Základy tepelného zpracování oceli a litiny
Obsah
Tepelné zpracování je soubor činností zaměřených na změnu struktury slitiny v pevném stavu, čímž se dosáhne požwadovaných mechanických, fyzikálních nebo chemických vlastností. V praxi to znamená, že kov nezlepšujeme pouhým zahříváním, ale zajištěním toho, aby správně naplánovaná teplotní křivka v čase vyvolala strukturální změny: tvorbu nových fází, rozklad nestabilních fází, změny velikosti zrn, stejně jako separaci karbidů nebo odstranění vnitřních pnutí. Tepelné zpracování zahrnuje jak jednoduché procesy zahrnující ohřev a ochlazování, tak složitější procesy kombinované s chemickou interakcí s okolím, plastickou deformací nebo magnetickým polem.
Význam tepelného zpracování je zvláště patrný v případě oceli a litiny. Železo jako základní materiál je běžné, levné a snadno zpracovatelné, ale právě schopnost ovládat jeho strukturu činí škálu použití oceli tak širokou. Klíčovou roli zde hraje existence alotropních variant železa: různé varianty krystalové struktury jsou stabilní při různých teplotách, což umožňuje vytvářet a „zmrazit“ různé mikrostruktury v závislosti na tom, jak rychle materiál ochladíme a zda provedeme dodatečné žíhání. Proto lze ocel použít jako materiál pro pružiny, řezné nástroje, součásti strojů a nosné konstrukce – a rozdíly v chování vyplývají spíše z mikrostruktury získané během tepelného zpracování než ze „složení samotného“.
Moderní průmysl klade na materiály stále vyšší nároky, což vede k vývoji metod tepelného zpracování a přísnější kontrole kvality. I malé chyby – příliš vysoká teplota popouštění, příliš krátká doba ohřevu, nedostatečné ochlazení – mohou způsobit nežádoucí struktury (např. příliš hrubé zrno) a v důsledku toho zhoršit funkční vlastnosti výrobku. Tepelné zpracování proto není „doplňkem“ výrobní technologie, ale jednou z jejích klíčových fází.
Vztah mezi systémy fázové rovnováhy a tepelným zpracováním
Systémy fázové rovnováhy popisují, které fáze jsou stabilní za daných teplotních a slohových podmínek, ale činí tak za předpokladu velmi pomalých transformací, tj. takových, při nichž čas neomezuje difúzi a systém má šanci dosáhnout rovnováhy. Z tohoto důvodu samotný diagram rovnováhy nezohledňuje vliv rychlosti ohřevu a ochlazování. Nicméně systémy rovnováhy tvoří základ pro plánování tepelného zpracování, protože ukazují, jaké transformace jsou možné a v jakých teplotních rozmezích lze očekávat.
Toto rozlišení je velmi praktické. Pokud slitina nevykazuje přeměny v pevném stavu (na diagramu nejsou žádné oblasti, kde by se v pevném stavu objevovala jiná fáze nebo směs fází), pak taková slitina v klasickém smyslu není tepelně zpracovatelná, protože nemá žádný „mechanismus“ pro změnu své struktury. Situace je odlišná v systémech, kde rozpustnost složky v pevném stavu závisí na teplotě. V tomto případě je možné získat přesycený roztok rychlým ochlazením z teploty, při které je rozpustnost vysoká, a následným vynucením srážení během opětovného ohřevu. Tento postup vede k záměrné změně struktury a vlastností.
Další situace nastává u slitin procházejících alotropickými přeměnami v pevném stavu: při vysokých teplotách je stabilní jedna fáze (např. pevný roztok s odlišnou mřížkou) a po překročení kritických teplot má systém tendenci tvořit směs jiných fází. Pak má zásadní význam samotná rychlost, jakou procházíme transformací, protože při pomalém ochlazování dochází k difúzi a vytvářejí se rovnovážné struktury, zatímco při rychlém ochlazování jsou možné nerovnovážné struktury, jako je martenzit.
U oceli je klíčovou součástí rovnovážného systému železo–cementit (Fe–Fe₃C) až do přibližně 2,11 % uhlíku, což je rozsah relevantní pro ocel. To dává smysl austenitizaci (zahřívání do austenitického rozsahu) a skutečnosti, že během ochlazování se austenit může transformovat do různých struktur v závislosti na rychlosti ochlazování. Rovnovážný systém nám říká, „co je možné“ a „kde leží kritické teploty“, zatímco kinetika transformací (čas a ochlazování) určuje, „co skutečně dostaneme“.
