Hvordan varme ændrer stålets egenskaber
Stålets egenskaber er ikke faste — de kan ændres ved at styre, hvor varmt materialet bliver, og hvor hurtigt det køler af. Det er grundlaget for både hærdning af værktøj og for at forstå, hvad der sker i en svejsesøm, hvor stålet i praksis varmebehandles ukontrolleret af lysbuens varme.
Når stål varmes op over en bestemt temperatur, ændrer det indre struktur. Hvordan strukturen ser ud bagefter, afhænger af afkølingen: hurtig afkøling 'fryser' en hård, men sprød struktur fast, mens langsom afkøling giver et blødere og sejere materiale. Det er dette samspil mellem temperatur og afkøling, al varmebehandling bygger på.
Ved hærdning opvarmes stålet og køles hurtigt af — for eksempel i vand eller olie. Resultatet er meget hårdt, men også sprødt og spændingsfyldt. Derfor følges hærdning næsten altid af anløbning, hvor materialet opvarmes igen til en lavere temperatur for at tage noget af sprødheden og spændingerne ud, mod en lille afgivelse af hårdhed. Sammen giver de et hårdt og samtidig brugbart værktøjsstål.
Ved svejsning smelter selve sømmen, men lige ved siden af ligger en zone, der bliver varmebehandlet uden at smelte — den varmepåvirkede zone (HAZ). Her ændres stålets struktur af svejsevarmen, og netop her opstår mange revner og bløde eller sprøde punkter. At forstå varmebehandling hjælper smeden med at forstå, hvorfor for hurtig afkøling eller forkert svejserækkefølge kan svække en samling.
Ved svejsning af tykt eller hærdbart stål forvarmes emnet ofte, så afkølingen efter svejsningen bliver langsommere. Det mindsker risikoen for hårde, sprøde zoner og revner. Om der skal forvarmes, og til hvilken temperatur, fremgår af svejseproceduren — det er ikke et frit valg.
Den klassiske smed læser temperaturen på jernets glødefarve, og det er stadig en værdifuld færdighed. Men til kontrolleret varmebehandling rækker øjet ikke alene — her bruges temperaturmåling og fastlagte tider, fordi få graders forskel kan afgøre, om resultatet bliver brugbart eller ej.