Stål och andra metaller har varit en välsignelse för tekniken. Ingenjörer har i sin tur lärt sig att förbättra många metaller och skräddarsy deras egenskaper för den aktuella uppgiften. Här är några av de värmebehandlingsprocesser som metallarbetare förlitar sig på för att se till att de metaller de tillverkar har de egenskaper som kunderna behöver.
Glödgning. Uppvärmning och långsam nedkylning av metall (vanligtvis stål) för att avlägsna spänningar, göra metallen mjukare, förfina strukturen eller ändra dess duktilitet.
Karburering. Tillsättande av kol till ytan av järnbaserade legeringar genom att värma metallen till under dess smältpunkt (vanligtvis 1 560 och 1 740°F) och sätta den i kontakt med kolrika fasta ämnen, vätskor eller gaser. Detta ökar metallens hållfasthet och gör ytan hårdare och mer nötningsbeständig, men minskar också dess seghet. Uppkolning görs vanligen på färdiga delar.
Casehärdning. Detta härdar en järnlegerings yta genom att först karburera och sedan släcka den för att fixera processen, så att centrum är relativt mjukt. Delen består således av ett härdat hölje runt en mjuk kärna.
Cyanidhärdning. Detta är en variant av hylshärdning där metallytan kommer i kontakt med smält cyanidsalt. Delen slås sedan av.
Detaljering. Detta innebär att kolet avlägsnas från stålets yta, antingen genom att applicera värme eller genom den normala åldringsprocessen oxidation.
Dragning (anlöpning). Metall värms upp på nytt efter att ha härdats, hålls sedan vid en viss temperatur och släckes slutligen. Denna process minskar hårdheten och ökar segheten.
Nitridering. Detta är en härdningsprocess där kväve tillförs metallytan genom kontakt med ammoniakgas. Den ger en sätthärdning utan avkylning.
Fällningshärdning. Detta är en härdningsprocess (även kallad åldringshärdning) där vissa metaller hålls vid förhöjda temperaturer utan avkylning. Processen ökar sträckgränsen för formbara material, inklusive de flesta strukturella legeringar av aluminium, magnesium, nickel, titan och vissa rostfria stål. I superlegeringar kan den förbättra hållfastheten vid höga temperaturer.
Skinkning. Stål kyls snabbt genom att det sänks ner i olja eller vatten, vilket fixerar dess struktur i ett härdat tillstånd.
Sfärisering (glödgning). Detta beskriver varje process för uppvärmning och kylning av stål i syfte att öka mängden rundad eller globulär karbid i metallen. Det mjukar upp stålet och förbättrar dess duktilitet.
Kallbearbetning. Även om det inte är en värmebehandlingsprocess används den för att ändra en metalls egenskaper. Detta åstadkoms genom att deformera metallen vid rumstemperatur utan att bryta den. Detta ändrar dess form, vilket ger metallen större draghållfasthet och bättre bearbetbarhet.
David Zimmermann är vd för Pivot Point Inc. i Hustiford, Wis.
.