Ohřívání, namáčení a ochlazování
Každý proces tepelného zpracování lze považovat za scénář teplotních změn v čase, ve kterém lze rozlišit tři hlavní fáze: ohřev, udržování teploty a ochlazování. Ohřev zahrnuje zvýšení teploty na hodnotu stanovenou pro daný proces. Často se používá postupné ohřívání: nejprve ohřev na nižší teplotu a teprve poté další ohřev na správnou teplotu. Toto rozdělení není umělé – je technologicky významné, protože omezuje teplotní gradienty v průřezu prvku a snižuje riziko vzniku trhlin nebo nadměrného namáhání.
Stárnutí znamená udržování teploty na požadované úrovni po dobu nezbytnou k vyrovnání teploty v celém průřezu a k dosažení zamýšlených změn. V praxi má žíhání dvojí účel: na jedné straně musí prvek „dosáhnout“ teploty tepelně (jinak budou povrch a jádro v odlišných stavech) a na druhé straně mnoho transformací – zejména difúze – vyžaduje čas k homogenizaci fázového složení nebo rozpuštění určitých složek (např. karbidů).
Chlazení je snížení teploty na teplotu okolí nebo na určitou mezilehlou hodnotu. Pomalé chlazení, např. v peci nebo v klidném vzduchu, se nazývá žíhání, zatímco rychlé chlazení ve vodě nebo oleji se nazývá kalení. Běžné je také postupné ochlazování, při kterém dochází k podchlazení na teplotu vyšší než konečná teplota a přechlazení na konečnou teplotu. Tato metoda řízení je někdy nezbytná, když chceme projít určitými teplotními rozsahy pomaleji (aby došlo k difúzi) nebo rychleji (aby se zabránilo perlitickým difúzním transformacím a získal se martenzit).
Jelikož podstatou tepelného zpracování je vztah mezi teplotou a časem, je popsán křivkou t = f(τ). V praxi hovoříme o průměrných rychlostech ohřevu a ochlazování, ale stejně důležitá je skutečná okamžitá rychlost, protože určuje, jak rychle procházíme kritickými teplotními rozsahy. Z tohoto důvodu mohou dva procesy s „podobnou celkovou dobou trvání“ vést k odlišným výsledkům, pokud se liší v procesu ochlazování v kritických rozsazích.
Klasifikace tepelného zpracování
Rozdělení tepelného zpracování není čistě „encyklopedické“ – vyplývá z nástrojů, které používáme ke změně vlastností. Při konvenčním tepelném zpracování se požadované vlastnosti dosahují změnou struktury bez změny chemického složení. Patří sem klasické procesy, jako je žíhání, kalení a popouštění, ale také přesycení a stárnutí, kde mechanismus zahrnuje získání přesyceného roztoku a následnou precipitaci.
Při chemickém tepelném zpracování se kromě teploty používá chemické prostředí k nasycení povrchu prvky, jako je uhlík nebo dusík. Výsledkem je změna složení povrchové vrstvy, a tím i změna struktury a vlastností, zejména odolnosti proti opotřebení nebo únavě. Jedná se o důležitý rozdíl: při běžném tepelném zpracování „pracujeme“ s tím, co již v slitině je, zatímco při termochemickém zpracování navíc dodáváme složku.
Termoplastické zpracování naopak kombinuje teplotu s plastickou deformací, což umožňuje ovlivnit strukturu komplexnějším způsobem, např. zjemněním zrna a mechanickým zpevněním. Termomagnetické zpracování využívá magnetické pole k získání specifických fyzikálních vlastností. V kontextu oceli a základů tepelného zpracování však zůstává důraz kladen na konvenční tepelné zpracování, protože přímo souvisí s transformací austenitu a jeho produktů rozkladu.
Transformace během ohřevu
Při tepelném zpracování oceli se fáze ohřevu neomezuje pouze na „ohřev prvku“. Jejím účelem je získat austenitickou strukturu, protože austenit je výchozím bodem pro mnoho následných struktur po ochlazení. Po dosažení kritické teploty A₁ (přibližně 727 °C) dochází k zásadní přeměně: perlit se přemění na austenit. Následný proces ohřevu závisí na tom, zda se jedná o hypoeutektoidní, eutektoidní nebo hypereutektoidní ocel. U hypoeutektoidních ocelí se po vytvoření austenitu z perlitu při pokračujícím ohřevu zbývající ferit také přemění na austenit a proces končí při teplotě Ac₃. V hypereutektoidních ocelích se po přeměně perlitu na austenit sekundární cementit rozpouští v austenitu a proces pokračuje až do teploty Ac_cm. V obou případech je cílem získat co nejhomogennější austenit.
