Žarenje je proces toplinske obrade u kojem se kovani okrugli čelik zagrijava do određene temperature—obično ispod svoje kritične temperature—a zatim se polako hladi, obično u peći. Primarna svrha žarenja je omekšati čelik, čineći ga pogodnijim za naknadnu strojnu obradu ili oblikovanje. Tijekom žarenja, unutarnja naprezanja nastala tijekom kovanja se smanjuju, a zrnasta struktura čelika se pročišćava. Ovaj proces rezultira smanjenom tvrdoćom i povećanom duktilnošću, povećavajući sposobnost čelika da prođe plastičnu deformaciju bez loma. Dodatno, žarenje poboljšava ujednačenost mikrostrukture čelika, što doprinosi predvidljivijoj i dosljednijoj izvedbi u njegovoj konačnoj primjeni.
Kaljenje je kritičan proces toplinske obrade koji uključuje zagrijavanje kovanog okruglog čelika na visoku temperaturu, obično iznad njegove kritične temperature, a zatim ga brzo hladi u mediju za kaljenje kao što je voda, ulje ili otopine polimera. Brzo hlađenje transformira mikrostrukturu čelika, obično u martenzit, tvrdu i krtu fazu koju karakterizira igličasta struktura. Ova transformacija značajno povećava tvrdoću i vlačnu čvrstoću čelika. Međutim, kaljenje također dovodi do značajnih unutarnjih naprezanja zbog različitih stopa hlađenja unutar čelika, što može dovesti do savijanja ili pucanja ako se ne upravlja pravilno. Izbor medija za kaljenje i brzina hlađenja ključni su čimbenici u postizanju željene ravnoteže između tvrdoće i žilavosti.
Kaljenje se provodi nakon kaljenja kako bi se ublažila krtost izazvana martenzitnom transformacijom. U ovom procesu, kaljeni čelik se ponovno zagrijava na temperaturu ispod svoje kritične temperature i drži na toj temperaturi određeni period prije nego što se ohladi na sobnu temperaturu. Temperatura i trajanje kaljenja pažljivo se kontroliraju kako bi se postigla željena mehanička svojstva. Kaljenje malo smanjuje tvrdoću čelika, dok značajno poboljšava njegovu žilavost, čineći čelik manje sklonim pucanju pod udarom ili stresom. Proces također ublažava neka unutarnja naprezanja izazvana tijekom kaljenja, čime se stabilizira mikrostruktura čelika i poboljšava njegova dimenzijska stabilnost.
Normaliziranje uključuje zagrijavanje kovanog okruglog čelika na temperaturu malo iznad njegove kritične temperature (obično 850°C do 950°C) i zatim ostavljanje da se ohladi na zraku. Ovaj proces ima za cilj pročišćavanje zrnate strukture čelika, povećanje njegove ujednačenosti i poboljšanje mehaničkih svojstava kao što su čvrstoća i žilavost. Za razliku od kaljenja, normaliziranje ne proizvodi ekstremnu tvrdoću, već pruža ujednačeniju i uravnoteženiju mikrostrukturu, što ga čini prikladnim za primjene gdje je potrebna kombinacija čvrstoće i rastezljivosti.
Za primjene koje zahtijevaju tvrdu površinu otpornu na habanje uz zadržavanje čvrste jezgre, koriste se tehnike kaljenja kao što su naugljičenje, nitriranje ili karbonitriranje. Ovi procesi uključuju difuziju ugljika ili dušika u površinski sloj kovanog okruglog čelika radi povećanja površinske tvrdoće. Naugljičenje, na primjer, uključuje zagrijavanje čelika u okruženju bogatom ugljikom, dok nitriranje uvodi dušik. Površinsko otvrdnjavanje povećava otpornost na habanje i čvrstoću na zamor, dok jezgra ostaje relativno mekša i rastegljivija, pružajući dobru kombinaciju radnih karakteristika.
Kovana osovina od legiranog čelika
