Staal en andere metalen zijn een zegen geweest voor de machinebouw. Ingenieurs hebben op hun beurt geleerd hoe zij veel metalen kunnen verbeteren en hun eigenschappen kunnen afstemmen op de uit te voeren taak. Hier volgen enkele van de warmtebehandelingsprocessen waarop metaalbewerkers vertrouwen om ervoor te zorgen dat de metalen die zij produceren de eigenschappen hebben die de klanten nodig hebben.
Gloeien. Het verhitten en langzaam afkoelen van metaal (meestal staal) om spanningen te verwijderen, het metaal zachter te maken, de structuur te verfijnen, of de vervormbaarheid te veranderen.
Carboniseren. Het toevoegen van koolstof aan het oppervlak van legeringen op ijzerbasis door het metaal te verhitten tot onder het smeltpunt (gewoonlijk 1.560 en 1.740°F) en het in contact te brengen met koolstofrijke vaste stoffen, vloeistoffen, of gassen. Dit verhoogt de sterkte van het metaal en maakt het oppervlak harder en slijtvaster, maar vermindert ook de taaiheid. Carboneren wordt meestal gedaan op afgewerkte onderdelen.
Case harden. Hierbij wordt het oppervlak van een ijzerlegering gehard door eerst te carboneren en dan te harden om het proces te fixeren, zodat het midden relatief zacht is. Het onderdeel bestaat dus uit een geharde mantel rond een zachte kern.
Cyanide harden. Dit is een variant op het harden, waarbij het metaaloppervlak in contact wordt gebracht met gesmolten cyanidezout. Het onderdeel wordt dan uitgeblust.
Ontkoling. Dit is het verwijderen van koolstof van het staaloppervlak, hetzij door hitte of door het normale verouderingsproces van oxidatie.
Trekken (temperen). Metaal wordt na het harden opnieuw verhit, dan op een bepaalde temperatuur gehouden, en tenslotte uitgeblust. Dit proces vermindert de hardheid en verhoogt de taaiheid.
Nitreren. Dit is een hardingsprocédé waarbij stikstof aan het metaaloppervlak wordt toegevoegd door contact met ammoniakgas. Het geeft case hardening zonder afschrikken.
Precipitatieharden. Dit is een hardingsprocédé (ook wel verouderingsverharding genoemd) waarbij bepaalde metalen op verhoogde temperatuur worden gehouden zonder te harden. Het proces verhoogt de vloeigrens van kneedbare materialen, met inbegrip van de meeste structurele legeringen van aluminium, magnesium, nikkel, titanium, en sommige roestvrij staalsoorten. In superlegeringen, kan het de sterkte bij hoge temperatuur verbeteren.
Afharden. Staal wordt snel afgekoeld door het in olie of water onder te dompelen, waardoor de structuur in een geharde toestand wordt gefixeerd.
Sphereoideren (gloeien). Dit beschrijft elk proces van verhitten en afkoelen van staal met als doel de hoeveelheid rond of bolvormig carbide in het metaal te vergroten. Het maakt het staal zachter en verbetert zijn ductiliteit.
Koudbewerken. Hoewel het geen warmtebehandelingsproces is, wordt het gebruikt om de eigenschappen van een metaal te veranderen. Dit wordt bereikt door het metaal bij kamertemperatuur te vervormen zonder het te breken. Hierdoor verandert de vorm, waardoor het metaal meer treksterkte en een betere bewerkbaarheid krijgt.
David Zimmermann is president van Pivot Point Inc., Hustiford, Wis.
