I vores sidste blogindlæg dækkede vi de tre faser af varmebehandling, som omfatter opvarmning af metallet til en bestemt temperatur (opvarmningsfasen), opretholdelse af denne temperatur i et bestemt tidsrum (blødgøringsfasen) og nedkøling til stuetemperatur med en metode, der afhænger af metaltypen og de ønskede egenskaber (nedkølingsfasen). I dette indlæg vil vi dække de fire grundlæggende typer varmebehandlinger, som stål gennemgår i dag: udglødning, normalisering, hærdning og anløbning.
Lad os opfylde dine varmebehandlingsbehov
Kloeckner arbejder sammen med en række varmebehandlingsstålpartnere for at give vores kunder kvalitetsdele, der matcher deres specifikationer. Vi tilbyder nøglefærdige, varmebehandlede produkter fra vores landsdækkende lager af plader, stænger og plader.
Anmod om et tilbud
Varmebehandlingsstål: Udglødning
Sigtet med udglødning er at gøre det modsatte af hærdning. Man gløder metaller for at afhjælpe spændinger, blødgøre metallet, øge duktiliteten og forbedre deres kornstrukturer.
Og uden en passende forvarmningsfase kan svejsning føre til et metal med ujævne temperaturer, selv smeltede områder ved siden af områder, der er ved stuetemperatur. Under disse omstændigheder kan svejsning gøre metallet svagere: efterhånden som svejsningen bliver køligere, udvikles der indre spændinger ved siden af hårde og skøre steder. Udglødning er en måde at løse almindelige problemer som disse og afhjælpe interne spændinger på.
Glødning af stål
For at gløde stål og andre jernholdige metaller for at opnå den højeste grad af duktilitet skal du opvarme metallet langsomt til den rette temperatur, lade det ligge i blød og derefter lade det køle langsomt af ved enten at begrave det i en form for isolerende materiale eller ved simpelthen at slukke for ovnen og lade både ovnen og emnet køle langsomt af sammen.
Mængden af tid, du lader metallet ligge i blød, afhænger både af dets type og dets masse. Hvis det er kulstoffattigt stål, skal det have den højest mulige glødetemperatur, og efterhånden som kulstofindholdet stiger, vil glødetemperaturen falde. Hvis du vil vide mere om udglødning, kan du læse vores vejledning om udglødning for at få en længere forklaring.
Varmebehandling af stål: Normalisering
Sigtet med normalisering er at fjerne eventuelle indre spændinger fra varmebehandling, bearbejdning, smedning, formning, svejsning eller støbning. Metalfejl kan skyldes ukontrollerede spændinger, så normalisering af stål før en eventuel hærdning kan være med til at sikre, at projekterne lykkes.
Hvad er forskellen mellem udglødning & og normalisering?
Normalisering gælder kun for jernholdige metaller som stål. Men der er en anden vigtig forskel i varmebehandlingsprocessen: Ved normalisering luftkøles metallet efter opvarmning til en højere temperatur, efter at det er fjernet fra ovnen.
Normaliseret stål er stærkere end udglødet stål. Med både høj styrke og høj duktilitet er det sejere end udglødet stål. Hvis metaldelen skal kunne modstå stød eller have maksimal sejhed for at modstå ydre belastninger, anbefales det normalt, at den normaliseres frem for at glødes.
Da normaliserede metaller luftkøles, er metallets masse en afgørende faktor for afkølingshastigheden og den resulterende deles hårdhedsgrad. Under normalisering vil tyndere stykker afkøle hurtigere i luften og blive hårdere end tykkere stykker. Men ved udglødning og dens ovnkøling vil hårdheden af både tykke og tynde dele være sammenlignelig.
Varmebehandling af stål: Hærdning
Hensigten med hærdning er ikke blot at hærde stålet, men også at gøre det stærkere. Desværre er der ikke kun plusser ved hærdning. Selv om hærdning øger styrken, mindsker den også duktiliteten, hvilket gør metallet mere skørt. Efter hærdning kan det være nødvendigt at hærde metallet for at fjerne noget af sprødheden.
For at hærde de fleste ståltyper vil du bruge de to første trin af varmebehandling (langsom temperaturvarme efterfulgt af blødgøring af en bestemt tid til en ensartet temperatur), det tredje trin er anderledes. Når man hærder metaller, afkøler man dem hurtigt ved at dyppe dem ned i vand, olie eller saltvand. De fleste ståltyper kræver hurtig afkøling, kaldet nedkøling, for at blive hærdet, men der er nogle få, som med held kan luftkøles.
Da legeringer tilsættes til stål, falder den kølehastighed, der er nødvendig for at hærde det. Dette har en sidegevinst: den langsommere afkølingshastighed mindsker risikoen for enten revner eller forvridning. Kulstofståls hårdhed afhænger af dets kulstofindhold: op til 0,80 % kulstof stiger evnen til at hærde sammen med kulstofindholdet. Over 0,80 % kan man øge slidstyrken på grund af dannelsen af hård cementit, men man kan ikke øge hårdheden.
