Nitrokarburering härddjup

Brinell i Fagersta och används över hela världen. I provapparaten trycks en härdad kula av stål eller hårdmetall mot provytan. Vanligen är kuldiametern 10 mm, men vid små prov kan mindre kulor användas. Kraften är normalt kp N , men med mindre kulor används motsvarande lägre kraft. Principen framgår av Figur Diametern på det uppkomna intrycket mäts noggrant och i en tabell kan man sedan avläsa brinelltalet.

Figur Vickershårdhet Vid vickersprovning använder man en pyramidformad diamant istället för en kula. I princip görs provningen på samma sätt fast med betydligt lägre last, vanligen 30 kp N. Intryckets båda diagonaler mäts upp och medelvärdet ger via en översättningstabell hårdhetstalet. Metoden tillåter även provning med betydligt mindre laster och ger därför möjlighet att prova mycket små eller tunna prover.

Resultatet ges till exempel som HV 30, där betyder vickershårdheten, HV anger metoden och 30 ger använd last i kp. Principerna framgår av skissen i figuren. En viktig skillnad jämfört med de båda tidigare beskrivna metoderna är att man mäter intrycket på ett annat sätt. Vid rockwellprovning lägger man först på en liten last, vanligen 10 kp.

Därvid bildas ett litet intryck och alla delar i provmaskinen trycks ihop så att inga glapp finns. En mätklocka, som mäter intryckskroppens lodräta rörelse, ställs på 0. Lasten ökas till föreskriven storlek och får ligga kvar i en bestämd tid. Därefter minskas lasten tillbaka till 10 kp, och intryckets djup mäts direkt på klockan, som är graderad i rockwellenheter.

Exempel på rapportering: 65 HRC. Metoden är den minst använda i Sverige. Någon bra översättning mellan metoderna kan man inte få. Vidanstående diagram visar en ungefärlig översättning från brinellhårdhet till de övriga metoderna samt till brottgränsen Rm. I detta ska vi koncentrera oss på olika härdningsmetoder, eftersom de ger stålet de högsta hårdheterna.

Genomhärdning till martensit Martensithärdning är den vanligaste härdningsmetoden. Den följer i princip tid-temp. Austenitiseringstemperaturen väljs ur järn-koldiagrammet och är beroende av kolhalt, eventuella legeringsämnen och släckningsmedlet. Släckningen sker på ett sätt, som avgörs av flera faktorer.

Den måste vara så snabb att varken perlit eller bainit hinner bildas. Legeringsämnen som Mn, Cr, Mo och B fördröjer bildandet av perlit och bainit och ger austeniten längre tid på sig att nå Ms, det vill säga den temperatur där martensit bildas. God omröring i kylbadet är viktigt. CCT-diagrammet ovan visar principiellt härdning av en klenare stång heldragna kurvor och en grövre stång streckade kurvor.

Dessutom markeras kylningsförloppen för ytan resp. Av diagrammet framgår att kylningshastigheten för den grövre stångens kärna varit för låg och att austeniten hunnit omvandlas till perlit. Däremot har den klenare stången helt omvandlats till martensit liksom ytskiktet på den grövre stången.

Vatten är det kraftigaste kylmedlet särskilt med en tillsats av salt för att höja kylförmågan. Kylhastigheten kan dock bli så hög att risken för kastningar, formförändringar och sprickor blir begränsande. Vattenhärdning används endast för enkla geometrier och låglegerade stål. Vatten med tillsats av någon polymer ger en kyleffekt, som kan väljas att ligga mellan vatten och olja.

Detta kylmedel har blivit vanligare. Olja är det vanligaste kylmediet vid härdning och har hög kylförmåga. Olja ger tillräcklig kylhastighet i de flesta fall. Saltbad används ofta med en temperatur kring °C och ger en snabb nerkylning, men en tämligen mjuk martensitbildning. Om detaljen har komplicerad geometri eller då stora krav ställs på att kast och skevhet ska bli små, kan man med fördel etapphärda.

Då används också saltbadugnar, men temperaturen väljs högre, strax över Ms-temperaturen för det aktuella stålet, se diagrammet nedan. När temperaturen mellan yta och kärna har jämnats ut, kan detaljen tas upp och kylas i luft, varvid martensit bildas nästan samtidigt i hela detaljen och utan att större inre spänningar byggs upp.

