9.3.1 Värmebehandling
Värmebehandling sker ofta för att få önskade egenskaper hos stålet. Värmebehandling är i sig ett omfattande område. Avsikten med detta kapitel är endast att ge någon orientering om värmebehandling i direkt anslutning till bearbetning.
Ett välkänt fenomen är att ett stål kan härdas genom snabb kylning. Härdning kan mycket enkelt beskrivas med att den normala omvandlingen från austenit till ferrit inte hinner ske. I stället inträffar en annan typ av omvandling till en ferrit med onormalt hög kolhalt, så kallad martensit. Denna omvandling är diffusionslös och därför ej tidsberoende. Den sker vid lägre temperatur än den normala fasomvandlingen.
Om stålet legeras, så att den normala omvandlingen till ferrrit sker långsamt, kan härdning ske vid långsammare kylning, till och med vid luftsvalning. Ofta är martensiten för hård och spröd efter härdning. För att minska hårdheten och sprödheten anlöps martensiten. Anlöpning innebär en uppvärmning till 100–450ºC. Om anlöpningen sker över 450ºC kallas processen för seghärdning.
Vid anlöpningen minskar martensitens kolhalt genom att cementit bildas. Detta innebär att kolatomer måste röra sig genom diffusion. Resultatet av anlöpningen beror därför av temperatur och tid. Vid seghärdning går ferritens kolhalt ner till den normala, men en mycket finkornig ferrit erhålles. Denna struktur av finkornig ferrit har mycket goda mekaniska egenskaper.
Vid normalisering värms stålet upp i austenitområdet och får därefter svalna. Stålet kommer då att gå igenom fasomvandling två gånger. Varje gång bildas nya korn. Detta medför att kornstorleken minskar, vilket förbättrar slagsegheten. Processen användes ursprungligen för stål som fått för stor eller ojämn kornstorlek. Normal kornstorlek återställdes genom normalisering.
Etappglödgning innebär att ett stål hålls vid en temperatur, så att den normala fasomvandlingen hinner ske. På detta sätt undviks att stålet tar härdning efter bearbetning. Etappglödgningen kan också användas för att få en struktur som är lämplig för svarvning.
Vid grova dimensioner finns risk för att väte finns kvar i stålet efter varmbearbetning. Detta medför en risk för att stålet skall spricka. För att undvika detta använder man sig av en väteglödgning. Stålet hålls en längre tid vid en temperatur i området 600–650ºC för att väte skall hinna diffundera ut. Detta måste ske innan stålet svalnar ner. I smedjor är det därför vanligt att produkter efter smidning först etappglödgas och sedan väteglödgas.
Vid kallbearbetning, till exempel tråddragning, kommer materialet att deformationshårdna. Det kan då bli nödvändigt att rekristallisationsglödga för att kunna bearbeta vidare (mellanglödgning) eller för att få lämplig hårdhet för leverans. Vid rekristallisationsglödgning bildas nya korn som har mindre mängd dislokationer. Materialet får tillbaka sin ursprungliga hårdhet.
Vid produktion av austenitiska rostfria stål förekommer så kallad släckglödgning. Det austenitiska rostfria stålet är legerat så att det är austenitiskt också vid rumstemperatur. Det kan därför inte härdas. Däremot kan krom i stålet vid långsam svalning bilda kromkarbider i korngränserna. Detta kan medföra att kromhalten i korngränserna kan bli för låg, så att stålet där inte längre blir rostfritt. För att undvika dessa kromkarbider görs en glödgning följt av en snabbkylning i vatten. Denna process kallas släckglödgning.
