نرم کردن فولاد - روش‌ها، دما، ریزساختار و کاربرد
نرم شدن فولاد این شامل فرآیندهای عملیات حرارتی است که سختی ماده را کاهش می‌دهد، خاصیت انعطاف‌پذیری آن را افزایش می‌دهد یا به ریزساختاری مطلوب‌تر برای پردازش بیشتر دست می‌یابد. نرم کردن در درجه اول قبل از ماشینکاری، شکل‌دهی پلاستیک و فرآیندهای عملیات حرارتی بعدی مانند سخت‌کاری استفاده می‌شود.
این فرآیند به ویژه برای فولادهای پرکربن، آلیاژی و ابزار که سختی بالا یا محتوای نامطلوب کاربید آنها می‌تواند عملیات تراشکاری، فرزکاری، سوراخکاری یا سایر عملیات ماشینکاری را دشوار کند، اهمیت دارد. نرم‌کاری همچنین می‌تواند در موادی که با کار سرد سخت شده‌اند، مورد استفاده قرار گیرد، جایی که حذف اثرات کار سرد و بازیابی توانایی ماده برای تغییر شکل بیشتر ضروری است.
هیچ روش جهانی واحدی برای نرم کردن فولاد وجود ندارد. بسته به نوع ماده، میزان کربن، عناصر آلیاژی، ساختار اولیه و اثر مورد نظر، از روش‌های مختلفی از جمله آنیل کامل، آنیل ایزوترمال، آنیل کروی شدن و آنیل تبلور مجدد استفاده می‌شود.
نرم شدن فولاد چیست؟
نرم‌سازی از رابطه بین خواص مکانیکی فولاد و ریزساختار آن بهره می‌برد. فرآیندهای گرمایش، آنیل و سرمایش مناسب انتخاب شده می‌توانند اندازه و شکل اجزای سازه، توزیع کاربیدها، حالت سخت شدن ماده و سطح تنش‌های پسماند را تغییر دهند.
بسته به فرآیند مورد استفاده، موارد زیر ممکن است رخ دهد: تبدیل آستنیت به فریت و پرلیت، کروی شدن سمنتیت یا سایر کاربیدها، تبلور مجدد ماده سخت شده با کرنش و کاهش چگالی نابجایی‌ها.
این اثر معمولاً کاهش سختی و مقاومت ماده در برابر پردازش بیشتر و افزایش شکل‌پذیری است. با این حال، مکانیسم دقیق به روش مورد استفاده بستگی دارد، بنابراین اصطلاح «نرم شدن» نباید با یک چرخه حرارتی خاص مشخص شود.
چرا فولاد نرم می‌شود؟
موادی که پس از نورد، آهنگری، کشش، سخت‌کاری یا سایر فرآیندهای تکنولوژیکی تحویل داده می‌شوند، همیشه خواص لازم برای عملیات تولید بعدی را ندارند. سختی بیش از حد، سایش ابزار و نیروهای برشی را افزایش می‌دهد، در حالی که سخت‌کاری کرنشی بیش از حد می‌تواند توانایی پرس، خم‌کاری یا کشش بیشتر را محدود کند.
اهداف اصلی نرم کردن فولاد عبارتند از:
- کاهش سختی مواد،
- بهبود قابلیت ماشینکاری در گریدهای فولادی مناسب،
- افزایش انعطاف‌پذیری و قابلیت شکل‌پذیری بیشتر،
- حذف یا محدود کردن اثرات سخت‌شدگی ناشی از تغییر شکل،
- به دست آوردن شکل مطلوبی از سمنتیت یا کاربیدها،
- آماده سازی فولاد برای سخت کاری و عملیات حرارتی بیشتر،
- همگن‌سازی ریزساختار قبل از مراحل بعدی تولید.
روش‌های نرم کردن فولاد
انتخاب روش نرم کردن در درجه اول به نوع فولاد و اثر تکنولوژیکی مورد نظر بستگی دارد. فولاد پرکربن مورد نظر برای سخت کاری، فرآیندی متفاوت از ورق فلزی کم کربن که در طول نورد سرد به شدت سخت شده است، نیاز دارد.
