Verhardend staal - welke methoden zijn er en hoe werken ze?


Staal kan op verschillende manieren gehard worden. Welke verhardingsmethoden er zijn en hoe ze precies werken, kun je in dit bericht gedetailleerd leren. Wat na de harding nog steeds belangrijk is, en waarom het in veel gevallen noodzakelijk is om het staal te tempereren.

Doel van de verharding

Het doel van uitharden is altijd om de sterkte van staal of de mechanische weerstand ervan te vergroten. In sommige gevallen kan dit voor bepaalde toepassingen noodzakelijk zijn als de haalbare hardheid niet kan worden bereikt door een juiste selectie van de staallegering.

harden

Onder verharding wordt verstaan ​​een structurele verandering van het staal voor grotere sterkte, die zich uitstrekt over de gehele dwarsdoorsnede van het werkstuk. Dit is niet noodzakelijk het geval met andere hardingsmethoden. In het geval van zogenaamde harden van de behuizing is het staal daarentegen niet doorgehard, maar is alleen het oppervlak van het staal gehard.

Belangrijkste uithardingsproces

Afgezien van de verharding van het materiaal, wat een speciale vorm van verharding is, zijn er enkele belangrijke andere uithardingsmethoden:

  • Umwandlungshärtung
  • verharding
  • neerslag

Umwandlungshärtung

Het transformatieharden is de belangrijkste en meest gebruikte vorm van staalverharding en werkt door het ferritische ijzer om te zetten in een andere structuur, namelijk austenitisch ijzer.

Proces tijdens transformatieharden

Het transformatieproces is chemisch erg complex. Aan het einde van het proces veroorzaakt de verhoogde hoeveelheid vrij beschikbare koolstof in het ijzer een verhoogde vorming van zogenaamd martensiet (een speciale microstructuur met hoge sterkte).

De martensietformatie kan worden geregeld door het temperatuurverschil (koeltemperatuur). Hoe lager de koeltemperatuur en hoe hoger de afkoelsnelheid, hoe meer martensiet wordt gevormd en hoe harder het staal wordt nadat het harden is voltooid. Er worden verschillende koelmedia gebruikt:

  • water
  • olie
  • lucht
  • zuivere gassen
Vereisten voor hardbaarheid

Het koolstofgehalte van de staalsoort bepaalt hoe goed staal kan uitharden. Daarom moeten ongelegeerde koolstofarme staalsoorten eerst worden gecarboneerd (zoals beschreven onder gehard staal). Het niveau van het chroomgehalte in een staalsoort, aan de andere kant, bepaalt hoe diep een werkstuk kan worden gehard. Hoe hoger het chroomgehalte, hoe beter de doorhardbaarheid.

verharding

Koud werken verharding is een proces dat relatief minder invloed heeft op de hardheid van staal. Bij het vervormen van staal volgens bepaalde methoden, verandert de dislocatiedichtheid ervan. Het wordt dan moeilijker om te vervormen en neemt toe in kracht. De vloeigrens neemt ook toe. Een dergelijke voorvervorming kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd door het staal te walsen.

neerslag

Neerslagverharding werkt alleen onder bepaalde omstandigheden en niet met alle legeringen. De legeringsmetalen moeten bepaalde eigenschappen hebben, zodat dit type uitharding haalbaar is.

werkwijze

Ten eerste wordt de legering zodanig verwarmd dat de geplande precipitatie-elementen in oplossing gaan. De temperatuur mag niet te hoog of te laag zijn, zodat het resultaat van de verharding of de cohesie van de legering niet in gevaar komt. Daarna wordt het gedoofd en verandert de structuur binnenin. De eerder opgeloste elementen zijn nu fijn verdeeld in het metaal en verhinderen de dislocaties in hun beweging. Dit verhoogt de sterkte van het metaal.

Tips & Tricks

Na het harden moet een staal worden getemperd. Het ontlaten is een opwarming tot een bepaalde temperatuur om het staal na verharding vrij te maken van zijn interne spanningen. Afhankelijk van de temperatuur verandert het temperen ook de eigenschappen van het staal. Te hoge temperaturen leiden tot het verlies van de taaiheid van het staal.


Video Board: