Hopp til innhald

Fagstoff

Legeringselement og betydninga deira i varmebehandling av stål

Legeringselement er ulike tilsetjingsstoff som blir blanda med stålet i små mengder for å forandre eigenskapane til stålet. Dei er viktige ved varmebehandling av stål fordi dei påverkar krystallstrukturen til stålet og mekaniske eigenskapar under oppvarming, haldetid og avkjøling.
To metalldelar i ein spesiell varmeomn. Metalldelane er så varme at dei nesten er gjennomsiktige, og dei har ein gulaktig farge. Foto.
Varmebehandling av metall. På dette biletet er temperaturen 982 gradar celsius, og metallet er nesten gjennomsiktig. Bilete: Ichudov / CC BY-SA

Kva er legeringselement?

Eit legeringselement i stål er eit kjemisk element som blir tilsett stålet i små mengder for å forandre eller forbetre eigenskapane det har.

Stål er hovudsakleg ei legering av jern og karbon, men det kan òg innehalde ei rekke andre legeringselement, mellom anna:

  • mangan

  • nikkel

  • molybden

Desse legeringselementa blir tilsette stålet i små mengder, vanlegvis mindre enn 5–10 prosent av totalmassen til stålet, sjølv om det kan vere unntak for spesielle legeringar.

Kvart legeringselement har unike eigenskapar og påverkar krystallstrukturen i stålet og dei mekaniske eigenskapane på ulike måtar.

Formålet med å tilsetje legeringselement i stål kan vere å auke

  • styrke

  • herdeevne

  • seigleik (duktilitet)

  • korrosjonsmotstand

  • slitestyrke

  • andre ønskte eigenskapar

Ved å tilsetje legeringselement kan stålprodusentane tilpasse eigenskapane til stålet slik at det tilfredsstiller spesifikke krav og behov for ulike bruksområde.

Prosessar som varmebehandling kan brukast til å forandre eigenskapane til stålet ytterlegare, i tillegg til tilsetjing av legeringselement.

Legeringselement og varmebehandlingsprosessar

Korleis påverkar dei ulike legeringselementa stålet gjennom varmebehandlingsprosessar? Varmebehandlingsprosessar for stål blir i stor grad påverka av kva legeringselement som er tilsette, og kor stor mengde som er tilsett av desse. Legeringselementa kan forandre krystallstrukturen og dei mekaniske eigenskapane til stålet, og dei kan påverke oppvarming, haldetid og avkjøling.

I tabellen under får du ei oversikt over korleis dei ulike legeringselementa påverkar dei ulike varmebehandlingsprosessane for stål:

påverknad frå legeringselement i varmebehandlingsprosessen

Legeringsstoff

Påverknad

Karbon (C)

  • Karbon er det viktigaste legeringselementet i stål, og det påverkar hovudsakleg herdingsprosessen.

  • Høgare karboninnhald fører til auka herdeevne, noko som betyr at stålet kan herdast til høgare hardleik.

  • For høgt karboninnhald kan føre til for mykje hardleik, noko som gjer stålet sprøtt.

Mangan (Mn)

  • Mangan bidreg til styrken og herdeevna til stålet.

  • I herdinga fungerer mangan som ein desoksidator, noko som bidreg til å fjerne oksid og forbetre herdeevna.

  • Manganinnhaldet kan òg påverke avkjølingsfarten under herding og dermed den endelege krystallstrukturen.

Krom (Cr)

  • Krom aukar herdeevna og hardleiken til stålet.

  • Krom dannar kromkarbid under herding, noko som gir forbetra slitasjemotstand og korrosjonsmotstand.

  • Krom kan òg stabilisere austenitt ved høge temperaturar, noko som er relevant i glødingsprosessen.

Nikkel (Ni)

  • Nikkel aukar herdeevna og seigleiken til stålet.

  • Nikkel bidreg til å stabilisere austenitt og redusere transformasjonsfarten til martensitten under herding.

  • Nikkel reduserer òg sprøheita til stålet og forbetrar evna stålet har til å motstå korrosjon.

Molybden (Mo)

  • Molybden aukar herdeevna og hardleiken til stålet.

  • Molybden dannar molybdenkarbid under herding, noko som forbetrar slitasjemotstanden og styrken til stålet.

  • Molybden bidreg òg til å redusere sensibiliteten for korrosjon og oksidasjon.

Vanadium (V) og wolfram (W)

  • Desse elementa bidreg til å danne karbid som forbetrar slitasjemotstanden og styrken til stålet.

  • Dei aukar òg herdeevna og evna til å behalde hardleik ved høge temperaturar.

Kobolt (Co)

  • Kobolt aukar herbarheita og styrken til stålet.

  • Det bidreg til å danne hardt og slitesterkt koboltkarbid som forbetrar slitasjemotstanden til stålet.

Kopar (Cu)

  • Kopar aukar seigleiken og korrosjonsmotstanden til stålet.

  • Kopar kan føre til redusert herdeevne og hardleik viss det er til stades i høge mengder.

Å forstå desse verknadene er avgjerande for å velje rett stålsamansetjing og varmebehandlingsmetode for å oppnå ønskte mekaniske eigenskapar og bruksområde.

Kjelde

Christensen, N. (2024, 24. april). Legering. I Store norske leksikon. https://snl.no/legering

CC BY-SASkrive av Roger Rosmo.
Sist fagleg oppdatert 06.02.2024

Læringsressursar

Varmebehandling av metall