Kuumtöötlemise eesmärk on parandada terastorude ja täppisterastorude mehaanilisi omadusi, kõrvaldada jääkpingeid ja parandada terasmetallide töödeldavust. Sõltuvalt konkreetsetest eesmärkidest võib kuumtöötlusprotsesse laias laastus jagada kahte kategooriasse: ettevalmistav kuumtöötlus ja lõplik kuumtöötlus.
Ettevalmistav kuumtöötlus
Ettevalmistava kuumtöötlemise eesmärgiks on töödeldavuse parandamine, sisepingete kõrvaldamine ning soodsa metallurgilise struktuuri ettevalmistamine lõplikuks kuumtöötlemiseks. Kaasatud protsessid hõlmavad lõõmutamist, normaliseerimist, vanandamist ning karastamist ja karastamist.
(1) Lõõmutamine ja normaliseerimine
Kuumtöödeldud toorikutele rakendatakse lõõmutamist ja normaliseerimist. Süsinikteraseid ja legeerteraseid, mille süsinikusisaldus on suurem kui 0,5%, lõõmutatakse sageli, et vähendada nende kõvadust ja hõlbustada lõikamist. Seevastu need, mille süsinikusisaldus on alla 0,5%, normaliseeritakse, et vältida liigset pehmust, mis võib põhjustada tööriista kleepumist lõikamise ajal. Lõõmutamine ja normaliseerimine viimistlevad ka teralisi struktuure, homogeniseerivad mikrostruktuure ja valmistavad materjali ette järgnevateks kuumtöötlusteks. Need protsessid viiakse tavaliselt läbi pärast tooriku valmistamist ja enne töötlemata töötlemist.
(2) Vananemisravi
Vananemistöötlust kasutatakse peamiselt tooriku valmistamisel ja töötlemisel tekkivate sisepingete kõrvaldamiseks. Üldist täpsust nõudvate osade puhul piisab ühest vanandamisest enne viimistlemist, et vältida liigset transportimist. Suuremate täpsusnõuetega osade puhul (nt koordinaatpuurimismasina kast) võib aga olla vajalik kaks või enam vanandamist. Lihtsad osad ei vaja üldjuhul vananemisravi.
Peale valandite läbivad halva jäikusega täppisosad (nt täppisjuhtkruvid) sageli töötlemata ja poolviimistlustöötlemise vahel mitut vanandamist, et kõrvaldada sisemised pinged ja stabiliseerida töötlemise täpsust. Mõned aksiaalsed osad vajavad ka pärast sirgendamist vananemisravi.
(3) Karastamine ja karastamine
Karastamine ja karastamine hõlmab karastumist, millele järgneb kõrgel temperatuuril karastamine. See protsess annab ühtlase ja peeneteralise karastatud sorbiidi struktuuri, valmistades materjali ette väiksemaks deformatsiooniks järgneval pinnakarastamisel ja nitriidimisel. Seega võib karastamine ja karastamine toimida ka ettevalmistava kuumtöötlusena.
Tänu suurepärastele kõikehõlmavatele mehaanilistele omadustele saab karastamist ja karastamist kasutada ka lõpliku kuumtöötlusena osade puhul, millel on mõõdukad kõvaduse ja kulumiskindluse nõuded.
Lõplik kuumtöötlus
Lõpliku kuumtöötluse eesmärk on parandada mehaanilisi omadusi, nagu kõvadus, kulumiskindlus ja tugevus.
(1) Kustutamine
Karastus võib olla pinnakarastamine või karastamine. Pinnakarastamist kasutatakse laialdaselt minimaalse deformatsiooni, oksüdatsiooni ja dekarburiseerimise tõttu. See pakub suurt välist tugevust, head kulumiskindlust ning säilitab hea sisemise sitkuse ja löögikindluse. Pinnaga karastatud osade mehaaniliste omaduste parandamiseks tehakse sageli eelnevalt ettevalmistavaid kuumtöötlusi, nagu karastamine ja karastamine või normaliseerimine. Tüüpiline protsessi kulg on: lõikamine → sepistamine → normaliseerimine (või lõõmutamine) → töötlemata töötlemine → karastamine ja karastamine → poolviimistlus töötlemine → pinnakarastus → viimistlemine.
(2) Karburiseerimine ja karastamine
Karburiseerimine ja karastamine sobivad madala süsinikusisaldusega ja madala legeeritud terase jaoks. See protsess suurendab detaili pinna süsinikusisaldust, mille tulemuseks on kõrge pinna kõvadus pärast kustutamist, samas kui südamik säilitab mõõduka tugevuse, kõrge sitkuse ja plastilisuse. Karburiseerimine võib olla kas täielik või osaline, kusjuures viimane nõuab süsivesikuteta piirkondade süsivesikuid takistavaid meetmeid (nt vaskkatte või karburiseerumisvastaste kattekihtide katmist). Märkimisväärse deformatsiooni ja karboniseerimissügavuse tõttu, mis jääb tavaliselt vahemikku 0,5–2 mm, on karburiseerimisprotsess tavaliselt planeeritud poolviimistluse ja viimistlustöötluse vahele.
Tüüpiline protsessi voog on järgmine: lõikamine → sepistamine → normaliseerimine → töötlemata ja poolviimistlusega töötlemine → karburiseerimine ja karastamine → viimistlemine.
Kui osaliselt karburiseerimata osa suurendatakse, et võimaldada liigsete süsivesikute kihtide eemaldamist, peaks see eemaldamisetapp toimuma pärast karburiseerimist, kuid enne kustutamist.
(3) Nitreerimine
Nitriidimine hõlmab lämmastikuaatomite infiltreerimist metalli pinnale, et moodustada lämmastikuühendite kiht. Nitriidikiht suurendab detaili pinna kõvadust, kulumiskindlust, väsimustugevust ja korrosioonikindlust. Kuna nitridimine töötab madalatel temperatuuridel minimaalse deformatsiooniga ja tekitab õhukese kihi (tavaliselt mitte rohkem kui 0.6-0,7 mm), tuleks nitridimisprotsess ajastada võimalikult hilja. Nitriidi ajal tekkiva deformatsiooni minimeerimiseks tehakse tavaliselt pärast lõikamist pinget leevendav kõrgtemperatuuriline karastamine.
