Herdeprosessen trinn for trinn
Stålet må være riktig forberedt før vi herder det. Vi må blant annet fjerne eventuell overflateforurensning og tidligere maling, rustbehandling osv. Skal stålet ha en bestemt form, er det viktig at vi former det før vi begynner å herde, for etter herding er stålet hardt og vanskelig eller umulig å bearbeide.
Det første steget i selve herdeprosessen er oppvarming av stålet til en tilstrekkelig høy temperatur. Denne temperaturen må være over austenitt-temperaturen for det aktuelle stålet. Austenitt-temperaturen er temperaturen der molekylene i stålet endrer seg og får austenitt-struktur. Denne molekylstrukturen er stabil ved høye temperaturer.
Austenitt-temperaturen omtales også som omvandlingstemperatur, herdetemperatur eller kritisk temperatur.
Oppvarminga foregår vanligvis i en esse. Opprinnelig brukte smedene kullesse, men i dag brukes det oftest gassesser. Stålet kan også varmes opp i en elektrisk ovn hvis den kan oppnå tilstrekkelig varme. I industrien brukes dessuten induksjon som varmekilde.
Typiske herdetemperaturer for karbonstål ligger på mellom 730 °C og 900 °C, avhengig av ståltypen. Høylegert stål kan ha herdetemperaturer opp mot 1200 °C.
Her varmer smeden opp stålet i en kullesse. Kullessen har et system for å tilføre oksygen slik at temperaturen blir høy nok.
Her holder smeden stålet ut mot kanten av essen. Da kan varmen spre seg jevnt i arbeidsstykket uten at noen punkter blir utsatt for spesielt høy temperatur.
Etter at stålet er varma opp til ønska temperatur, må det holdes ved denne temperaturen i en bestemt periode. Holdetida varierer avhengig av sammensetning og tykkelse på stålet. Den sikrer at varmen fordeles jevnt gjennom hele stålet, og at eventuelle legeringselementer kan fordele seg jevnt gjennom materialet. Jo tykkere stål vi skal herde, jo viktigere er det med lang nok holdetid.
Når holdetida er fullført, må stålet bråkjøles (avkjøles raskt) for at vi skal oppnå herdeeffekten vi vil ha. Vi kan avkjøle stålet på flere måter. Den vanligste metoden er å dyppe det i vann eller olje. Den raske avkjølinga bidrar til å danne en herda struktur, for eksempel martensitt, i stålet.
Det er utvikla egne oljer for slik bråkjøling, såkalt herdeolje. Skal vi bruke vann, er det best om vannet har stått en stund og blitt "dødt", altså at det ikke inneholder så mye oksygen. Vi kan også tilsette salt for å forbedre vannets egenskaper. I databladet for stålet finnes informasjon om hvordan stålet skal avkjøles: i vann, i olje eller i luft.
Her bråkjøler smeden stålet i saltvann.
Her anløper smeden ei fil ved å legge den mot en varm stålbit.
Etter at stålet har blitt kjølt ned, kan vi anløpe det. Det vil si at vi varmer opp stålet til en moderat temperatur og avkjøler det så i luft. Denne prosessen reduserer den indre spenninga i stålet og gir det en mer balansert molekylstruktur. Anløping gjør stålet seigt og er nødvendig om vi er ute etter både hardhet, styrke og seighet.
Typiske temperaturer for anløping av karbonstål er mellom 150 °C og 600 °C, avhengig av egenskapene vi vil oppnå.
Etter herdeprosessen kan stålet etterbehandles på flere måter. Vi kan for eksempel slipe, polere, male, lakkere, anodisere eller galvanisere det for å gi det den overflata vi ønsker.
Det er viktig å huske på at herdeprosessen foregår under høye temperaturer. Den kan være farlig hvis vi ikke utfører den korrekt. Bruk derfor alltid personlig verneutstyr som vernehansker, vernebriller og varmebeskyttende klær, og sørg for å følge sikkerhetsprosedyrer og retningslinjer.