Varmebehandling, betegnelse på prosesser som foretas som et ledd i fabrikasjonen av metalliske materialer. Formålet er å gi materialene en bestemt mikrostruktur og de egenskapene som er knyttet til denne. Prosessene består i programmerte kombinasjoner av oppheting, opphold ved forhøyd temperatur, og nedkjøling. Av og til kjøres flere slike programmer i serie. Den enkelte prosessen navngis ofte etter den struktur man ønsker å oppnå, f.eks. bainittherding og austenittgløding. Også kombinerte termiske og kjemiske prosesser som blankgløding, avgassing og settherding går av og til under varmebehandling.

Gløding består i oppheting av metaller eller legeringer, deretter relativt langvarig opphold ved høy temperatur med påfølgende langsom avkjøling. Formålet med gløding kan for stål være utjevning av mikroseigringer dannet under størkningen, bl.a. ved omvandling av deltaferritt (diffusjonsgløding) ved ca. 1200–1300 °C, overføring av en uønsket struktur (ofte etter støping) til en gunstigere, f.eks. adusering ved ca. 700–1000 °C eller mykgløding ved ca. 700–720 °C, oppløsning av utfelte faser, f.eks. austenittgløding, normalisering av struktur og egenskaper ved ca. 780–950 °C, utløsning av spenninger fra kaldbearbeiding ved spenningsgløding ved ca. 500–600 °C eller omforming av en kaldbearbeidet struktur ved rekrystallisasjonsgløding ved ca. 600–700 °C. Gløding av aluminium og legeringer på aluminiumbasis foregår ved vesentlig lavere temperatur, ofte omkring 500 °C. For spesielle formål kan gløding kombineres med annen behandling av metallet, f.eks. gløding i vakuum for å fjerne oppløste gasser, eller gløding i et magnetfelt for å forbedre mekaniske egenskaper.

Herding omfatter for stål austenittisering (gløding i austenittområdet), rask avkjøling, og fornyet oppvarming (anløping) av den struktur som dannes ved bråkjøling (martensitt). Hos visse legeringer kan styrke og hardhet økes ved utfellingsherding, som består av stadiene innherding (oppløsningsgløding), bråkjøling og utherding. Se også herding.

Anløpning utgjør siste trinn av herdeprosessen for stål, men anvendes også generelt om enhver form for oppvarming til moderate temperaturer.

Isoterm varmebehandling består av gløding ved høy temperatur, bråkjøling til en lavere temperatur og opphold ved denne til den ønskede strukturforandring er fullført. Eksempler på isoterm varmebehandling er bainittherding og patentering.

Viktige varmebehandlingsprosesser for stål, som herding, anløping og gløding, var kjente, empiriske teknologier i flere tusen år. Innsikt i og forståelse av de underliggende, kompliserte mekanismer som frembringer de tilsiktede forandringer i stålets struktur og egenskaper, hadde imidlertid en lang vei å gå, og relevante undersøkelser kom først for alvor i gang i siste del av den industrielle revolusjon, da arbeider av H .C. Sorby, Adolf Martens, Floris Osmond, Roberts-Austen og andre markerte oppbyggingen av den nye vitenskap om metallografi og fysikalsk metallurgi. Jernets allotropi, som danner det teoretiske grunnlaget for de fleste varmebehandlingsprosesser, ble først endelig utredet og akseptert på begynnelsen av 1900-tallet, da røntgendiffraksjon ble tilgjengelig som et revolusjonerende, fysikalsk verktøy. Et arbeid av E. S. Davenport og E. C. Bain i 1930, om isoterm transformasjon av stål, representerer et viktig utviklingsskritt i kunnskap om og forståelse av de forskjellige strukturer som fremkommer når austenitten i stål omdannes, avhengig av temperaturen. I 1906 fant den tyske ingeniør Alfred Wilm at styrken i aluminium-kobber og noen andre aluminiumlegeringer kunne økes betraktelig ved en varmebehandling, noe som senere er betegnet som utfellingsherding. I løpet av kort tid ble det avdekket at den samme type varmebehandling var virksom for mange andre jern- og ikke-jernlegeringer. Den fullstendige forklaring på hvorfor og hvorledes varmebehandlingen forandrer metallstrukturen, måtte imidlertid vente til årene etter 1950, da prosessene kunne studeres i elektronmikroskop. Da var også de tidligere, mange ganger fremsatte tanker om indre ufullkommenheter i krystallstrukturen i form av punktfeil og dislokasjoner, først foreslått av C. E. Inglis i 1913, bekreftet og godtatt, og kunne forklare, bedre enn tidligere modeller, hvorledes mekaniske egenskaper som styrke og duktilitet er knyttet til metallstrukturen, og derfor et produkt av varmebehandling.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.