۱. آنیلینگ کامل
آنیلینگ کامل شامل گرم کردن فولاد تا حدی که آستنیته شدن مناسب را تضمین کند، گرم کردن ماده و سپس خنک کردن بسیار آهسته آن، معمولاً همراه با کوره، می‌شود.
برای فولادهای هیپویوتکتوئید، دمای فرآیند بالاتر از دمای بحرانی Ac3 انتخاب می‌شود. دمای دقیق، زمان خیساندن و سرعت خنک شدن به درجه فولاد و ابعاد قطعه بستگی دارد.
خنک شدن آهسته امکان دستیابی به ساختار فریت-پرلیت نسبتاً نرم را فراهم می‌کند. در مقایسه با عادی سازی فولاد خنک شدن بسیار کندتر است، بنابراین ساختار و خواص مکانیکی حاصل متفاوت است.
کاربرد معمول: فولادهای ساختمانی و سایر گریدها که نیاز به کاهش سختی، بهبود پلاستیسیته یا آماده‌سازی برای پردازش بیشتر دارند.
۲. آنیل ایزوترمال
آنیل ایزوترمال از یک تبدیل کنترل‌شده آستنیت در دمای ثابت استفاده می‌کند. پس از آستنیته کردن، فولاد تا دمای تبدیل مناسب سرد می‌شود و سپس در آن دما نگه داشته می‌شود تا ریزساختار مورد نیاز حاصل شود.
برخلاف آنیل کلاسیک که با خنک‌سازی بسیار آهسته و پیوسته همراه است، این تبدیل تحت شرایط ایزوترمال کنترل‌شده انجام می‌شود. این امر امکان ایجاد ساختار یکنواخت‌تر و در برخی فولادها، زمان فرآیند کوتاه‌تر را فراهم می‌کند.
این روش، از جمله در برخی از فولادهای آلیاژی و ابزار که خنک‌کاری آهسته در طول عملیات حرارتی سنتی زمان‌بر است، استفاده می‌شود.
اثر: به دست آوردن ریزساختار و خواص کنترل‌شده که امکان پردازش مکانیکی یا حرارتی بیشتر را فراهم می‌کند.
۳. آنیل کردن گلوله‌ای - کروی کردن
آنیلینگ گلوله‌ای، که به آن کروی‌سازی نیز می‌گویند، به ویژه برای فولادهای پرکربن، یاتاقانی و ابزار اهمیت دارد. هدف آن تغییر مورفولوژی سمنتیت و سایر کاربیدها برای تولید ذرات کروی‌تر و گردتر است که به جای آرایش لایه‌ای یا مشبک، در یک ماتریس فریتی قرار گرفته‌اند.
کروی‌سازی را می‌توان با استفاده از چرخه‌های حرارتی مختلف، از جمله گرمایش طولانی‌مدت در نزدیکی دمای Ac1 یا چرخه‌بندی در یک محدوده دمایی خاص، انجام داد. پارامترها به ترکیب شیمیایی و ساختار اولیه گونه‌های خاص بستگی دارند.
تغییر شکل و چیدمان کاربیدها می‌تواند سختی فولاد پرکربن را به میزان قابل توجهی کاهش داده و قابلیت ماشینکاری آن را بهبود بخشد. یک ساختار به درستی آماده شده همچنین شرایط اولیه مطلوبی را قبل از سخت شدن بعدی فراهم می‌کند.
کاربرد معمول: فولادهای ابزار، فولادهای یاتاقان و سایر فولادهای پرکربن که برای پردازش مکانیکی و سخت‌کاری بیشتر در نظر گرفته شده‌اند.
۴. آنیل تبلور مجدد
آنیل تبلور مجدد این ماده در درجه اول برای موادی که در حین شکل‌دهی سرد، مانند نورد، کشش یا مهرزنی، سخت می‌شوند، استفاده می‌شود.