Transformace perlitu na austenit má sama o sobě výraznou „vnitřní“ procesní strukturu. Začíná tvorbou austenitových jader na hranicích feritu a cementitu, poté jádra rostou a vyplňují perlitová zrna. Současně se cementit rozpouští v austenitu. Důležité je, že alotropická transformace železa probíhá rychleji než úplné rozpuštění karbidů, takže v určitém okamžiku můžeme mít austenit, který stále obsahuje zbytky karbidů a je také chemicky heterogenní. Teprve s časem dochází k homogenizaci prostřednictvím difúze uhlíku. Výsledkem je, že materiál rozlišuje mezi fázemi: tvorba heterogenního austenitu, rozpuštění zbytků karbidů a teprve poté úplná homogenizace.
Velký význam má také rychlost ohřevu. Při velmi pomalém ohřevu začíná transformace při teplotě kolem 727 °C, ale při rychlejším ohřevu se posouvá k vyšším teplotám. To znamená, že v praxi nestačí znát „učebnicové“ kritické teploty – je třeba vzít v úvahu, že skutečný rozsah transformace závisí na kinetice a počáteční mikrostruktuře. Rychlost austenitizace je také ovlivněna disperzí perlitu a formou cementitu, jakož i chemickým složením oceli, včetně legujících přísad.
Velikost zrn v oceli
U oceli se rozlišuje mezi primárním zrnem (po tuhnutí) a sekundárním zrnem, tj. skutečným zrnem – posledním austenitovým zrnem, které vzniklo v důsledku tepelného a plastického zpracování. Toto skutečné zrno má zásadní význam pro vlastnosti, zejména pro rázovou houževnatost. Materiál s hrubou strukturou po ochlazení bývá křehký a má nízkou rázovou houževnatost, proto se tato technologie zaměřuje na získání jemné austenitické struktury a následný „přenos“ této jemné struktury do struktury po ochlazení.
Za zmínku stojí mechanismus změn zrna během ohřevu. Samotná přeměna perlitu na austenit podporuje fragmentaci, ale další žíhání při vysokých teplotách způsobuje růst zrna austenitu, protože kov má tendenci snižovat energii hranic zrn. Čím vyšší je teplota ohřevu a čím delší je doba žíhání, tím větší je růst zrn. To vysvětluje, proč „příliš vysoká teplota a příliš dlouhá doba“ mohou být destruktivní: i když získáme plný austenit, může se stát hrubozrnným, což zhoršuje odolnost proti lomu.
V této souvislosti se objevuje pojem přehřátí, tj. tendence austenitických zrn růst pod vlivem teploty a času. V praxi se jemnozrnné a hrubozrnné oceli neoznačují podle „toho, jaké zrno náhodou mají“, ale podle „toho, jak snadno toto zrno roste během austenitizace“. Nominálně jemnozrnná ocel může mít hrubé zrno, pokud byla přehřátá; naopak ocel s větší tendencí k růstu může při správné teplotě vytvořit jemné zrno. To je důležité, protože nás to učí opatrnosti: název oceli vás nezbavuje povinnosti kontrolovat teplotu a čas.
Materiál také poukazuje na roli přísad, jako je hliník, které mohou inhibovat růst zrn tvorbou oxidů nebo nitridů. Z technologického hlediska to znamená větší toleranci procesu: oceli, které jsou méně náchylné k přehřátí, mají širší rozsah bezpečných teplot kalení a nižší riziko zhoršení rázové houževnatosti v důsledku náhodného přehřátí.
Kinetika transformace austenitu
Po austenitizaci je klíčovou otázkou: co se stane s austenitem během ochlazování? Pod teplotou 727 °C se austenit stává nestabilní fází a má tendenci se transformovat do struktur s nižší volnou energií, jako je perlit. Průběh transformace však závisí na dvou protichůdných faktorech. Na jedné straně větší podchlazení zvyšuje termodynamický „pohon“ transformace, zatímco na druhé straně snížení teploty zpomaluje difúzi, bez níž nemůže pearlitická transformace účinně probíhat. V důsledku toho se rychlost transformace zvyšuje až k určitému maximu (přibližně 550 °C) a poté s dalším poklesem teploty klesá až do rozsahu, kde je difúze prakticky „zmrazena“ a dochází k nedifúzním transformacím.
