Doel van verharding
Het doel van harden is altijd om de sterkte van staal of de mechanische weerstand te vergroten. In sommige gevallen kan dit nodig zijn voor bepaalde toepassingen als de hardheid die kan worden bereikt niet kan worden bereikt door de juiste staallegering te kiezen.
Door verharding
Onder doorharden wordt verstaan een structurele verandering van het staal voor grotere sterkte, die zich uitstrekt over de gehele doorsnede van het werkstuk. Dit is niet noodzakelijk het geval bij andere hardingsprocessen. Bij het zogenaamde caseharden daarentegen wordt het staal niet doorgehard, maar wordt alleen het oppervlak van het staal gehard.
Belangrijkste verhardingsprocessen
Naast het uitharden, wat een speciale vorm van verharding is, zijn er nog enkele andere belangrijke verhardingsprocessen:
- Transformatie verharding
- Werk verharding
- Precipitatieharden
Transformatie verharding
Het transformatiehardingsproces is de belangrijkste en meest toegepaste vorm van staalharden en werkt door het ferritisch ijzer om te zetten in een andere structuur, namelijk in austenitisch ijzer.
Transformatie verhardingsproces
Het conversieproces is chemisch erg complex. Aan het einde van het proces wordt door de grotere hoeveelheid vrij beschikbare koolstof in toenemende mate zogenaamd martensiet (een speciale structuur met hoge sterkte) in het ijzer gevormd.
De vorming van martensiet kan worden gecontroleerd via het temperatuurverschil (koeltemperatuur). Hoe lager de koeltemperatuur en hoe hoger de koelsnelheid, hoe meer martensiet er wordt gevormd en hoe harder het staal wordt nadat het uitharden is voltooid. Er worden verschillende koelmedia gebruikt:
- water
- olie-
- lucht
- zuivere gassen
Vereisten voor hardbaarheid
Het koolstofgehalte van de staalsoort bepaalt hoe goed staal gehard kan worden. Daarom moeten ongelegeerde staalsoorten met een laag koolstofgehalte eerst worden gecarboneerd (zoals beschreven onder Inzetstaal). Het chroomgehalte in een staalsoort daarentegen bepaalt hoe diep een werkstuk kan worden gehard. Hoe hoger het chroomgehalte, hoe beter de hardbaarheid.
Werk verharding
Werkharden is een proces dat de hardheid van staal relatief minder aantast. Wanneer staal met bepaalde methoden wordt vervormd, verandert de dislocatiedichtheid. Het is dan moeilijker te vervormen en neemt toe in sterkte. De elastische limiet neemt ook toe. Een dergelijke voorvervorming kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd door het staal te walsen.
Precipitatieharden
Precipitatieharden werkt alleen onder bepaalde voorwaarden en niet met alle legeringen. De gelegeerde metalen moeten bepaalde eigenschappen hebben om deze verharding mogelijk te maken.
methode
Ten eerste wordt de legering zodanig verhit dat de geplande eliminatie-elementen oplossen. De temperatuur mag niet te hoog en niet te laag zijn, zodat het resultaat van uitharding of de samenhang van de legering niet in gevaar komt. Dan wordt het geblust en verandert de structuur binnenin. De eerder losgemaakte elementen zijn nu fijn verdeeld in het metaal en voorkomen dat de dislocaties verschuiven. Dit verhoogt de sterkte van het metaal.
tips en trucs
Na uitharding moet een staal ook worden getemperd. Temperen is verhitten tot een bepaalde temperatuur om het staal na uitharding te bevrijden van zijn interne spanningen. Afhankelijk van de temperatuur verandert het temperen ook de eigenschappen van het staal. Te hoge temperaturen leiden tot verlies van de taaiheid van het staal.
