Hoe blussen staal verhardt in metaalbewerking

Doven is een snelle manier om metaal daarna weer op kamertemperatuur te brengen hittebehandeling om te voorkomen dat het koelproces de microstructuur van het metaal drastisch verandert. Metaalarbeiders doen dit door het hete metaal in een vloeistof of soms geforceerde lucht te plaatsen. De keuze van vloeistof of geforceerde lucht wordt het medium genoemd.

Gebruikelijke media voor blussen zijn onder meer speciale polymeren, convectie met geforceerde lucht, zoet water, zout water en olie. Water is een effectief medium als het doel is om het staal de maximale hardheid te laten bereiken. Het gebruik van water kan echter leiden tot barsten of vervorming van het metaal.

Als extreme hardheid niet nodig is, kan in plaats daarvan minerale olie, walvisolie of katoenzaadolie worden gebruikt in het blusproces. Het blussen kan er dramatisch uitzien voor degenen die er niet bekend mee zijn. Terwijl de metaalarbeiders het hete metaal naar het gekozen medium overbrengen, stijgt stoom in grote hoeveelheden uit het metaal.

Langzamere afschriksnelheden geven thermodynamische krachten een grotere kans om de microstructuur te veranderen, en dit kan vaak een slechte zaak zijn als die verandering in de microstructuur het metaal verzwakt. Soms heeft deze uitkomst de voorkeur, daarom worden verschillende media gebruikt om blussen uit te voeren. Olie heeft bijvoorbeeld een afschriksnelheid die veel lager is dan water. Voor het blussen in een vloeibaar medium moet de vloeistof rond het stuk metaal worden geroerd om stoom van het oppervlak te verminderen. Stoomzakken kunnen het blusproces tegengaan, dus het is noodzakelijk om ze te vermijden.

Vaak gebruikt om staal te harden, water blussen vanaf een temperatuur boven de austenitisch temperatuur zal ertoe leiden dat koolstof vast komt te zitten in de austenitische lat. Dit leidt tot het harde en broze martensitische stadium. Austeniet verwijst naar ijzerlegeringen met een gamma-ijzerbasis en martensiet is een harde kristallijne staalstructuur.

Gedoofd staal martensiet is erg bros en gestrest. Dientengevolge ondergaat gehard staal doorgaans een hardingsproces. Dit houdt in dat het metaal opnieuw wordt verwarmd tot een temperatuur onder een kritiek punt, waarna het in de lucht kan afkoelen.

Typisch, staal zal vervolgens worden getemperd in olie, zout, loden baden of ovens met lucht die door ventilatoren wordt gecirculeerd om een ​​deel van de ductiliteit (vermogen om trekspanning te weerstaan) en taaiheid verloren door bekering tot martensiet. Nadat het metaal is getemperd, wordt het, afhankelijk van de omstandigheden, snel, langzaam of helemaal niet gekoeld, vooral of het betreffende metaal kwetsbaar is voor brosheid na het temperen.

Naast de martensiet- en austeniettemperaturen omvat de warmtebehandeling van metaal de ferriet-, pareliet-, cementiet- en bainiettemperaturen. De delta-ferriettransformatie vindt plaats wanneer het ijzer wordt verwarmd tot een vorm van ijzer op hoge temperatuur. Volgens Het lasinstituut in Groot-Brittannië vormt het "bij het afkoelen van lage koolstofconcentraties in ijzer-koolstoflegeringen uit vloeibare toestand voordat het wordt omgezet in austeniet".

Pearlite ontstaat tijdens het langzame afkoelingsproces van ijzerlegeringen. Bainiet komt in twee vormen: bainiet boven en onder. Het wordt geproduceerd met lagere koelsnelheden dan de vorming van martensiet, maar met een hogere koelsnelheid dan ferriet en pearliet.

Afschrikken voorkomt dat staal van austeniet afbreekt tot ferriet en cementiet. Het doel is dat het staal de martensitische fase bereikt.

Elk medium dat beschikbaar is voor het blusproces heeft zijn eigen voor- en nadelen, en het is aan de metaalbewerkers om te beslissen wat het beste is op basis van een specifieke taak. Dit zijn enkele van de opties:

Het gaat hierbij om water, verschillende concentraties zout water en frisdrank. Dit zijn de snelste manieren om metalen te koelen tijdens het afschrikproces. Afgezien van het mogelijk kromtrekken van het metaal, moeten er ook veiligheidsmaatregelen worden genomen bij het gebruik van natronloog, omdat deze schadelijk kunnen zijn voor de huid of ogen.

Dit is de meest populaire methode omdat sommige oliën nog steeds metalen snel kunnen koelen, maar zonder hetzelfde risico als water of andere bijtende middelen. Oliën brengen echter risico's met zich mee, omdat ze brandbaar zijn. Daarom is het voor metaalbewerkers belangrijk om de grenzen van de oliën waarmee ze werken te kennen in termen van temperaturen en lastgewichten om brand te voorkomen.

Hoewel geforceerde lucht vaak voorkomt, is stikstof een andere populaire optie. Gassen worden vaak gebruikt voor afgewerkte metalen, zoals gereedschappen. Het aanpassen van de druk en blootstelling aan de gassen kan de afkoelsnelheid regelen.