K kvantitativnímu a jasnému popisu se používají diagramy transformace austenitu. Za izotermických podmínek, kdy austenit rychle ochladí na konstantní teplotu a zůstane na ní, lze pozorovat charakteristické období, během kterého se nic neděje – jedná se o inkubační období (stabilita austenitu). Teprve po uplynutí této doby začíná transformace a pokračuje až do svého dokončení. Pokud provedeme takové experimenty pro různé teploty a vyneseme počáteční a koncové časy transformace do grafu, získáme diagram CTPi (čas-teplota-izotermická transformace) s křivkami ve tvaru písmene C. Vzdálenost mezi počáteční a koncovou křivkou udává rychlost transformace v daném teplotním rozsahu.
Izotermické grafy nám umožňují rozlišit tři hlavní rozsahy: při teplotách blízkých A₁ dochází k perlitické transformaci s vysokou stabilitou austenitu; ve středním teplotním rozsahu (přibližně 550–200 °C) se objevuje bainit; a pod čarou Ms difúzní křivky mizí, protože začíná martenzitická transformace s odlišným mechanismem. Tento obrázek je zásadní, protože ukazuje, že „austenit“ není jediná transformační cesta – je to výchozí bod, ze kterého lze dosáhnout různých struktur v závislosti na způsobu ochlazování.
Pearlitic transformation
Perlitická transformace je difúzní proces. Obvykle začíná vznikem cementitových jader na hranicích austenitových zrn, po kterém díky difúzi uhlíku cementit roste do desek a austenit zbavený uhlíku se transformuje na ferit. Opakování tohoto mechanismu vede k tvorbě střídavých pruhů feritu a cementitu, tj. perlitové struktury. V jednom zrnu austenitu se obvykle tvoří několik perlitických kolonií, jejichž geometrie a jemnost závisí na transformační teplotě.
Klíčovým důsledkem kinetiky je to, že s rostoucím podchlazením se zvyšuje počet jader a rychlost krystalizace transformačních produktů, ale zároveň se snižuje možnost difúze na velké vzdálenosti. Výsledkem je vznik perlitů s čím dál menšími mezerami mezi deskami – od hrubozrnných perlitů při teplotách blízkých A₁ až po velmi jemné perlitů při nižších transformačních teplotách. Tato změna mikrostruktury má přímý vliv na vlastnosti: čím jemnější je perlit, tím vyšší je tvrdost a pevnost, ale obvykle na úkor plasticity. Materiál naznačuje, že perlit vytvořený při teplotě kolem 700 °C může mít tvrdost ~220 HB, zatímco při teplotě kolem 500 °C se tvoří velmi jemný perlit s výrazně vyšší tvrdostí.
U hypoeutektoidních a hypereutektoidních ocelí je důležité, že za určitých podmínek může být před perlitickou transformací vylučován ferit (hypoeutektoidní) nebo sekundární cementit (hypereutektoidní). S rostoucím podchlazením však tato fáze může zmizet a transformace může probíhat „příměji“, což souvisí s pozorovaným rozšířením rozsahů, ve kterých se tvoří perlitické struktury bez zřetelné feritové nebo cementitové sítě.
Martenzitická transformace
Pod teplotou Ms dochází k transformaci austenitu zcela odlišným způsobem, protože difúze uhlíku je prakticky potlačena. V tomto případě nevznikají žádné produkty vyžadující oddělení uhlíku na ferit a cementit, ale dochází k nedifúzní restrukturalizaci krystalové mřížky železa. Austenit se transformuje na martenzit bez změny průměrného obsahu uhlíku v pevném roztoku, což znamená, že martenzit je přesycený roztok uhlíku v α železe. Toto přesycení deformuje mřížku do tetragonální formy a právě tato deformace je zodpovědná za velmi vysokou tvrdost martenzitu, ale také za jeho křehkost.
Důležitým, často přehlíženým důsledkem martenzitické transformace je změna objemu. Z produktů transformace austenitu má martenzit nejvyšší měrný objem. V praxi to znamená, že při kalení hrozí riziko vzniku značných pnutí, deformací a dokonce i trhlin, zejména u součástí se složitou geometrií. Materiál odkazuje na dilatometrická pozorování, která ukazují charakteristické změny objemu spojené s transformacemi během ohřevu a ochlazování.
