Termiline töötlemine on metalli sulamite vastavale faasi temperatuurile kuumutamise, sellel temperatuuril hoidmise ja ettenähtud kiirusega jahutamise operatsioonide tehnoloogiline protsess, mille eesmärk on materjali struktuuri muutmine vajalike mehaaniliste omaduste saamiseks (joon. 4.1)

 

 

Joonis 4.1. Termotöötlemise reziimide skeem

Tmax - kuumutus temperatuur hoidmisel; ts – hoidmise (seisu) aeg; Vk - kuumutuskiirus; Vj -jahutamise kiirus.

 

Faasi- ja struktuurimuutused sulamis toimuvad kindlatel kriitilistel temperatuuridel. Toorikuid töödeldakse termiliselt eesmärgiga ühtlustada nende materjali struktuuri ja vähendada kõvadust, sisepingeid, et oleks paremad töötlemise tingimused st. välditud toote kõmmeldumine – kõveraks tõmbumine ja materjali pragude tekkimine.
Detaile aga töödeldakse selleks, et anda neile vajalik pinnakõvadus, kulumiskindlus, tugevus ja tagades elastsus. Termika on tähtsamaid tehnoloogilisi protsesse metalli sulamite töötlemisel.

 

Terase termotöötlus
Terase termotöötlus seisneb materjali kuumutamises üle tema kriitiliste temperatuuride (faasipiiride), sellel temperatuuril hoidmises ning olenevalt järgnevas jahutamise kiirusest, mil faasimuutused kas toimuvad täielikult, osaliselt või üldse ei leia aset. Selle põhjal eristatakse kahte peamist terase termotöötluse protsessi:

•    lõõmutamine (kuumutamine GSK  jooneni  700  ~8000 C , hoidmine ja aeglasel jahutamisel – faasimuutused toimuvad täielikult, struktuur ühtlustub ja sisepinged materjalis vähenevad minimaalseteks).    

•    karastamine (kuumutamine FSE jooneni  750 ~9000 C, hoidmine ja  kiire jahutamisega – faasimuutused ei leia aset või toimuvad osaliselt, tekivad peeneteraline struktuur ja sisepinged ).

Lõõmutamine	Karastamine
Plastsus suureneb  Sisepinged vähenevad Survetöödeldavus paraneb Struktuur peeneneb Lõiketöödeldavus paraneb	Kõvadus tõuseb  Tugevus suureneb Kulumiskindlus suureneb Sitkus väheneb Tekivad sisepinged

Terase lõõmutus
Lõõmutus on niisugune termotöötlemise viis, kus terast kuumutatakse üle faasimuutuse temperatuuri järgneva aeglase jahutamisega, tavaliselt koos ahjuga. Aeglane jahutamine peab kindlustama austeniidi lagunemise perliidiks. Lõõmutamine on tavaliselt esmane termotöötlusviis, mille eesmärgiks on kas kõrvaldada kuumtöötluse eelmiste operatsioonide (valamise, sepistamise jne.) defekte või valmistada struktuuri ette järgnevateks operatsioonideks (näiteks lõiketöötlemiseks või karastamiseks). Üsna sageli on aga lõõmutamine lõplikuks termotöötlemise viisiks ja seda siis, kui lõõmutatud terase mehaanilised omadused rahuldavad, s.t. pole vaja edaspidist parendamist (karastamist ja noolutamist).
Lõõmutuse peamine eesmärk on vajalike omaduste tagamine terase ümberkristalliseerimise ja sisepingete kaotamise tagajärjel. Selleks kasutatakse difusiooon-, täis-, pool- ja madallõõmutust.

Difusioonlõõmutust e. homogeniseerimist kasutatakse eelkõige legeerterastest valuplokkide ja valandite keemilise koostise ühtlustamiseks.. Teraseid lõõmutatakse temperatuuril kuni 1100 °C, seisutusaeg 10...20 tundi. Kuumutus ja pikaajaline seisutus põhjustavad struktuuri tera tunduvat kasvamist. Seetõttu on nõutav täiendav termotöötluse operatsioon struktuuri parandamiseks (täis- või pool-lõõmutus).

Täislõõmutuse e. täieliku lõõmutuse eesmärgiks on eelkõige terase struktuuri teralisuse peenendamine ja sisepingete kaotamine. Täislõõmutusel kuumutatakse terast üle faasipiiri temperatuurile vahemikus 750…9000C olenevalt süsiniku sisaldusest piirides 0,2…0,8%. Terase ferriitperliitstruktuur muutub kuumutamisel austeniidiks ning jahutamisel tekib ümber-kristalliseerumisel austeniidist uuesti ferriit ja perliit. Sellise termotöötluse abil saadakse valamisel ja sepistamisel tekkinud jämedateralisest struktuurist peeneteraline.
 

