Az acélok hőkezelése közben végbemenő jelenségek

A szerkezeti acélok nemesítési hőkezelése, mint ismeretes a munkadarab ausztenitesítéséből, az ezt követő lehűtéséből, majd a megeresztési műveletből áll, és alapvető célja a kívánt szilárdságú és szívósságú szövet létrehozása, lehetőség szerint az alkatrész térfogatának minél nagyobb hányadában. A hőkezelési folyamat kritikus részművelete az ausztenitesítési hőmérsékletről való hűtés, mely mintegy meghatározza a szövetszerkezetet és a mechanikai tulajdonságokat a munkadarab keresztmetszetében.

A nemesítő hőkezelés harmadik művelete a szívósság növelő megeresztés. A megeresztés  során martenzitből és a kevésbé rideg bénitből is a karbid apró gömbszerű alakzatok formájában kiválik és ún.  szferoidit jön létre. A létrejövő karbidfázis mennyisége, mérete, eloszlása határozza meg a nemesített acél mechanikai tulajdonságait.

A nemesítő hőkezelés célja tehát olyan szövetszerkezet kialakítása a munkadarabban, mely az elvárt mechanikai tulajdonságokat biztosítja. A hőkezelés során a munkadarab és a hevítő berendezés, illetve hűtő közeg között lejátszódó hőátadás az alkatrész hőmérsékletének változásával, az anyagában szilárdfázisú átalakulásokkal jár együtt. A művelet eredményeként kialakuló mikroszerkezet határozza meg a munkadarab szilárdsági és szívóssági tulajdonságait. A mechanikai tulajdonságok számítása, meghatározása céljából olyan numerikus modellt kívánatos készíteni, mely a munkadarab hőmérsékletének, az edzett és megeresztett szövetszerkezet összetételének, valamint keménységének becslésére alkalmas.


Az acélban a lehűlés során fázisátalakulás megy végbe. Hűlés során tehát egy eutektoidos acélban az ausztenit bomlása a
egyenlettel jellemezhető, mely két részfolyamatot foglal magában. Egyrészt az átalakulást, másrészt a Fe3C képződést. A átalakulás nagyon rövid idő alatt bekövetkezik, ha megvan az átalakulás hajtóereje a T hőmérsékletkülönbséggel arányos szabadenergia különbség. Minél nagyobb a T, annál nagyobb az átalakulás hajtóereje. A másik részfolyamat a karbon diffúzió, mely a C atomok mozgását jelenti. A diffúzió annál nagyobb, minél nagyobb a hőmérséklet és minél hosszabb az idő. Lassú hűlés esetén az átalakulás mindkét rész folyamata bekövetkezik. Ezek diffúziós átalakulások. Ha az ausztenitet az átalakulás hőmérsékletéről gyorsan hűtjük le, a két rész folyamat közül, csak a rácsátalakulás megy végbe. Ez a martenzites átalakulás, a diffúziós átalakulás ekkor nem játszódik le, így a C atomok bennmaradnak a rácsban.