Hitun er hitameðhöndlunarferli þar sem slökkt vinnustykki er hitað aftur í hitastig undir A1, haldið í ákveðinn tíma og síðan kælt niður í stofuhita. Ekki ætti að nota slökkt stál beint; það verður að gangast undir temprun, sem ákvarðar örbyggingu og eiginleika stálsins og er mikilvægt hitameðferðarskref.
3.1 Tilgangur temprun
Til að ná tilætluðum vélrænum eiginleikum
Eftir slökkvun hefur vinnustykkið mikla hörku en litla sveigjanleika og seigleika. Til að uppfylla mismunandi frammistöðukröfur fyrir ýmsa hluti er hertun notuð til að breyta slökktu örbyggingunni, stilla hörku og draga úr brothættu, sem leiðir til æskilegra vélrænna eiginleika vinnustykkisins.
Til að koma stöðugleika á mál vinnustykkisins
Martensítið og varðveitt austenít sem myndast við slökkvun eru óstöðug mannvirki sem geta brotnað niður með tímanum og valdið víddar- og lögunarbreytingum. Hitun umbreytir slökktu örbyggingunni í stöðuga og tryggir að vinnustykkið haldi málum sínum og lögun meðan á notkun stendur.
Til að draga úr eða útrýma innri streitu frá slökkvi
Slökkun veldur verulegri innri streitu. Ef ekki er létt á tafarlaust með temprun geta þessar álagir valdið því að vinnustykkið afmyndast eða jafnvel sprungið.
3.2 Umbreytingar við temprun á slökktu stáli
Slökkt martensít og varðveitt austenít eru metstöðugir fasar sem brotna niður í ferrít og karbíð þegar mildað er frá stofuhita niður í A1. Sérstakar umbreytingar eru háðar temprunarhitastigi:
Niðurbrot martensíts (minna en eða jafnt og 200 gráður)
Þegar temprað er undir 80 gráður á sér stað engin marktæk örbyggingarbreyting, nema fyrir þyrping kolefnisatóma í martensíti. Á milli 80 gráður og 200 gráður byrjar martensít að brotna niður, þar sem kolefnisatóm falla út sem ε-karbíð (Fe2.4C), sem dregur úr kolefnisofmettun í martensíti og minnkar fjórhyrninga. Þar sem hitunarhitastigið er lágt fellur aðeins hluti af umframkolefninu út og skilur eftir martensítið sem yfirmettuð fast lausn af kolefni í -Fe. Fínu ε-karbíðunum er dreift meðfram snertifletum yfirmettuðu -fastu lausnarinnar, sem viðhalda samhangandi sambandi (þar sem atómin við fasamörkin eru deilt af kristalgrindunum tveimur). Þessi örbygging, sem samanstendur af minna yfirmettari -fastri lausn og ε-karbíðum, er kölluð mildað martensít. Vegna fíns og mjög dreifðs eðlis ε-karbíða minnkar hörku stálsins ekki verulega þegar það er mildað undir 200 gráðum. Hins vegar dregur úrkoman á ε-karbíðum úr grindarbjögun, lækkar slökkviálag og eykur lítillega mýkt og seigleika stálsins.
Niðurbrot á varðveittum austeníti (200 gráður -300 gráður)
Haldið austenít er svipað og vankælt austenít, þannig að hitunarbreytingarafurðir þess eru þær sömu og undirkældu austeníti við svipaðar hitaskilyrði og mynda martensít, bainít eða perlít eftir hitastigi.
Þegar stál er mildað á milli 200 gráður og 300 gráður heldur martensít áfram að brotna niður og austenít sem varðveitt er byrjar að breytast í lægra bainít (200 gráður -300 gráður er neðra bainít umbreytingarsvið). Á þessu hitastigi minnkar slökkviálagið enn frekar, en hörku minnkar ekki verulega.
Umbreyting á karbíðum (250 gráður -450 gráður)
Þegar mildað er yfir 250 gráður veldur aukin dreifingargeta kolefnisatóma að ε-karbíð umbreytast smám saman í stöðugt sementít. Um 450 gráður breytast öll ε-karbíð í mjög dreift sementít. Stöðug útfelling kolefnis lækkar kolefnisinnihaldið í -föstu lausninni niður í jafnvægisstig þess og breytir því í ferrít, þó að það haldist nálarlíkt í lögun. Þessi uppbygging, sem samanstendur af nálalíku ferríti og mjög dreifðu sementíti, er kölluð hert troostite. Hert troostite uppbygging 45 stáls er sýnd á myndinni hér að neðan. Á þessum tímapunkti minnkar hörku stálsins og hörku þess og mýkt eykst enn frekar, með slökkviálagi nánast útrýmt.