 

Terase karastus
Karastuseks nimetatakse termotöötluse viisi, milletulemusel  saadakse ebastabiilne  (mittetasakaaluline) martensiitstruktuur, mille kõvadus on suur (kuni 65 HRC).Terase tavakarastamine eeldab järgmisi etappe:
1)    terase kuumutamine üle faasipiiride Ad (pool-karastus)   või   AOS   (täiskarastus),   et  tagada
lähtestruktuuris vajaliku austeniidi teke;
2)    hoidmine (seisutamine) sellel temperatuuril, et tagada kogu homogeense struktuuri teke;
3)    jahutamine kiirusega, mis on karastatava terase kriitilisest jahtumiskiirusest suurem, et vältida austeniidi   lagunemist   (ferriidi  ja   tsementiidi)teket.

Karastustemperatuur

Süsinikteraste karastustus temperatuuri valikul on aluseks Fe ja Fe3C faasi-diagrammi teraste osa (sele 1.30). Selle järgi võetakse alaeutektoidteraste (0,2...0,8% C) karas-tustemperatuur 30...50 °C üle faasipiiri A^ (s.o. täiskarastus), üleeutektoidterastel (C > 0,8%) 30...50 °C üle Ac1 (s.o. poolkarastus).

Alaeutektoidteraste karastustemperatuuri vali¬kul on lähtutud asjaolust, et karastamisel teisiti -üle faasipiiri Ac1 (s.o. poolkarastus) säilib struktuuris kõrvuti martensiidiga ka ferriit, mis vähendab terase kõvadust pärast karastust.

Üleeutektoidterastel on seevastu optimaalne karastustemperatuur faasipiiride Ad ja Acm vahel (s.o. poolkarastus), mistõttu säilib struktuuris mar-tensiidi kõrval sekundaarne tsementiit, mis suuren¬dab terase kõvadust; teisiti karastades - üle faasi¬piiri Acm (s.o. täiskarastus), on oht jämedateralise struktuuri tekke oht; see teeb karastatud terase hapraks.
 

 

Jahutuskeskkond

Levinum jahutuskeskkond on vesi. Vee jahutusvõimele avaldavad mõju selles leiduvad lisandid. Nii näiteks destilleeritud vesi või vihmavesi, mis ei sisalda sooli, jahutavad kaks kor¬da aeglasemalt kui kraanivesi. Vees lahustunud gaasid halvendavad vee jahutusvõimet, seetõttu keedetud vesi (või korduvalt kasutatud vesi) võrreldes toorega jahutab intensiivsemalt.

Õli jahutusvõime võrreldes veega on 3...4 korda väiksem. Õli kui karastuskeskkonna eeliseks on tema mittetundlikkus temperatuurile - õli jahutab ühesuguse intensiivsusega nii temperatuuril 20 °C kui ka 150...200 °C. Õli puuduseks on tema tule-ohtlikkus (süttimistemperatuur sõltuvalt õli margist on 150...320 °C piires) ja karastusvõime kadumine aja jooksul (õli pakseneb). Peale selle õli põleb ja detaili pinnale moodustub oksiidikile.

Karastusviisid

Olenevalt terase koostisest, detaili mõõtmetest ja kujust ning termotöödeldud detaililt nõutavaist omadustest tuleb valida opti¬maalne karastusviis, mis on kõige lihtsamini läbi¬viidav kuid kindlustab ühtlasi ka vajalikud oma¬dused.

Tavakarastus e. ühes keskkonnas (vannis) karastus (vees või õlis) on lihtsamaid karastusviise. Vajaliku temperatuurini kuumutatud detail jahuta-takse karastusvedelikus kuni täieliku mahajahtu-miseni. Seda viisi käsutatakse süsinik- ja legeer-terastest lihtsate detailide karastamisel.

Pindkarastamist käsutatakse selleks, et anda detaili pinnakihile suur kõvadus, mis annab suure kulumiskindluse; samal ajal säilib sitke südamik, mis ühtlasi tagab detaili vastupanu dünaamilisele koor¬musele. Sel eesmärgil käsutatakse ka termo-keemilist töötlust (tsementiitimist, nitriitimist jt.), kuid viimasega võrreldes on pindkarastus märksa kiirem.

Pinnakihi kuumutamine võib toimuda
a)    atsetüleenihapnikuleegiga,
b)    induktsioon- e. kõrgsagedusvooluga,
c)    elektrolüüdis,
d)    sulametallis või -soolas,
e)    laser- või elektronkiirega.