در طول تغییر شکل سرد، چگالی نابجایی‌ها افزایش می‌یابد، ماده سخت می‌شود و سختی و استحکام آن افزایش می‌یابد، در حالی که شکل‌پذیری کاهش می‌یابد. هنگامی که به درجه بالایی از کار سرد برسیم، شکل‌دهی بیشتر ممکن است دشوار شود.
آنیل تبلور مجدد، دانه‌های جدیدی ایجاد می‌کند که عاری از اثرات کرنش‌سختی قبلی هستند. این امر منجر به کاهش سختی و استحکام به دلیل کرنش‌سختی و بازیابی شکل‌پذیری می‌شود.
کاربرد معمول: ورق‌ها، نوارها، سیم‌ها و سایر محصولات نیمه‌تمام که تحت کار سرد شدید قرار می‌گیرند.
مقایسه روش‌های نرم‌سازی فولاد
روش مکانیسم اساسی اثر اصلی کاربرد معمول آنیل کامل آستنیته شدن و استحاله آهسته در حین سرد شدن کاهش سختی و ساختار نرم‌تر فولادهای سازه‌ای و محصولات نیمه‌تمام قبل از پردازش بیشتر آنیل همدما استحاله آستنیت در دمای کنترل‌شده و ثابت ریزساختار یکنواخت و خواص کنترل‌شده فولادهای آلیاژی و ابزار منتخب آنیل گلوله‌ای/کروی تغییر در مورفولوژی سمنتیت و کاربید کاهش سختی و بهبود ماشینکاری فولادهای پرکربن، یاتاقان و ابزار آنیل تبلور مجدد تشکیل دانه‌های جدید پس از سخت‌کاری قبلی حذف اثرات سخت‌کاری و بازیابی شکل‌پذیری ورق‌ها، نوارها و سیم‌های کار سرد شده
مقایسه روش‌های نرم‌سازی فولاد
| روش | مکانیسم اساسی | اثر اصلی | نوع زاستوسووانی |
|---|---|---|---|
| آنیلینگ کامل | آستنیته شدن و استحاله آهسته در حین سرد شدن | کاهش سختی و دستیابی به ساختاری نرم‌تر | فولادهای سازه‌ای و محصولات نیمه‌تمام قبل از پردازش بیشتر |
| آنیل ایزوترمال | تبدیل آستنیت در دمای کنترل‌شده و ثابت | ریزساختار همگن و خواص کنترل‌شده | فولادهای آلیاژی و ابزار منتخب |
| آنیل کردن/کروی کردن گلوله | تغییر در مورفولوژی سمنتیت و کاربیدها | کاهش سختی و بهبود قابلیت ماشینکاری | فولادهای پرکربن، یاتاقان و ابزار |
| آنیل تبلور مجدد | تشکیل دانه‌های جدید پس از خردایش اولیه | حذف اثرات سخت شدن و بازیابی خاصیت پلاستیسیته | ورق‌ها، نوارها و سیم‌های سردکاری شده |
ریزساختار در طول نرم شدن چگونه تغییر می‌کند؟
تغییرات ریزساختاری به نوع عملیات حرارتی بستگی دارد. بنابراین، شناسایی یک مشخصه ساختاری واحد برای همه فرآیندهای نرم شدن غیرممکن است.
بسته به فناوری مورد استفاده، موارد زیر ممکن است رخ دهد:
- تشکیل ساختار فریتی-پرلیتی در حین سرد شدن آهسته پس از آستنیته کردن،
- استحاله آستنیت کنترل‌شده در طول عملیات حرارتی آنیل ایزوترمال
- کروی شدن سمنتیت و سایر کاربیدها در فولادهای پرکربن و آلیاژی
- بازیابی و تبلور مجدد سازه پس از عملیات پلاستیک سرد قبلی،
- کاهش چگالی نابجایی‌ها و اثرات سخت‌شوندگی کرنشی.
