ja kupariseoksissa.

Yleisimmät lämpöhoitomenetelmät ovat annealointi, normalisointi, karkaisu ja temperointi, pintakovuustehostus sekä ikäminen. Annealoinnissa metallia kuumennetaan korkeaan lämpötilaan ja jäähdytetään hitaasti, mikä pehmentää ja homogenisoi rakennetta. Normalisointi tapahtuu kuumentamalla yli kriittisen lämpötilan ja jäähdyttämällä ilmaan, mikä uudelleenrakentaa rakeita. Karkaisu tarkoittaa korkean lämpötilan saavuttamista ja nopeaa jäähdytystä, esimerkiksi öljyyn tai veteen, jolloin muodostuu kova mutta usein hauras rakenne; temperointi seuraa yleensä karkaisun jälkeen, lieventäen haurautta. Pintakovuudessa käytetään menetelmiä kuten carburizing tai nitriding, joiden tarkoituksena on luoda kovaa pintakerrosta säilyttäen sitkeämpi ydin. Ikääminen (precipitation hardening) hyödyntää lisäaineiden aiheuttamia pieninä kiteinä muodostuvia kovuutta lisääviä difuusioilmiöitä.

Parametrit kuten lämpötilat, jäähdytysnopeudet, ilmakehä ja hila-aika riippuvat materiaalista. Esimerkiksi teräksissä austenitointilämpötilat ovat noin 800–1000 °C, ja jäähdytys voi olla hitaasta ilmakuivauksesta nopeaan karkaistukseen öljyyn tai veteen. Lämpöhoitoa käytetään laajasti autoteollisuuden komponentteihin, työkalurunkoihin ja rakenneterästen parantamiseen.