Der Prozess der Veränderung der physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften eines Metalls durch kontrolliertes Erhitzen und Abkühlen wird als Wärmebehandlung bezeichnet. Es ist ein Verfahren, das angewendet wird, um die Herstellbarkeit eines Produkts zu verbessern oder wiederherzustellen. Wärmebehandlungen werden am häufigsten in der Metallurgie, Fertigung, Warmumformung und Schweißen angewendet.
Eine Wärmebehandlung kann auf Rohmaterialien wie das Metall selbst oder auf Fertigprodukte angewendet werden. Die Methodik beinhaltet das Erhitzen von Materialien auf extreme Temperaturen, um die innere Spannung zu erhöhen. Anschließend wird bei extrem niedriger Temperatur abgekühlt, ein Vorgang, der auch als Quenchen bezeichnet wird. Dies stärkt die innere Gitterstruktur. Es bringt auch den Glanz in den Körnern hervor, die eine erhöhte Zugfestigkeit haben.
Eine Wärmebehandlung wird üblicherweise durchgeführt, um ein Produkt zu erweichen, zu härten und materiell zu modifizieren. Das Erweichen verringert die Härte eines Materials und verbessert gleichzeitig die Duktilität und Beständigkeit. Es erhöht die Zähigkeit und verbessert auch die Korngröße. Dies wird häufiger als Glühen oder Normalisieren bezeichnet. Typischerweise wird es durchgeführt, um die Duktilität wiederherzustellen und Metallspannungen innerhalb eines Materials abzubauen. Spätere Techniken umfassen Anlassen und Abschrecken, die die Materialien härten und schnell abkühlen.
Das Härten wird meistens auf Stahl durchgeführt, um seine Verschleißeigenschaften und seine Wirksamkeit zu erhöhen. Zur Durchführung des Härteprozesses ist ein ausreichender Kohlenstoff- und Legierungsgehalt erforderlich. Wenn es in ausreichenden Mengen vorhanden ist, wird der Stahl direkt gehärtet. Bei unzureichendem Kohlenstoffgehalt kann jedoch eine Methode der Kohlenstoffanreicherung verwendet werden, die den Kohlenstoffanteil in Kohlenstoffstahlbauteilen erhöht.
Selektives Härten ist eine Variante des Härteprozesses, bei der verschiedene Bereiche unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt werden. Es wird auch als Differentialhärtung bezeichnet. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Instrumenten wie Schwertern, Messern und Zangen verwendet. Materialmodifikation ist eine Wärmebehandlungsmethode, die die Verhaltenseigenschaften eines Materials modifiziert. Es wird hauptsächlich auf Stahl aufgetragen und wird verwendet, um die Alterung und die Lebensdauer sowie die Festigkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Die Wärmebehandlung wird am häufigsten bei großen Kohlenstoffstahlkomponenten angewendet. Stahl reagiert aufgrund seiner extremen Handhabbarkeit gut auf Wärmebehandlungen und erhöht die wirtschaftliche Effizienz nach der Anwendung einer Wärmebehandlung. Dies macht die Wärmebehandlung von Stahl zu einem weit verbreiteten Verfahren in der metallurgischen Industrie. Aluminium ist neben Stahl ein weiteres Metall, das in großem Umfang wärmebehandelt wird. Anders als bei Stahl erfolgt die Wärmebehandlung von Aluminium in speziell konstruierten Öfen unter extrem kontrollierten thermischen Bedingungen.