Rekrystalizační žíhání je operace tepelného zpracování, při které se zahřátím kovu na teplotu nad prahem rekrystalizace, udržením a ochlazením zcela nebo částečně eliminují účinky způsobené kalením za studena. Při rekrystalizačním žíhání se místo deformovaných zrn tvoří a rostou nová rovnoosá zrna, přičemž se uvolňují vnitřní pnutí, klesá tvrdost a zvyšuje se plasticita kovové slitiny.
Plechy, dráty, trubky a polotovary z oceli, mědi, mosazi a dalších slitin jsou podrobeny rekrystalizačnímu žíhání. V důsledku toho tvrdé a relativně křehké slitiny získané metodami tváření za studena změknou a dobře se deformují.
Žíhání s fázovou rekrystalizací je proces tepelného zpracování, který se provádí zahříváním slitiny nad kritické teploty (teploty fázové transformace, například nad linií GS), udržováním a následným pomalý chlazení při dané rychlosti. V důsledku fázové rekrystalizace vzniká stabilní (rovnovážná) struktura.
Příkladem žíhání s fázovou rekrystalizací je kompletní žíhání oceli, které spočívá v ohřevu hrubozrnných odlitků nebo výkovků nad horním kritickým bodem AС3, tj. nad linkou GS a jejich ochlazením společně s pecí k mletí zrna a získání požadovaných mechanických vlastností.
Kalení je operace tepelného zpracování, při které ohřevem slitiny nad kritické teploty (teploty fázové transformace např. u oceli nad linií GSK), udržením a následným rychlým ochlazením vzniká nestabilní struktura přesyceného tuhého roztoku nebo struktura sestávající z produkty přeměny pevných roztoků různého stupně disperze.
Temperování je operace tepelného zpracování, při které se zahřátím vytvrzené slitiny pod teplotu fázové transformace (tj. pod čáru PSK), jejím udržením a následným ochlazením (obvykle na vzduchu) z nestabilní vytvrzené struktury vytvoří stabilnější. Dochází ke změně mechanických vlastností, snížení vnitřních pnutí a odpadá nadměrná křehkost kalené oceli.
Spontánní popouštění, ke kterému dochází po kalení jednoduchým udržením při pokojové teplotě nebo popouštění při velmi nízkých teplotách (cca do 100-170 0 C), se obvykle nazývá stárnutí.
Kalení oceli a jiných slitin je obvykle doprovázeno popouštěním nebo stárnutím a v naprosté většině případů je cílem zvýšit pevnost a odolnost slitin proti opotřebení.
3. Fázové přeměny v oceli.
Obecnou představu o transformacích, ke kterým dochází v oceli během ohřevu, lze získat z fázového diagramu. Fázové přeměny jsou způsobeny tím, že vlivem změněných podmínek, zejména teploty, se jeden stav ukazuje jako méně stabilní než jiný.
S ohledem na strukturální přeměny oceli je třeba poznamenat 3 hlavní struktury a jejich přechod z jedné na druhou charakterizuje hlavní přeměny.
Tyto struktury jsou:
1. Austenit – tuhý roztok intersticiálního „C“ v γ-Fe [Feγ (C)]
2. Martenzit je přesycený intersticiální pevný roztok „C“ v α-Fe [Feα(S)]
3. Perlit je eutektoidní směs současně vytvořeného feritu (pevný roztok „C“ v α-Fe) a cementitu (karbid Fe3C) [FeαC+Fe3C]
V procesech tepelného zpracování oceli jsou pozorovány 4 hlavní transformace:
1. Přeměna perlitu na austenit:
K přeměně dochází nad teplotou A1 (727 0 C), nad teplotou stabilní austenit-perlitové rovnováhy. Při těchto teplotách ze 3 hlavních struktur má austenit minimální volnou energii.
Transformace se skládá ze 2 současně probíhajících procesů: polymorfního přechodu α→γ a rozpouštění cementitu v austenitu.
Třetí hlavní transformací je transformace austenitu na perlit:
Feγ(C) →Feα+Fe3C, tekoucí pod bodem A1.
III transformace austenitu na martenzit:
Teplota začátku a konce martenzitické přeměny je tedy dána chemickým složením austenitu. Čím více uhlíku v austenitu, tím nižší teplota. Legující prvky, s výjimkou Co a Al, také snižují teplotu.
K martenzitické přeměně tedy dochází při teplotě pod teplotou metastabilní rovnováhy A→M.
Změna volných energií austenitu ZА, martenzit ZМ a perlit ZП se změnou teploty:
Přestože u T perlit je stabilnější, práce potřebná k vytvoření martenzitu z austenitu je menší než k vytvoření perlitu. Proto níže T tvorba perlitu z austenitu může nastat pouze přeměnou austenitu na martenzit a poté martenzit na perlit. Austenit-martenzitická transformace je tedy v tomto případě mezistupňová v procesu přechodu austenitu na perlit.
ΙV přeměna martenzitu na perlit, tzn. do směsi feritu a karbidu:
Feα(C)→Feα +Fe3C, se vyskytuje při všech teplotách, protože Volná energie martenzitu při všech teplotách je větší než volná energie perlitu.
Diagram volné energie hlavních struktur ukazuje, že nad T je možná transformace martenzitu na austenit. Experimentálně to však není potvrzeno, protože K transformaci M→P (rozklad martenzitu) pravděpodobně dojde dříve.
