آنیلینگ: نرمکردن برای بهبود قابلیت ماشینکاری
آنتیلینگ فرآیندی حرارتی است که برای نرمکردن میلههای گرد، کاهش تنشهای داخلی و ریزتر کردن ساختار دانهها طراحی شده است؛ بنابراین قابلیت ماشینکاری و شکلپذیری آنها بهبود مییابد. در این فرآیند، میلهٔ گرد تا دمای مشخصی (معمولاً ۸۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد برای فولاد کربنی) گرم میشود، مدت زمان کافی برای تکمیل فاز آستنیتی شدن نگه داشته میشود و سپس بهآرامی در کوره خنک میگردد. این خنکسازی آهسته منجر به تشکیل ساختار ریزدانهای درشت پرلیتی یا فریتی-پرلیتی میشود که باعث کاهش سختی و افزایش شکلپذیری میگردد. میلههای گرد آنتیل شده راحتتر برش داده، سوراخ میشوند و شکل میگیرند؛ بنابراین برای عملیات ماشینکاری پیچیده یا شکلدهی سرد که در آن سختی بیش از حد موجب سایش ابزار یا ترکخوردگی ماده میشود، ایدهآل هستند. این عملیات همچنین برای از بین بردن اثرات کار سرد قبلی و یکنواختسازی ساختار ریزدانهای ماده در آمادهسازی برای عملیات حرارتی بعدی نیز به کار میرود.
نُرمالایزینگ: ریزدانهکردن ساختار دانهها برای دستیابی به خواص یکنواخت
فرآیند نرمالسازی شامل گرم کردن میلههای گرد تا دمایی بالاتر از نقطه بحرانی بالایی (معمولاً ۸۵۰ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد) است، نگهداری آنها در این دما برای مدت زمان کافی و سپس خنکسازی در هوای ساکن میباشد. این فرآیند ساختار ریزدانهای پرلیتی یکنواختی ایجاد میکند که تعادل بهتری از مقاومت و شکلپذیری نسبت به حالت نوردشده ارائه میدهد. نرمالسازی ساختار دانههای درشت و تنشهای داخلی را که ممکن است در طول فورجینگ یا نورد ایجاد شوند، از بین میبرد و بدین ترتیب شکلپذیری ضربهای را بهبود بخشیده و خواص مکانیکی یکنواختتری را در سراسر سطح مقطع کامل میله گرد تضمین میکند. میلههای گرد نرمالشده معمولاً برای اجزای سازهای، چرخدندهها و قطعات شفت که نیازمند مقاومت متوسط و ماشینکاری خوب هستند، استفاده میشوند. برای بسیاری از فولادهای کربنی و فولادهای کمآلیاژ، نرمالسازی بهعنوان فرآیند نهایی عملیات حرارتی عمل میکند و بدون نیاز به سردکردن سریع و بازپخت، خواص مکانیکی مشخصشده را برآورده میسازد.
تبرید: دستیابی به حداکثر سختی
تبرید به خنکسازی سریع میلههای گرد از دمای آستنیتیشدن برای تبدیل ساختار ریزشان به مارتنزیت سخت اشاره دارد. بسته به درجه فولاد، میلههای گرد تا دمای ۸۰۰–۹۵۰ درجه سانتیگراد گرم شده و سپس بهصورت سریع در محیط تبریدی مانند آب، روغن یا محلول پلیمری خنک میشوند. تبرید با آب سریعترین نرخ خنکسازی را فراهم میکند و بالاترین سختی را ایجاد مینماید، اما خطر تغییر شکل و ترکخوردن را افزایش میدهد، بهویژه برای میلههای گرد با مقاطع عرضی پیچیده.
پیرسازی: تعادلبخشی بین سختی و شکلپذیری
تامپر کردن فرآیندی ضروری پس از سردکردن سریع (کوئنچینگ) است که برای کاهش شکنندگی، آزادسازی تنشهای داخلی و دستیابی به ترکیب مطلوب سختی و شکلپذیری طراحی شده است. میلهٔ گرد سردشدهٔ سریع، مجدداً تا دمایی بین ۱۵۰ تا ۶۵۰ درجه سانتیگراد گرم میشود، مدتی در این دما نگه داشته میشود و سپس در هوای ساکن خنک میگردد. تامپر کردن در دمای پایین (۱۵۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد) سختی را بهصورت جزئی کاهش میدهد، در عین حفظ مقاومت بالا در برابر سایش، و ساختار ریزبلوری مارتنزیت تامپر شده را ایجاد میکند؛ بنابراین این حالت برای ابزارهای برشی و قالبها ایدهآل است. تامپر کردن در دمای متوسط (۳۵۰ تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد) تعادلی بین استحکام، شکلپذیری و کشسانی ایجاد میکند و برای فنرها و شفتهای سنگین مناسب است. تامپر کردن در دمای بالا (۵۰۰ تا ۶۵۰ درجه سانتیگراد) ساختار ریزبلوری سوربیت را تولید میکند که دارای شکلپذیری و چکشخواری بالا، همراه با استحکام تسلیم و استحکام کششی مناسبی است؛ لذا انتخابی ایدهآل برای میلههای محرک (کرانکشاфт)، میلههای اتصال (کانکتینگ راد) و اجزای سازهای تحت بارهای ضربهای محسوب میشود. این حالت سردشده و تامپر شده (Q&T) رایجترین فرآیند عملیات حرارتی برای میلههای گرد فولاد آلیاژی است که نیازمند خواص مکانیکی بهبودیافتهاند.