آنیل کروی - چرا برای فولادهای ابزار مهم است؟
در فولادهای ابزار و سایر فولادهای پرکربن، سختی به تنهایی تنها پارامتر تعیین‌کننده مناسب بودن برای ماشینکاری نیست. شکل، اندازه و توزیع کاربیدها نیز بسیار مهم هستند.
ساختاری با کاربیدهای تقریباً کروی و با توزیع مناسب می‌تواند ماشینکاری را تسهیل کرده و شرایط شروع مناسبی را برای آستنیته کردن و سخت‌کاری بعدی فراهم کند. بنابراین، فولادهای ابزار اغلب در شرایط آنیل نرم عرضه می‌شوند.
سختی واقعی پس از عملیات حرارتی باید برای گرید خاص فولاد تعیین شود. نباید برای همه فولادهای ابزار، یک محدوده HB یا HV واحد در نظر گرفته شود.
نرم شدن فولاد و قابلیت ماشینکاری
یکی از مهمترین دلایل اعمال نرم کاری، آماده سازی ماده برای تراشکاری، فرزکاری، سوراخکاری، بروشینگ یا سایر عملیات ماشینکاری است. کاهش سختی بیش از حد می تواند تنش لبه برش و سایش ابزار را کاهش دهد.
با این حال، رابطه بین سختی و قابلیت ماشینکاری خطی نیست. ماده‌ای با کمترین سختی ممکن، همیشه آسان‌ترین ماده برای ماشینکاری نیست. فولادهای بسیار نرم و چکش‌خوار می‌توانند مشکلاتی در تشکیل براده، لبه‌های متراکم و پرداخت سطح داشته باشند.
بنابراین، فرآیند مناسب نه تنها برای دستیابی به کمترین سختی ممکن، بلکه مهمتر از همه برای دستیابی به ریزساختاری مناسب برای ماده خاص و فناوری تولید بعدی انتخاب می‌شود.
نرم شدن و محتوای کربن در فولاد
میزان کربن تأثیر قابل توجهی در انتخاب روش نرم‌سازی دارد. در فولادهای کم کربن، حذف اثرات سخت‌کاری سرد می‌تواند از اهمیت ویژه‌ای برخوردار باشد. در فولادهای کربن متوسط، انتخاب فرآیند، از جمله موارد دیگر، به عملیات مکانیکی و حرارتی بعدی بستگی دارد.
در فولادهای پرکربن، مورفولوژی سمنتیت و سایر کاربیدها اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند. بنابراین، فرآیندهایی که منجر به کروی شدن کاربید می‌شوند، اغلب در فولادهای ابزار، یاتاقان و فنر استفاده می‌شوند.
نرم شدن فولادهای کربنی
برای فولادهای کربنی، انتخاب عملیات به میزان کربن و شرایط نهایی مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال، فولاد C45 ممکن است به عملیات متفاوتی نسبت به فولادهای فنر یا ابزار پرکربن نیاز داشته باشد.
در فولادهایی با محتوای کربن بالاتر، می‌توان قبل از ماشینکاری و سخت‌کاری بعدی، از آنیل کروی استفاده کرد. بدست آوردن فرم سمنتیت مناسب، پردازش بیشتر را تسهیل کرده و ساختار را برای چرخه حرارتی بعدی آماده می‌کند.
نرم شدن فولادهای آلیاژی
عناصر آلیاژی می‌توانند به طور قابل توجهی بر دمای تبدیل، سختی‌پذیری، نوع کاربیدهای تشکیل شده و سرعت فرآیندهای انتشار تأثیر بگذارند. بنابراین، پارامترهای مناسب برای فولاد کربنی ساده نباید به طور خودکار برای فولادهای کروم، کروم-مولیبدن، نیکل یا فولادهای پرآلیاژ اعمال شوند.
در فولادهای آلیاژی، کنترل دما، زمان و سرعت سرد شدن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای فولادهای ابزار، پارامترهای آنیل نرم معمولاً برای هر گرید به صورت جداگانه تعیین می‌شوند.
