Varmebehandling av stål
Hva er varmebehandling av stål?
Varmebehandling av stål er en viktig metallurgisk prosess. Vi utfører en kontrollert oppvarmings- og kjøleprosess og endrer på den måten de mekaniske egenskapene og mikrostrukturen til stålmaterialer. Stålet får ulike egenskaper avhengig av
hvilken temperatur vi varmer stålet til
hvor lenge det er varmt
hvor raskt det kjøles ned
Formålet med varmebehandling
Det primære formålet med varmebehandling er å forbedre egenskapene til stålet, blant annet hardhet, seighet (duktilitet), styrke, formbarhet og slitestyrke. Stål har mange bruksområder, og ulike bruksområder krever stål med ulike egenskaper.
Formål | Endring i egenskaper |
|---|---|
| Forbedre mekaniske egenskaper | Ved å endre krystallstrukturen i stålet gjennom varmebehandling kan vi forbedre mekaniske egenskaper som hardhet, duktilitet (seighet) og styrke. |
| Redusere indre spenninger | Varmebehandling kan redusere indre spenninger i stål. Dette gjør vi for å hindre at stålet blir deformert eller knekker ved mekanisk belastning. |
| Øke bearbeidbarhet | Noen varmebehandlingsmetoder kan gjøre stål lettere å bearbeide, forme eller sveise. Slik blir det mer allsidig og brukervennlig. |
| Øke slitestyrke | Ved å herde overflatelaga kan varmebehandling gjøre stålet mer motstandsdyktig mot slitasje og nedbryting. |
Materialer som egner seg til varmebehandling
Stållegeringa vi jobber med, avgjør hvilke temperaturer vi skal bruke. Legeringa påvirker også hvor godt sluttresultatet blir.
Karbonstål
Karbonstål responderer godt på varmebehandling og er derfor den mest vanlige typen stål som brukes i varmebehandlingsprosesser.
Legert stål
Legert stål inneholder tilsetningsstoffer som krom, nikkel, molybden og andre elementer som forbedrer egenskapene til stålet og gjør at det tåler ulike varmebehandlingsmetoder.
Verktøystål
Verktøystål er spesielt utvikla for å tåle ekstreme forhold. Slikt stål varmebehandles ofte fordi det trenger egenskaper som høy hardhet og slitasjemotstand.
Varmebehandlingsprosesser
Innen industrien benyttes det mange ulike varmebehandlingsteknikker for å framstille stål med spesielle egenskaper. De vanligste teknikkene er herding, anløping og gløding.
Herding
Herding er en prosess der stålet blir oppvarma til et bestemt temperaturområde og deretter raskt avkjølt. Dette resulterer vanligvis i en hard, men men likevel skjør struktur som kan bli justert gjennom anløping. Vanlig herdetemperatur ligger i området mellom 750 °C og 850 °C, avhengig av ståltype og legeringer.
Anløping
Anløping er en prosess som reduserer hardheten og øker seigheten i stål etter herding. Stålet blir først oppvarma til en moderat temperatur. Deretter blir det avkjølt gradvis slik at det får de mekaniske egenskapene vi ønsker oss.
Temperatur for anløping ligger vanligvis i området mellom 210°C og 300°C, avhengig av ståltype, legering og ønska egenskap.
Gløding
Gløding er en prosess der stålet oppvarmes til en kritisk temperatur og deretter holdes ved denne temperaturen. Formålet med gløding er å redusere indre spenninger og gjøre stålet lettere å bearbeide. Avkjølinga skjer gradvis for å oppnå en mer stabil krystallstruktur.
For vanlig mykgløding blir stålet varma opp til herdetemperatur før det avkjøles med 10 °C per time ned til ca 550 °C. Deretter kan stålet avkjøles i vann eller olje.
Normalisering
Normalisering er en glødemetode der stålet avkjøles i luft, ikke i ovnen. Denne metoden er mye brukt, men den gir ikke et så kontrollert resultat som vanlig gløding. Normalisering gir en finere og jevnere kornstruktur etter herding og reduserer risikoen for deformasjon og sprekkdannelse.
Ved normalisering varmes stålet opp til en temperatur som ligger 20 °C til 50 °C over omvandlingstemperaturen (herdetemperaturen).