Samsöfnun og vöxtur sementíts og endurkristöllun ferríts (450 gráður -700 gráður)
Yfir 450 gráður kúlulagast mjög dreift sementítið smám saman í fínar agnir og þegar hitastigið hækkar vaxa þessar agnir. Samtímis byrjar ferrít að endurkristallast á milli 500 gráður og 600 gráður og umbreytist úr rist eða nálarlíkum formum í marghyrnt korn.
Þessi uppbygging, sem samanstendur af kornóttu sementíti sem dreift er á marghyrndu ferrítfylki, er kallað mildað sorbít. Hert sorbít uppbygging 45 stáls er sýnd á myndinni hér að neðan. Ef hitastigið er aukið frekar í 650 gráður –A1, grófst kornótt sementítið og myndar örbyggingu úr marghyrndu ferríti og stærra kornótt sementít, þekkt sem hert perlít.
Umbreyting á slökktu stáli við hitun á sér stað á mismunandi hitasviðum. Jafnvel við sama hitunarhitastig geta margar tegundir umbreytinga átt sér stað. Eiginleikar hertu stáls ráðast af þessum örbyggingarbreytingum, sem aftur á móti hafa áhrif á vélrænni frammistöðu þess. Almennt, þegar hitunarhitastigið eykst, minnkar styrkur og hörku á meðan sveigjanleiki og seigja batna, þar sem þessar breytingar verða meira áberandi við hærra hitastig.
3.3 Tegundir og notkun temprun
Aðalþátturinn sem ákvarðar örbyggingu og eiginleika stáls er hitunarhitinn. Hitun er flokkuð í þrjár gerðir út frá hitastigi og örbyggingu sem af því leiðir:
Lághitahitun (150 gráður -250 gráður)
Lághitahitun framleiðir mildað martensít. Markmiðið er að viðhalda mikilli hörku og slitþol slökktu stáls en draga úr innri streitu og brothættu og bæta sveigjanleika og seigleika. Þessi aðferð er aðallega notuð fyrir hákolefnis- og álstál í skurðarverkfærum, mæliverkfærum, köldu stimplunarmótum, rúllulegum, koluðum hlutum og yfirborðsslökktu hlutum. Hörkan eftir temprun er venjulega á bilinu 58–64 HRC.
Meðalhitahitun (350 gráður -500 gráður)
Þessi aðferð gefur mildað troostite. Tilgangur þess er að ná háum ávöxtunarstyrk, mýktarmörkum og verulegri hörku. Meðalhitahitun er fyrst og fremst notuð fyrir ýmsa teygjanlega íhluti og heitvinnandi deyjur. Hörku eftir temprun er yfirleitt á bilinu 35–50 HRC.
Háhitahitun (500 gráður -650 gráður)
Þessi aðferð framleiðir mildað sorbít. Markmiðið er að ná jafnvægi á styrk, hörku, sveigjanleika og hörku. Þegar slökkvun og háhitahitun eru sameinuð er ferlið almennt nefnt "slökkva og herða." Það er mikið notað fyrir mikilvæga burðarhluta í framleiðslu á bifreiðum, dráttarvélum og verkfærum (svo sem tengistangir, pinnar, gír og gírskaft). Hörkan eftir temprun er yfirleitt á bilinu 200–330 HBW.
Þrátt fyrir að hörkugildi stáls eftir eðlileg og slökkvi-temprun séu nokkuð svipuð, gangast mikilvægir byggingarhlutar í framleiðslu venjulega undir slökkvi-temprun frekar en eðlileg. Þetta er vegna þess að örbygging mildaðs sorbíts hefur kornótt sementít, en sorbít sem fæst með því að staðla hefur lamellar sementít. Þess vegna sýnir slökkt og hert stál ekki aðeins meiri styrk heldur hefur einnig betri sveigjanleika og seigleika samanborið við eðlilegt ástand.
Slökkun og temprun getur þjónað sem lokahitameðferðarferli eða sem formeðferð fyrir yfirborðsherðingu og efnahitameðferð. Þar sem hörku hertu stáls er ekki mikil, gerir það kleift að auðvelda vinnslu og lágt yfirborðsgróft gildi.
Til viðbótar við þessar þrjár algengu herðingaraðferðir, gangast sumt háblönduð stál undir mýkingarhitun við háhita við 20 gráður –40 gráður undir A1 til að fá hert perlít sem valkost við kúluglæðingu.
Til að tryggja ítarlega umbreytingu á örbyggingu meðan á temprun stendur, verður að halda vinnustykkinu við hitunarhitastigið í nægilega langan tíma, venjulega á milli 1 og 3 klukkustundir, allt eftir efni, hitastigi, þykkt, álagi og hitunaraðferð. Kæliaðferðin eftir temprun hefur lítil áhrif á frammistöðu kolefnisstáls, en til að koma í veg fyrir nýtt álag eru vinnustykki almennt hægt að kæla í lofti eftir temprun.