Popuštanje

**Popuštanje** je toplinska obrada, u pravilu nakon kaljenja, kako bi se postigla određena svojstva, prije svega žilavost i duktilnost. Sastoji se od zagrijavanja na određenu temperaturu (ispod Ac1), izotermnog držanja na toj temperaturi (npr. 1 sat) i ohlađivanju primjerenom brzinom. Postupak se može i ponoviti. Nakon kaljenja, čelici imaju veliku čvrstoću, ali su veoma krhki. Popuštanjem se povećava žilavost kaljenog čelika, a smanjuje se čvrstoća.

Martenzitna je mikrostruktura čelika nestabilna i mijenja se pri zagrijavanju na povišene temperature. Promjene ovise o temperaturi popuštanja koja seže od približno 100&nbsp;°C do temperature Ae1. Odabirom temperature popuštanja mogu se postići sve moguće vrijednosti čvrstoće čelika između kaljenog i praktički žarenog (sferoidiziranog) stanja. Metal se grije drži neko vrijeme na dovoljno visokoj temperaturi i potom sporo hladi. Posljedice popuštanja su: 
* smanjenje tvrdoće i krhkosti 
* promjena mikrostrukture 
* omekšavanje metala kako bi se lakše deformirao materijal ili odvajala strugotina 
* rekristalizacija na hladno obrađenog materijala 
* otpuštanje zaostalih naprezanja

## Vrste popuštanja
Popuštanje se može podijeliti na:
* **niskotemperaturno popuštanje** (manje od 220 ºC);
* **srednjetemperaturno popuštanje** (od 220&nbsp;°C do 400&nbsp;°C);
* **visokotemperaturno popuštanje** (više od 400&nbsp;°C);
Vrste su popuštanja i: 
* **potpuno popuštanje**: grijanje materijala na bazi željeza do područja austenita, te sporo hlađenje (u peći) radi stvaranja krupnozrnog perlita; 
* **normalizacija**: kao i potpuno popuštanje, uz nešto brže hlađenje (na zraku) radi stvaranja sitnozrnog austenita (veća čvrstoća i tvrdoća);
* **procesno popuštanje**: popuštanje radi omogućavanja dodatne deformacije; 
* **popuštanje**: kao i procesno popuštanje, bez dodatnog deformiranja;
* **oporavno popuštanje**: zadržavanje glavnine tvrdoća uz povećanje žilavosti;
* **popuštanje za uklanjanje naprezanja**: uklanjanje zaostalih naprezanja.

## Poboljšavanje
Poboljšavanje je složena toplinska obrada koja se sastoji od kaljenja, te popuštanja pri povišenim temperaturama. Poboljšavanjem se mogu postići optimalne kombinacije čvrstoće, tvrdoće i žilavosti čelika za određenu primjenu. Najveći učinak ima ta toplinska obrada kod  čelika za poboljšanje s udjelom ugljika od 0,3% do 0,6%, a dijele se na ugljične i legirane.

Nakon kaljenja čelici imaju veliku čvrstoću, ali su veoma krhki. Popuštanjem se povećava žilavost kaljenog čelika, a smanjuje se čvrstoća. Popuštanje je toplinska obrada, u pravilu nakon kaljenja, kako bi se postigla određena svojstva, prije svega žilavost i duktilnost. Sastoji se od zagrijavanja na određenu temperaturu (ispod Ac1), izotermnog držanja na toj temperaturi (npr. 1 sat) i ohlađivanju primjerenom brzinom. Postupak se može i ponoviti.

Martenzitna je mikrostruktura čelika nestabilna i mijenja se pri zagrijavanju na povišene temperature. Promjene ovise o temperaturi popuštanja koja seže od približno 100&nbsp;°C do temperature Ae1. Odabirom temperature popuštanja mogu se postići sve moguće vrijednosti čvrstoće čelika između kaljenog i praktički žarenog (sferoidiziranog) stanja.

Poseban je primjer poboljšavanja izotermno poboljšavanje (**austempering**), kad se čelik s temperature austenizacije brzo ohladi u solnoj ili kovinskoj kupelji, u temperaturnom području bainita, te izotermno transformira u bainit, koji ima razmjerno veliku čvrstoću i žilavost.

## Tvrdoća čelika
Tvrdoća čelika (martenzita) nakon kaljenja ovisi najviše o udjelu ugljika. Kod čelika s malim udjelom ugljika (manjim od 0,25%) nakon kaljenja se postiže premala tvrdoća, a i zbog djelomičnog razugljičenja površine. Zbog toga se čelici s udjelom ugljika manjim od 0,3% u pravilu ne kale, za razliku od **čelika za poboljšanje** s udjelom ugljika od 0,3% do 0,6%. Pri kaljenju nastaju u čeliku naprezanja zbog fazne pretvorbe (razlike u obujmima između austenita i martenzita). Zbog tih naprezanja čelik se može deformirati ili puknuti.

Minimalna naprezanja (teorijski nula) u čeliku postižu se **kaljenjem bez naprezanja** (**martempering**), što je poseban oblik stupnjevitog kaljenja pri kojem nastaje martenzit istovremeno po cijelom presjeku. Naprezanja kaljenja smanjuju se također i primjenom **prekinutog kaljenja**, kada se čelik kali u sredstvu s većim, a zatim s manjim intenzitetom ohlađivanja.

Unutarnja naprezanja u kaljenom čeliku smanjuju se izotermnim žarenjem (popuštanjem) na temperaturama od 150&nbsp;°C do 200&nbsp;°C (bez osjetnog sniženja mehaničkih svojstava čelika) ili toplinskim obradama koji slijede nakon kaljenja.

**Kaljivost** čelika, odnosno njegova tvrdoća nakon kaljenja, ovisi prije svega o udjelu ugljika u čeliku. Tvrdoća martenzita se povećava s povećanjem udjela ugljika u martenzitu do približno 0,6%.

**Prokaljivost** je mogućnost zakaljivanja čelika u dubinu, a ovisi o više utjecajnih čimbenika. Najveći utjecaj na prokaljivost imaju legirni elementi. Prokaljivost jedni povećavaju (Mn, Cr, Mo, Ni), a drugi ju smanjuju (Co, Al, Ti, V). Djelovanje na prokaljivost ovisi o vrsti pojedinačnih legirnih elemenata ili o skupini legirnih elemenata, te o njihovim udjelima. Djelovanje ugljika na prokaljivost zanemarivo je u usporedbi s djelovanjem legirnih elemenata. Prokaljivost čelika uspoređuje se na temelju Jominyjeva pokusa, a prokaljivost čeličnih dijelova ocjenjuje se na osnovi kritičnog promjera, koji se određuje po Grossmannovoj metodi.

## Reference