نرم شدن فولادهای زنگ نزن
وقتی صحبت از فولادهای ضد زنگ می‌شود، اصطلاح "نرم شدن" نیاز به احتیاط بیشتری دارد. فولادهای آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی و دوپلکس ریزساختارهای متفاوتی دارند و به عملیات حرارتی متفاوتی نیاز دارند.
برای مثال، فولادهای زنگ نزن آستنیتی می‌توانند در طول کار سرد به طور قابل توجهی سخت شوند. بازیابی شکل‌پذیری آنها نیاز به عملیات حرارتی دقیق و مناسب برای گرید خاص دارد. بنابراین، نباید از یک محدوده دمایی واحد و جهانی برای "نرم کردن فولاد زنگ نزن" استفاده شود.
تأثیر زمان و دما بر نرم شدن فولاد
دما و زمان ارتباط نزدیکی با هم دارند. دمای خیلی پایین ممکن است منجر به تغییرات ریزساختاری مورد نیاز نشود، در حالی که دمای خیلی بالا یا گرمایش بیش از حد طولانی ممکن است باعث رشد نامطلوب دانه یا سایر تغییرات ساختاری شود.
پارامترهای فرآیند باید شامل موارد زیر باشند:
- درجه و ترکیب شیمیایی فولاد،
- دمای بحرانی مواد،
- ساختار خروجی،
- درجه تقویت قبلی،
- ابعاد و هندسه عنصر،
- نوع کوره و روش گرمایش،
- ریزساختار نهایی مورد انتظار،
- نوع عملیات مکانیکی یا حرارتی بیشتر.
تأثیر سرعت خنک‌سازی
سرعت سرد شدن یکی از پارامترهایی است که ساختار نهایی فولاد را تعیین می‌کند. آنیلینگ کامل کلاسیک از سرد شدن آهسته برای ایجاد دگرگونی‌هایی که منجر به ساختار نرم‌تر می‌شوند، استفاده می‌کند.
در عملیات حرارتی ایزوترمال، ماده آستنیته شده به دمای خاصی رسانده می‌شود که در آن یک تغییر شکل کنترل‌شده رخ می‌دهد. از سوی دیگر، در عملیات حرارتی تبلور مجدد، روش خنک‌سازی اهمیت متفاوتی دارد، زیرا هدف اصلی این فرآیند حذف اثرات کارسختی قبلی است، نه تبدیل آستنیت.
به همین دلیل، نباید از یک مقدار نرخ خنک‌کننده به عنوان مناسب برای همه فرآیندهای نرم‌سازی استفاده کرد.
اتمسفر در طول عملیات حرارتی نرم
در طول عملیات حرارتی، نه تنها دما و زمان مهم هستند، بلکه اتمسفر کوره نیز اهمیت دارد. دمای بالا می‌تواند منجر به اکسیداسیون سطح، تشکیل رسوب و تحت شرایط خاص، تغییر در ترکیب شیمیایی لایه سطحی شود.
بسته به الزامات تکنولوژیکی، کوره‌هایی که در اتمسفر هوا، اتمسفرهای محافظ یا خلاء کار می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. اتمسفرهای محافظ یا خلاء می‌توانند به ویژه برای قطعات دقیق و فولادهای آلیاژی، که در آنها کاهش اکسیداسیون و کیفیت بالای سطح مورد نیاز است، مهم باشند.
کاربرد نرم‌سازی فولاد در صنعت
تولید ابزار
فولادهای ابزار اغلب قبل از سخت شدن نهایی تحت عملیات مکانیکی قرار می‌گیرند. آنیل نرم، به ویژه کروی کردن، ساختاری ایجاد می‌کند که فرزکاری، تراشکاری، سوراخکاری و سایر عملیات انجام شده قبل از عملیات حرارتی نهایی را تسهیل می‌کند.
تولید بلبرینگ
در فولادهای پرکربن، دستیابی به شکل و توزیع مناسب کاربید قبل از سخت‌کاری بسیار مهم است. بنابراین، آنیل کروی‌سازی یک مرحله حیاتی در آماده‌سازی مواد است.