Når man tilføjer legeringer til stål for at øge dets hårdhed, øger man også kulstoffets evne til at hærde og forstærkes. Det betyder, at det kulstofindhold, der er nødvendigt for at opnå den højeste hårdhed, er lavere i legerede ståltyper end i ståltyper med almindeligt kulstof. Som følge heraf giver legerede ståltyper typisk bedre ydeevne end rene kulstofstål. .
Når kulstofstål hærdes, skal stålet afkøles til under 1000°F på mindre end et sekund. Men når man tilføjer legeringer til stålet og øger kulstoffets effektivitet, øger man denne tidsgrænse til over et sekund. Det giver dig mulighed for at vælge et langsommere nedkølingsmedie for at opnå den specificerede hårdhed.
Typisk nedkøles kulstofstål i saltvand eller vand, mens legerede ståltyper nedkøles i olie. Desværre er afkøling en proces, der giver høj indre spænding, og for at aflaste stålet er en mulighed at hærde det. Lige før emnet bliver koldt, fjerner man det fra hærdningsbadet ved en temperatur på 200°F og lader det afkøle i luften. Temperaturområdet fra stuetemperatur til 200°F kaldes “krakeleringsområdet”, og man ønsker ikke, at stålet i afkølingsmediet skal passere gennem dette område. Læs videre for at lære mere om hærdning.
Varmebehandling af stål: Temperering
Når man hærder et metal, hvad enten det er ved kasse eller flamme, og indfører indre spændinger efter den hurtige afkøling, der er indbygget i processen, er stålet ofte både hårdere end nødvendigt og for skørt. Svaret kan være at hærde stålet for at reducere denne sprødhed og fjerne eller lindre de interne spændinger.
Under hærdningen skal man:
- Varme stålet op til en bestemt temperatur under dets hærdetemperatur
- Holde stålet ved denne temperatur i en bestemt periode
- Køle stålet, typisk i stillestående luft
Hvis det lyder bekendt, har du ret! Hærdning består af de samme tre faser som varmebehandling. Den største forskel er temperaturen ved hærdningen og dens virkning på hårdhed, styrke og naturligvis duktilitet.
Når du hærder en ståldel, reducerer du den hårdhed, der blev forårsaget af hærdning, og du udvikler visse fysiske egenskaber. Temperering følger altid efter hærdning, og mens den reducerer sprødhed, blødgør den også stålet. Desværre er blødgøring af stål ved hærdning uundgåelig. Men den mængde hårdhed, du mister, kan styres på grundlag af temperaturen under hærdningen.
Mens de andre varmebehandlingsprocesser som udglødning, normalisering og hærdning altid omfatter temperaturer over metallets øvre kritiske punkt, foregår hærdning altid ved temperaturer under dette punkt.
Ved genopvarmning af stål, der er blevet hærdet, starter man hærdningen ved 212°F og fortsætter, indtil man nærmer sig det lavkritiske punkt. For at vælge den hårdhed og styrke, du gerne vil have, kan du forudindstille anløbstemperaturen. Tempereringen skal mindst vare en time, hvis emnet er mindre end en tomme tykkelse; hvis det er mere end en tomme tykkelse, kan du tilføje yderligere en time for hver yderligere tomme tykkelse.
Den hastighed, hvormed emnet afkøles efter temperering, har ingen effekt på de fleste ståltyper. Når du fjerner en ståldel fra hærdningsovnen, afkøler du den typisk i stillestående luft, ligesom du ville gøre det under normaliseringsprocessen. Men som med alle de forskellige varmebehandlingsprocesser er der nogle forskelle, som ligger uden for rammerne af dette blogindlæg.
Hvis du er interesseret i hærdning, skal du blot vide, at hærdning afhjælper indre spændinger fra nedkøling, reducerer sprødhed og hårdhed og faktisk kan øge trækstyrken i hærdet stål, når det hærdes op til en temperatur på 450°F; over 450°F falder trækstyrken.
Kloeckner samarbejder med en række varmebehandlingsstålpartnere for at forsyne vores kunder med kvalitetsdele, der svarer til deres specifikationer. Vi tilbyder nøglefærdige, varmebehandlede produkter fra vores landsdækkende lager af plader, stænger og plader. Kontakt Kloeckner Louisville eller ring (678) 259-8800 for at høre om dine varmebehandlingsbehov.
Lad os opfylde dine varmebehandlingsbehov
Kloeckner samarbejder med en række varmebehandlingsstålpartnere for at forsyne vores kunder med kvalitetsdele, der matcher deres specifikationer. Vi tilbyder nøglefærdige, varmebehandlede produkter fra vores landsdækkende lager af plader, stænger og plader.
Anmod om et tilbud