Anlöpning Efter martensithärdning är anlöpning nödvändig åtminstone vid högkolhaltiga stål. Anlöpningen innebär ett gradvis sönderfall av martensit mot ferrit och cementit. Lågtemperaturanlöpning °C har två grundsyften, dels att lösa ut de största spänningarna ur materialet, dels att stabilisera strukturen. Stabiliseringen sker efter två linjer. Martensiten börjar sakta brytas ned och en variant av cementit skiljs ut som mycket små partiklar, samtidigt som martensiten befrias från en del kolatomer i sitt gitter och därigenom blir något segare.

Dessa spänningar kan orsaka oönskade formförändringar om de lättas på ett okontrollerat sätt, t.

För att minimera spänningarna efter maskinbearbetning och risken för formförändringar kan komponenten avspännas. Q: Vad är Normalisering? Svar: Normalisering har som syfte att ge stålet en enhetlig och finkornig struktur. Processen används för att erhålla en förutsägbar mikrostruktur och en försäkran om stålets mekaniska egenskaper.

Efter smide, varmvalsning eller gjutning är ett ståls mikrostruktur ofta inhomogen, och består av stora korn och oönskade faser som bainit och karbider. En sådan mikrostruktur har en negativ inverkan både på stålets mekaniska egenskaper och på maskinbearbetbarheten. Genom normalisering kan stålet erhålla en mer finkornig homogen struktur med förutsägbara egenskaper och maskinbearbetbarhet.

Svar: Härdningsprocesser används för att ge särskilda mekaniska egenskaper till en komponent för att göra den lämplig för användning. Anlöpning är en värmebehandling vid låg temperatur ºC till ºC avsedd att ta bort den spänning och sprödhet som orsakas av kylning och utveckla de önskade mekaniska egenskaperna. Q: Vad är Flamhärdning?

Svar: Flamhärdning är en härdmetod, som utnyttjas för att öka ythårdheten på ett obehandlat eller seghärdat stål med bibehållen seghet i kärnan. Godset som ska flamhärdas värms till rätt härdtemperatur varefter det kyls i vatten, olja eller luft. Det är då viktigt att ha tillräckligt med opåverkat gods bakom den flamhärdade ytan, som kan avleda värmen tillräckligt fort.

Vid flamhärdning erhålles ett hårdhetsskikt om ca mm djup och kan med fördel användas på stål med hög kolhalt som SS eller SS En anlöpning efter härdning är ibland lämpligt, men ej nödvändigt, för att minimera sprickrisken. I ugnar utan retort äger kylningen rum i ugnen. Vid nitrerprocesser är det viktigt med en god temperaturjämnhet i ugnen, eftersom temperaturen har en stor inverkan på föreningszonens tjocklek och diffusionszonens djup.

Det är även av stor vikt att gassammansättningen är densamma i hela ugnsvolymen för att ge ett jämnt resultat på alla behandlade detaljer. Fläktar som ger påtvingad gascirkulation är därför nödvändiga även om nitrerugnar utan gascirkulation förekommer. Gascirkulationen gynnar också värmeöverföringen, som huvudsakligen är styrd av konvektionen, eftersom temperaturen är relativt låg.

Stål- och värmebehandling — En handbok 8. Temperaturen är något högre än vid nitrering, ca °C. Användandet av nitrokarburering växte anmärkningsvärt , då saltbadsprocessen Tenifer Tuffride började utvecklas och då gasprocessen Nitemper utvecklades på talet. Processnamnen är varumärken från Durferrut GmbH resp Ipsen. I området under föreningzonen bildas en diffusionzon, 0,05 — 0,8 mm.

Liksom nitrering kan nitrokarburering utföras i gas, plasma eller saltbad. Nedan beskrivs nitrokarburering generellt samt med tonvikt på gasprocesser. Jämfört med nitrering är nitrokarburering en korttidsprocess, med en processtid på mellan 30 minuter och fem timmer. Tiden måste styras efter den tjocklek och de egenskaper på förenings- och diffusionzon som krävs för att uppnå eftersträvad komponentegenskaper.

Eftersom kol, och inte bara kväve, ska transporteras till stålytan, måste atmosfären, förutom ammoniak, även innehålla ett kolavgivande medium. Som kolkälla har tidigare använts, och används fortfarande, endogas eller exogas, som båda innehåller kolmonoxid, som är den aktiva kolöverförande gasen. Det är möjligt att använda ren kolmonoxid, men det alternativet hålls tillbaka av kostnadsskäl.