تولید ورق، نوار و سیم
موادی که تحت نورد سرد یا کشش قرار می‌گیرند، به تدریج سخت می‌شوند. آنیل تبلور مجدد، شکل‌پذیری مناسب را بازیابی می‌کند و امکان ادامه فرآیند شکل‌دهی را فراهم می‌کند.
صنعت ماشین آلات
نرم کردن می‌تواند هنگام تهیه محصولات نیمه تمام برای شفت‌ها، محورها، چرخ دنده‌ها، اجزای گیربکس، قالب‌ها و سایر قطعاتی که نیاز به ماشینکاری فشرده قبل از عملیات حرارتی نهایی دارند، استفاده شود.
نرم‌سازی و آنیل تنش‌زدایی
نرم شدن را نباید با ... یکی دانست. آنیل تنش‌زداییهدف اصلی تنش‌زدایی، کاهش تنش‌های پسماند و در عین حال به حداقل رساندن تغییر در ریزساختار اولیه ماده است.
در طول نرم شدن، هدف در درجه اول تغییر سختی، پلاستیسیته یا ریزساختار به روشی است که عملیات تکنولوژیکی بعدی را تسهیل کند.
نرم کننده و نرمال کننده
عادی سازی فولاد شامل آستنیته کردن و خنک‌سازی متعاقب آن در هوا می‌شود. در بسیاری از فولادهای کربنی، این امر منجر به ساختار ظریف‌تر و سختی و استحکام بیشتر نسبت به آنیل آهسته می‌شود.
اگر هدف اصلی، ساخت فولاد ابزار پرکربن با حداکثر سهولت ماشینکاری باشد، آنیل کروی ممکن است فرآیند مناسب‌تری باشد. با این حال، اگر پس از آهنگری یا نورد، به ریز شدن دانه‌ها و همگنی ساختاری نیاز باشد، نرماله کردن می‌تواند فرآیند مناسبی باشد.
نرم شدن و سفت شدن
نرم کنندگی و سخت کاری فولاد آنها اساساً اهداف متفاوتی را دنبال می‌کنند. سخت‌کاری ساختاری با سختی بالا ایجاد می‌کند، در حالی که نرم‌کاری برای کاهش سختی یا دستیابی به ساختاری مطلوب برای پردازش بیشتر استفاده می‌شود.
با این حال، این فرآیندها اغلب در یک توالی تکنولوژیکی واحد رخ می‌دهند. فولاد ابزار ممکن است ابتدا آنیل نرم شود، سپس به صورت مکانیکی پردازش شود و تنها پس از آن سخت و بخشیده شده.
مهمترین مزایای نرم کردن فولاد
- کاهش سختی بیش از حد،
- بهبود قابلیت ماشینکاری در گریدهای مناسب،
- افزایش خاصیت پلاستیسیته مواد،
- بازیابی پلاستیسیته پس از کار سرد،
- به دست آوردن مورفولوژی کاربید مناسب،
- آماده‌سازی فولادهای ابزار و پرکربن برای سخت‌کاری،
- امکان انجام مراحل بعدی شکل‌دهی و پردازش مکانیکی.
محدودیت‌های فرآیند
- پارامترها باید برای یک گرید خاص فولاد انتخاب شوند،
- دمای خیلی بالا می‌تواند منجر به رشد نامطلوب دانه شود،
- خنک‌سازی نادرست ممکن است منجر به ریزساختار نادرست شود،
- فرآیندهای کروی‌سازی ممکن است به زمان گرمایش طولانی نیاز داشته باشند،
- هر روش نرم‌سازی برای هر نوع فولادی مناسب نیست،
- در مورد فولادهای پرآلیاژ، نوع و پایداری کاربیدهای موجود و تبدیلات خاص هر گرید باید در نظر گرفته شود.
