שלוש קטגוריות של טיפול בחום מתכת

ניתן לחלק באופן גס תהליכי טיפול בחום במתכות לשלוש קטגוריות: טיפול בחום כללי, טיפול בחום על פני השטח וטיפול בחום כימי. בהתאם למדיום החימום, טמפרטורת החימום ושיטת הקירור, ניתן לחלק כל קטגוריה למספר תהליכי טיפול בחום שונים. באמצעות תהליכי טיפול בחום שונים, אותה מתכת יכולה לקבל מבנים שונים וכך להיות בעלת תכונות שונות. פלדה היא המתכת הנפוצה ביותר בתעשייה, והמיקרו-מבנה של הפלדה הוא גם המורכב ביותר, ולכן ישנם סוגים רבים של תהליכי טיפול בחום בפלדה.

טיפול בחום כולל הוא תהליך טיפול בחום של מתכת המחמם את חומר העבודה כולו ולאחר מכן מקרר אותו במהירות מתאימה כדי לשנות את התכונות המכניות הכוללות שלו. טיפול החום הכולל של פלדה כולל בדרך כלל ארבעה תהליכים בסיסיים: חישול, נרמול, מרווה וריפוי.

1. חישול

חישול הוא חימום חומר העבודה לטמפרטורה מתאימה, אימוץ זמני החזקה שונים בהתאם לחומר ולגודל חומר העבודה, ולאחר מכן קירורו באיטיות. המטרה היא לגרום למבנה הפנימי של המתכת להגיע או להתקרב למצב שיווי משקל, או לשחרר את המאמץ הפנימי שנוצר בתהליך הקודם. השגת ביצועי תהליך וביצועי שירות טובים, או הכנת המבנה לכיבוי נוסף.

2. נרמול

נרמול או נרמול הוא חימום חומר העבודה לטמפרטורה מתאימה ולאחר מכן קירורו באוויר. השפעת הנרמול דומה לזו של חישול, אלא שהמבנה המתקבל עדין יותר. הוא משמש לעתים קרובות לשיפור ביצועי החיתוך של חומרים, ולעיתים משמש לעמידה בדרישות מסוימות. לא חלקים גבוהים כטיפול חום סופי.

3. מרווה

מרווה היא חימום ותחזוקה של חומר העבודה, ולאחר מכן קירורו במהירות בתווך מרווה כגון מים, שמן או תמיסות מלח אנאורגניות אחרות, תמיסות מימיות אורגניות.

4. הרפיה

לאחר הריפוי, הפלדה מתקשה אך בו זמנית הופכת לשבירה. על מנת להפחית את שבירותם של חלקי הפלדה, חלקי הפלדה המרוהמים נשמרים בטמפרטורה מתאימה מעל טמפרטורת החדר ומתחת ל-650 מעלות צלזיוס למשך זמן רב, ולאחר מכן מקוררים. תהליך זה נקרא הרפיה. חישול, נרמול, מרווה וריפוי הן "ארבע השריפות" בטיפול בחום הכולל. ביניהן, מרווה וריפוי קשורים זה בזה ולעתים קרובות משמשים יחד והם הכרחיים.

"ארבע האש" פיתחו תהליכי טיפול בחום שונים עם טמפרטורות חימום ושיטות קירור שונות. על מנת להשיג חוזק וקשיחות מסוימים, תהליך השילוב של מרווה וריסוס בטמפרטורה גבוהה נקרא מרווה וריסוס. לאחר שסגסוגות מסוימות עוברות מרווה ליצירת תמיסה מוצקה רוויה יתר על המידה, הן נשמרות בטמפרטורת החדר או בטמפרטורה מעט גבוהה יותר למשך זמן ארוך יותר כדי לשפר את הקשיות, החוזק או התכונות האלקטרומגנטיות של הסגסוגת. תהליך טיפול בחום זה נקרא טיפול הזדקנות.

השיטה לשילוב יעיל והדוק של עיבוד לחץ, דפורמציה וטיפול בחום כדי להשיג חוזק וקשיחות טובים של חומר העבודה נקראת טיפול בחום בדפורמציה; טיפול בחום המבוצע באטמוספרת לחץ שלילי או בוואקום נקרא טיפול בחום בוואקום, אשר לא רק מאפשר לחומר העבודה לא להתחמצן או להתפחם, וגם למשטח החומר המטופל יישמרו חלקים ונקיים, מה שמשפר את ביצועי חומר העבודה. ניתן גם לטפל בו בחום כימי באמצעות חומר חודר.

כיום, עם הבשלות הגוברת של טכנולוגיית הלייזר והפלזמה, שתי טכנולוגיות אלו משמשות למריחת שכבה של ציפויים עמידים בפני שחיקה, קורוזיה או חום על פני השטח של חלקי פלדה רגילים כדי לשנות את תכונות פני השטח של חומר העבודה המקורי. טכניקה חדשה זו נקראת שינוי פני השטח.