Temperament

Hærdningsproces: varmebehandling af metaller

Det videnskabelige grundlag for anløbning drejer sig om at manipulere metallets mikrostruktur. Efter hærdning, hvor metallet får en martensitisk struktur (hård, men skør), hjælper anløbning med at aflaste indre spændinger, der er skabt under hærdningsprocessen, ved at sprede atomer i metalstrukturen.

Når et hærdet metal genopvarmes under anløbning, medfører det en nedbrydning af martensit til mere stabile faser som ferrit og cementit, afhængigt af den anvendte temperatur. Disse faseændringer fører til reduceret hårdhed, men forbedret sejhed og duktilitet.

Præcis temperaturstyring er afgørende her. Typiske anløbningstemperaturer ligger mellem 150°C og 650°C. Lavere temperaturer (150-300 °C) bevarer mere hårdhed, mens højere temperaturer (400-650 °C) giver mere sejhed, men lavere hårdhed.

Det kølemedie, der bruges under hærdning, kan variere fra luftkøling til mere kontrollerede metoder som f.eks. ovnkøling, afhængigt af materialets ønskede egenskaber. Industrielle ovne med præcis temperaturkontrol bruges ofte til denne proces.

Forskellige typer af hærdning

Der findes forskellige former for hærdning, som hver især har til formål at opnå specifikke materialeegenskaber:

• Anløbning ved lav temperatur (150-300 °C): Denne metode bevarer en højere grad af hårdhed og reducerer skørhed i mindre grad. Den anvendes ofte til værktøjer og skæreudstyr, der skal bevare deres skarphed.
• Mellemtemperaturhærdning (300-500 °C): Denne metode giver en balance mellem hårdhed og sejhed, hvilket gør den velegnet til konstruktionsdele i bil- og byggeindustrien.
• Anløbning ved høj temperatur (500-650 °C): Ved disse temperaturer mister materialet en vis hårdhed, men vinder betydeligt i sejhed og slagfasthed. Denne type hærdning bruges ofte til store, stærkt belastede dele som f.eks. tandhjul og aksler.

Hver form for hærdning er designet til at skræddersy et materiales egenskaber til specifikke industrielle anvendelser for at opnå den rette balance mellem de mekaniske egenskaber.

Egnethed af materialer og forberedelse

Anløbning anvendes oftest på stål og stållegeringer, især dem, der tidligere er hærdet ved anløbning. Kulstofstål af høj kvalitet har stor gavn af anløbning, fordi det reducerer skørheden i martensitiske strukturer. Lavlegeret stål, værktøjsstål og rustfrit stål kan også anløbes, men den nøjagtige procedure og resultaterne afhænger af legeringens sammensætning.

Før anløbning skal metaller forberedes ordentligt. Det omfatter rengøring af overfladen for at fjerne forureninger, der kan påvirke varmeoverførslen under processen. Desuden går hærdning ofte forud for anløbning, da det giver den indledende hårdhed, der kræves til mange stålkomponenter.

Mens hærdning er effektiv i mange tilfælde, kan der opstå udfordringer med visse legeringer. Legeringer med store mængder legeringselementer, som f.eks. krom eller vanadium, kræver mere præcis temperaturstyring for at opnå de ønskede mikrostrukturelle ændringer.

Forbedringer af ydeevne og fordele

Anløbningsprocessen forbedrer metallers samlede ydeevne betydeligt ved at skabe balance mellem styrke og sejhed. De vigtigste fordele ved anløbning er bl.a:

• Øget sejhed: Hærdning reducerer skørhed, hvilket gør dele mindre tilbøjelige til at gå i stykker eller revne under påvirkning eller stress.
• Forbedret slid styrke: Hærdning ved mellemhøje og høje temperaturer øger slidstyrken og forlænger levetiden på komponenter som tandhjul og aksler.
• Optimeret hårdhed: Ved at vælge den rigtige hærdningstemperatur kan producenterne kontrollere metallets endelige hårdhed, så det passer til den påtænkte anvendelse.
• Bedre udmattelsesmodstand: Hærdning reducerer indre spændinger, hvilket forbedrer udmattelsesmodstanden i komponenter, der udsættes for varierende belastninger, f.eks. fjedre eller bærende bjælker.

Hærdet og anløbet stål kan opnå en hårdhedsværdi på mellem 30-60 HRC (Rockwell-hårdhed), afhængigt af anløbstemperaturen og stålets sammensætning.

Anvendelser og betydning for industrien

Hærdning er afgørende i industrier, hvor dele skal kunne tåle store belastninger, gentagen stress eller stort slid. Almindelige anvendelser omfatter:

• Bilindustrien: Dele som krumtapaksler, knastaksler og tandhjul hærdes for at sikre, at de kan modstå den konstante belastning og slitage i motorer og transmissioner.
• Luftfart: Flykomponenter som f.eks. landingsstel og motorkomponenter hærdes for at opnå en balance mellem vægtreduktion og høje styrkekrav.
• Værktøjs- og produktionsindustrien: Skæreværktøjer, jigs og matricer hærdes ofte for at opnå den nødvendige hårdhed til præcisionsbearbejdning, samtidig med at de bevarer tilstrækkelig sejhed til at forhindre brud.
• Konstruktion: Strukturelle komponenter som bjælker og støtter er hærdet til at bære tunge belastninger uden at deformeres eller gå i stykker.

I disse industrier hjælper anløbning med at opfylde strenge standarder som ASTM A229 (for fjederstål med høj styrke) og AMS 2750 (pyrometri-standarder for rumfartsapplikationer).

Tilpasning og procesoptimering

Vi tilbyder skræddersyede muligheder for at opnå de specifikke mekaniske egenskaber, der kræves i hvert enkelt projekt. Disse muligheder omfatter justeringer af anløbningstemperaturer, varigheder og afkølingsmetoder. Vores ingeniører arbejder tæt sammen med kunderne for at sikre, at anløbningsprocessen er skræddersyet til deres materiale- og anvendelseskrav, hvad enten det drejer sig om høj slidstyrke eller optimal udmattelsesstyrke.

Ved at bruge avancerede ovne med præcise kontrolsystemer kan vi opnå ensartede hærdningsresultater, selv for komplekse geometrier og store serieproduktioner.