نرم‌سازی فولاد یک فرآیند واحد با پارامترهای جهانی نیست، بلکه گروهی از عملیات حرارتی است که بر اساس ترکیب شیمیایی، ریزساختار اولیه و کاربرد مورد نظر ماده انتخاب می‌شوند. آنیل کامل، آنیل همدما، آنیل کروی‌سازی و آنیل تبلور مجدد از مکانیسم‌های مختلفی استفاده می‌کنند، اما هدف مشترک آنها دستیابی به شرایط مطلوب‌تر ماده برای عملیات تکنولوژیکی بعدی است.
برای فولادهای پرکربن و ابزار، آنیل کروی‌سازی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا امکان تغییر در مورفولوژی کاربید را فراهم می‌کند و ماده را برای ماشینکاری و سخت‌کاری بعدی آماده می‌کند. در موادی که با کار سرد تقویت می‌شوند، تبلور مجدد بسیار مهم است و اثرات سخت‌کاری را از بین می‌برد و شکل‌پذیری را بازیابی می‌کند.
دما، زمان خیساندن و روش خنک کردن باید همیشه برای یک گرید خاص فولاد مشخص شود. این امر امکان دستیابی به ریزساختار مورد نیاز را بدون رشد کنترل نشده دانه، دگرگونی‌های نامطلوب یا زوال خواص مواد فراهم می‌کند.
روش‌های عملیات حرارتی و ترموشیمیایی فولاد
نرم کردن تنها یک گروه از فرآیندهایی است که برای اصلاح ریزساختار و خواص فولاد استفاده می‌شود. بسته به نتیجه مورد نظر، از فرآیندهای نرماله کردن، تنش‌زدایی، سخت‌کاری، تمپر کردن و فرآیندهای ترموشیمیایی مانند کربن‌دهی و نیتریداسیون نیز استفاده می‌شود.
روش‌های عملیات حرارتی فولاد
- عادی سازی فولاد - اصلاح دانه‌ها و یکپارچه‌سازی ریزساختار.
- آنیل تنش‌زدایی - کاهش تنش‌های پسماند
- نرم شدن فولاد - کاهش سختی و بهبود حساسیت به پردازش بیشتر.
- آنیلینگ کامل - آستنیته کردن و سرد کردن آهسته.
- آنیل ایزوترمال - تبدیلی که در دمای مناسب انتخاب شده انجام می‌شود.
- آنیل کردن گلوله‌ای - کروی کردن – تغییر در مورفولوژی سمنتیت یا سایر کاربیدها.
- آنیل تبلور مجدد - حذف اثرات خرد شدن و بازیابی خاصیت پلاستیسیته.
- همگن‌سازی آنیل - کاهش جداشدگی و همگن‌سازی ترکیب مواد.
- سخت کاری و عملیات حرارتی - شکل‌دهی ریزساختار و خواص با سخت‌کاری و تمپر کردن.
- فولاد تمپر شده – اصلاح کنترل‌شده خواص فولاد پس از سخت شدن.
- سخت‌کاری القایی – گرمایش القایی سطحی و سرمایش سریع
- سخت شدن شعله‌ای – سخت شدن سطح پس از گرم کردن موضعی با شعله.
- اشباع بیش از حد - به دست آوردن محلول جامد فوق اشباع با استفاده از یک چرخه حرارتی مناسب.
- پیری - جداسازی فاز کنترل‌شده که منجر به تقویت مواد می‌شود.
روش‌های عملیات حرارتی-شیمیایی فولاد
- نیترید کردن فولاد - غنی‌سازی انتشاری لایه سطحی با نیتروژن.
- فولاد کربن دهنده - غنی‌سازی انتشاری سطح با کربن.
- کربنیتراسیون - غنی‌سازی همزمان لایه سطحی با کربن و نیتروژن.
- نیتروکربوریزاسیون / نیتروکربوریزاسیون - غنی‌سازی لایه در درجه اول با نیتروژن و کربن.
- حفاری - اشباع نفوذی سطح با بور.
- آبکاری کروم دیفیوژن - غنی‌سازی لایه با کروم از طریق نفوذ.
- آلومینایزینگ نفوذی - غنی‌سازی لایه در آلومینیوم از طریق نفوذ.