Herding

Herding er en vanlig prosess i produksjonen av verktøystål og andre deler som må tåle høy slitasje. Stålet varmes først opp til et bestemt temperaturområde. Deretter blir det kjølt raskt ned, vanligvis i olje eller vann. Denne prosessen gjør stålet hardere og sterkere, men den kan også gjøre det sprøtt.

Det er typen legering som avgjør hvilken temperatur stålet må varmes opp til før nedkjøling. Temperaturen som kreves, ligger vanligvis i området mellom 730 °C og 900 °C. Denne temperaturen kalles for herdetemperatur. Andre betegnelser for herdetemperatur er omvandlingstemperatur og kritisk temperatur.

Karbon senker smeltepunktet til stål. Stål med høyere karboninnhold (opp til 0,83 % karbon) krever derfor lavere herdetemperatur.

For å få et stål med de egenskapene vi ønsker, må vi kontrollere temperaturer, avkjølingshastigheter og tempereringstider under herdeprosessen nøye.

Herdingsprosessen består av flere trinn: oppvarming, avkjøling og anløping. Det siste trinnet er valgfritt, men det anbefales.

Oppvarming

Stålet blir først oppvarma til en høy temperatur, vanligvis over herdetemperatur. Ved denne temperaturen blir stålet mykt, og krystallstrukturene i stålet kan endre seg. Herdetemperaturen er avhengig av stål- og legeringstype.

Avkjøling

Etter oppvarming må temperaturen på stålet senkes veldig raskt og med riktig avkjølingshastighet. Det er avgjørende for at stålet skal få de mekaniske egenskapene vi ønsker oss.

Til avkjøling bruker vi væske, enten vann eller ei spesiell herdeolje. Skal du bruke vann, er det best om vannet har stått en stund og blitt "dødt", altså at det ikke inneholder så mye oksygen. Du kan også tilsette salt for å forbedre egenskapene til vannet.

Endra krystallstruktur

Den raske avkjølinga får krystallstrukturen i stålet til å endre seg. Atomene og molekylene i stålet går over i en nålestruktur som gjør stålet veldig hardt, men også sprøere. Nålestrukturen gjør også at stålet har kraftige innvendige spenninger.

Hva slags krystallstrukturer vi får, avhenger av temperaturer og avkjøling. De ulike strukturene har egne navn, for eksempel martensitt, perlitt, austenitt og ferritt.

Anløping

Etter herding blir stålet vanligvis anløpt. Det vil si at vi varmer det opp til en relativt lav temperatur og lar det så avkjøle sakte. Denne prosessen justerer krystallstrukturen slik at stålet blir seigere ogå tåler større belastning. Hvilken temperatur du skal varme til, avhenger av hvor hardt eller seigt du ønsker stålet.

Vi herder et stål for å oppnå en egenskap stålet i utgangspunktet ikke har. I tabellen under finner du noen eksempler som viser hvilke egenskaper vi er ute etter ved herding av stål, og hva slags herdingsteknikker vi bruker for å oppnå dem.