Martenzit se tvoří bez inkubační doby: jakmile je překročena hodnota Ms, transformace začíná okamžitě a ke zvýšení množství martenzitu dochází spíše tvorbou nových desek (jehel) než růstem stávajících. Je také velmi důležité, že transformace končí při teplotě Mf, ale i přesto může část austenitu zůstat netransformovaná jako remanentní austenit. Jeho množství závisí do značné míry na obsahu uhlíku – při vyšším obsahu uhlíku se po kalení zvyšuje podíl remanentního austenitu, což má vliv na tvrdost a rozměrovou stabilitu.
Bainitická transformace
V mezním teplotním rozmezí (u uhlíkových ocelí přibližně mezi 550 °C a 200 °C) dochází k bainitické transformaci, která kombinuje vlastnosti difúzních a nedifúzních transformací. Při těchto teplotách je difúze uhlíku v austenitu již velmi nízká, ale není nulová. Z austenitu se tvoří feritové desky nasycené uhlíkem a poté, protože difúze uhlíku ve feritu je větší než v austenitu, se z nasyceného feritu uvolňují karbidy (cementit). Výsledkem je, že bainit je směsí feritu a karbidů, přičemž jejich fragmentace se zvyšuje s klesající transformací teplotou.
Rozlišuje se mezi horním bainitem (vznikajícím při vyšších teplotách v tomto rozmezí) a dolním bainitem (vznikajícím při nižších teplotách), které se liší morfologií a tvrdostí. Materiál poskytuje přibližné hodnoty, které naznačují, že horní bainit může mít tvrdost přibližně 45 HRC a dolní bainit přibližně 55 HRC, což ukazuje jeho „pozici“ mezi typickým perlitem a martenzitem. Kromě toho je uvedeno, že u uhlíkových ocelí se perlitický a bainitický rozsah mohou částečně překrývat, což vede ke smíšeným strukturám.
Transformace austenitu během kontinuálního ochlazování
Ačkoli izotermické diagramy jsou velmi informativní, většina skutečných technologických procesů probíhá spíše za kontinuálního ochlazování než za izotermického ochlazování. Proto se sestavují diagramy CTPc (čas-teplota-transformace pro kontinuální ochlazování), které zohledňují skutečnost, že teplota v průběhu času klesá a materiál „prochází“ různými transformačními rozsahy. Tyto diagramy jsou obzvláště užitečné, protože umožňují přímé srovnání ochlazovacích křivek s transformačními čarami a předpovídají, jaká struktura se vytvoří v konkrétním procesu.
Při velmi pomalém ochlazování jsou transformace podobné rovnovážným transformacím: v hypoeutektoidních ocelích se nejprve vylučuje ferit (z Ar₃) a poté dochází k perlitické transformaci v Ar₁. Se zvyšující se rychlostí ochlazování se transformační teploty snižují a některé fáze mohou zmizet, např. dřívější precipitace feritu před perlitem může postupně zmizet, což vede k homogennější perlitické struktuře. Další zvýšení rychlosti ochlazování posouvá systém směrem k bainitu a při ještě vyšších rychlostech se objevují bainiticko-martenzitické struktury, až je nakonec při dostatečně vysoké rychlosti možné získat téměř výlučně martenzit.
Zde přichází na řadu pojem kritická rychlost ochlazování – minimální rychlost, při které se dosáhne homogenní martenzitické struktury (samozřejmě s určitým zbytkem austenitu). Tento pojem je praktický: říká nám, zda lze danou součást „prožehlit“ v daném chladicím médiu a s danými rozměry. Diagramy CTPc, zejména pokud obsahují chladicí křivky a odpovídající hodnoty tvrdosti, nám umožňují přímo odečíst, jaký podíl fází (např. ferit, bainit, martenzit) získáme pro konkrétní chladicí proces.
Kali
Martenzit je nestabilní fáze a kalená ocel, ačkoli je velmi tvrdá, může být příliš křehká a plná vnitřního pnutí. Popouštění je proto proces, při kterém se kalená ocel řízeným způsobem zahřívá na vyšší teploty, aby došlo ke změnám v martenzitu. Klíčovým bodem je, že popouštění není jednorázový jev, ale sled fází závislých na teplotě. U materiálu se rozlišují čtyři hlavní fáze, které se liší z hlediska uvolňovaných karbidů, změn obsahu uhlíku v martenzitu a načasování transformací zbytkového austenitu.
