La lavorazione a caldo è un termine per riscaldare l’acciaio o altri metalli e quindi arrotolarli, stamparli o martellarli nelle forme desiderate. Riscaldare i metalli al di sopra del loro punto critico, dove i cristalli metallici possono fluire come liquidi molto densi, riduce lo stress e li rende più facili da rotolare o modellare. Il metallo sottoposto a lavorazione a caldo può essere meno fragile, o meno soggetto a rotture, rispetto ai metalli lavorati a freddo.
I metalli contengono una struttura cristallina, un mix casuale di cristalli multiformi che possono essere paragonati a granelli di sabbia. Quando la maggior parte dei metalli è a temperatura ambiente, i cristalli sono strettamente impacchettati insieme e il metallo è considerato rigido. Se il metallo viene riscaldato al di sopra della sua temperatura di cristallizzazione, indicata come punto critico, i cristalli perdono la presa l’uno sull’altro e il metallo scorrerà o potrà essere facilmente modellato.
La lavorazione a freddo dei metalli a temperatura ambiente crea parti metalliche molto resistenti, ma può causare sollecitazioni nel metallo che portano a eventuali crepe o guasti. Ciò si verifica perché i cristalli metallici non possono muoversi l’uno intorno all’altro e vogliono tornare a una condizione di stress inferiore. La modellatura a freddo può essere paragonata all’allungamento di un elastico, con i cristalli sotto stress. I metalli possono essere riscaldati in seguito in un processo chiamato ricottura, in cui il metallo viene riscaldato a una temperatura elevata, tenuto lì, quindi raffreddato lentamente per ridurre lo stress. La lavorazione a caldo previene questo stress e rende il metallo molto più facile da maneggiare.
Quando i metalli caldi vengono laminati, i cristalli metallici scivoleranno l’uno sull’altro e cambieranno forma da forme circolari a forme lunghe e più sottili. Questo cambiamento può rendere il metallo più forte nella direzione dei cristalli, ma più debole se si aggiunge forza nella direzione opposta. I metalli laminati possono essere ricotti per recuperare parte della forma originale del cristallo, che rafforza il metallo.
Lavorare a temperature più elevate crea un metallo duttile, che è un metallo che può flettersi o è meno fragile. La duttilità può essere uno svantaggio per le parti che richiedono un’elevata resistenza agli urti, come utensili o lame. La lavorazione a caldo può essere seguita dal rinvenimento, che è il riscaldamento seguito da un rapido raffreddamento in acqua o olio, per recuperare parte della tenacità del metallo lavorato a freddo.
Uno svantaggio della lavorazione a caldo è la temperatura richiesta per raggiungere il punto critico di alcuni metalli. Alcuni acciai altoresistenziali possono richiedere il riscaldamento a temperature molto elevate per permettere di lavorare senza creare sollecitazioni metalliche. Queste temperature possono richiedere macchine utensili speciali in grado di mantenere la propria forza e tenacità se esposte alle alte temperature del metallo. Questa apparecchiatura può anche richiedere circuiti di riscaldamento ad alta temperatura su rulli o parti stampate per mantenere caldo il metallo ed evitare lavorazioni a freddo.