Proces zmiany fizycznych, chemicznych i mechanicznych właściwości metalu poprzez zastosowanie kontrolowanego ogrzewania i chłodzenia jest znany jako obróbka cieplna. Jest to procedura stosowana w celu poprawy lub przywrócenia produktywności produktu. Obróbkę cieplną stosuje się najczęściej w metalurgii, produkcji, formowaniu na gorąco i spawaniu.
Obróbkę cieplną można zastosować do surowców, jak sam metal lub gotowe produkty. Metodologia obejmuje podgrzewanie materiałów do wysokich temperatur w celu zwiększenia naprężeń wewnętrznych. Następnie chłodzenie odbywa się w ekstremalnie niskiej temperaturze, co jest również znane jako hartowanie. Wzmacnia to wewnętrzną strukturę siatkową. Uwydatnia również delikatność w ziarnach, które mają zwiększoną wytrzymałość na rozciąganie.
Obróbka cieplna jest powszechnie przeprowadzana w celu zmiękczenia, utwardzenia i materialnej modyfikacji produktu. Zmiękczanie zmniejsza twardość materiału, poprawiając jednocześnie plastyczność i wytrzymałość. Uwydatnia wytrzymałość, a także poprawia wielkość ziarna. Jest to bardziej znane jako wyżarzanie lub normalizowanie. Zazwyczaj przeprowadza się go w celu przywrócenia ciągliwości i złagodzenia naprężeń metalu w materiale. Późniejsze techniki obejmują odpuszczanie i hartowanie, które hartują i szybko schładzają materiały.
Hartowanie odbywa się głównie na stali w celu zwiększenia jej odporności na zużycie i siły działania. Do przeprowadzenia procesu hartowania wymagana jest wystarczająca zawartość węgla i stopu. Gdy występuje w odpowiedniej ilości, stal jest bezpośrednio hartowana. Jeżeli jednak zawartość węgla jest niewystarczająca, można zastosować metodę wzbogacania w węgiel, która zwiększa udział węgla w elementach ze stali węglowej.
Hartowanie selektywne to odmiana procesu hartowania, w której różne obszary poddawane są różnym temperaturom. Jest również znany jako utwardzanie różnicowe. Stosowany jest głównie do produkcji instrumentów takich jak miecze, noże i szczypce. Modyfikacja materiału to metodologia obróbki cieplnej, która modyfikuje właściwości behawioralne materiału. Stosowany głównie na stali, służy do poprawy starzenia i żywotności, a także wytrzymałości i niezawodności.
Obróbkę cieplną stosuje się najczęściej na dużych elementach ze stali węglowej. Stal dobrze reaguje na obróbkę cieplną, ze względu na jej wyjątkową łatwość zarządzania i wzrost wydajności handlowej po zastosowaniu obróbki cieplnej. To sprawia, że obróbka cieplna stali jest szeroko rozpowszechnionym procesem w przemyśle metalurgicznym. Oprócz stali, aluminium jest kolejnym metalem, na którym szeroko stosowana jest obróbka cieplna. W przeciwieństwie do stali, obróbka cieplna aluminium odbywa się w specjalnie zaprojektowanych piecach w ekstremalnie kontrolowanych warunkach termicznych.