Při nízkých teplotách popouštění (kolem 80–200 °C) dochází k první fázi, která zahrnuje srážení ε karbidu. To může dokonce dočasně zvýšit tvrdost ocelí s vysokým obsahem uhlíku, což je důležitý, kontraintuitivní poznatek: popouštění neznamená vždy změkčení od první minuty. Poté, v rozmezí přibližně 200–300 °C, dochází k dalšímu vysrážení karbidu ε a difúzní transformaci zbytkového austenitu na bainitickou strukturu. V rozmezí přibližně 300–400 °C se ε karbid transformuje na cementit a je dosaženo stavu blíže rovnováze; poté se vytvoří temperovaný martenzit. Při vyšších teplotách (přibližně 400–650 °C) cementit koaguluje, napětí se odstraní a vytvoří se struktura zvaná sorbit, která nabízí příznivější kompromis vlastností.
Z technologického hlediska je účelem popouštění to, že s poklesem tvrdosti se zvyšuje plasticita a rázová pevnost. Materiál zdůrazňuje, že optimálních mechanických vlastností se často dosahuje při popouštění v rozmezí přibližně 600–650 °C, přičemž nad touto teplotou již není nárůst plasticity tak výrazný. Kromě toho je důležité rozlišovat mezi strukturami s podobnou tvrdostí, ale odlišnou morfologií cementitu: jemný perlit a struktura po temperování martenzitu mohou vypadat podobně a mít podobnou tvrdost, ale liší se tvarem karbidů, a tedy i určitými vlastnostmi, např. mezí kluzu nebo zúžením.
Vliv tepelného zpracování na vlastnosti oceli
Kalením dochází k tvorbě martenzitu, a tím k vysoké tvrdosti, jejíž nárůst souvisí se zvýšením obsahu uhlíku. Materiál naznačuje, že až do určité úrovně obsahu uhlíku (přibližně 0,7 %) je nárůst tvrdosti martenzitu obzvláště silný, poté je nárůst menší. Současně se v hypereutektoidních ocelích kalených z velmi vysokých teplot může objevit vyšší podíl zbytkového austenitu, který může změnit pozorovanou tvrdost a chování oceli.
Temperování tento obraz mění: nízké teploty mohou u ocelí s vysokým obsahem uhlíku vyvolat mírné zpevnění, ale obecně platí, že zvýšení teploty temperování vede ke snížení tvrdosti a pevnosti a ke zvýšení plasticity a rázové pevnosti. Důležité je, že nejde o „magický účinek teploty“, ale o velmi specifické transformace: vysrážení karbidů z martenzitu, snížení tetragonální struktury, transformace karbidů na cementit a jejich koagulace. Za pozorované vlastnosti je zodpovědná mikrostruktura, konkrétně forma a distribuce karbidů a stav pevného roztoku.
Zvláště poučné je srovnání perlitických struktur a struktur získaných popouštěním martenzitu. Ačkoli mohou mít podobnou tvrdost a podobný „obecný“ vzhled, cementit v perlitu má pruhovanou formu, zatímco ve strukturách po popouštění martenzitu má častěji zrnitější (globulární) formu. Materiál poukazuje na to, že při stejné tvrdosti mohou být pevnost v tahu a prodloužení podobné, ale mez kluzu a zmenšení plochy jsou někdy příznivější pro struktury po temperování. To vysvětluje, proč je tepelné zpracování (kalení + temperování) tak populární: poskytuje soubor vlastností, které je obtížné dosáhnout pouze ochlazením na perlit.
Teoretické základy tepelného zpracování oceli a litiny – shrnutí
Teoretický základ tepelného zpracování oceli spočívá v pochopení toho, že tento proces je řízen transformací austenitu. Rovnovážný systém Fe–Fe₃C udává kritické fáze a teplotní oblasti a kinetika nám říká, které transformace nastanou při dané rychlosti ochlazování. Diagramy CTPi a CTPc ukazují, kde je austenit stabilní, kde se rozpadá na perlit nebo bainit a kde se transformuje na martenzit bez difúze. Popouštění naopak organizuje vytvrzený stav: odstraňuje napětí a mění formu karbidů, což vede k funkčním vlastnostem potřebným v praxi.
V tomto smyslu není tepelné zpracování souborem „receptů“, ale logickým důsledkem vztahu: teplota + čas + rychlost ochlazování → mikrostruktura → vlastnosti. Čím lépe tomuto vztahu rozumíme, tím jistěji můžeme volit technologické parametry, minimalizovat riziko vzniku vad a vědomě tvarovat materiál tak, aby splňoval konstrukční požadavky.
