HARDEN/VEREDELEN CONDITIONING. conditioning. Verhoogde sterke eigenschappen. Goede buigingsweerstand

Transcriptie

1 HARDEN/VEREDELEN Beschermgas, vacuüm, inductief Thermische processen Hoge slijtvastheid Verhoogde sterke eigenschappen Hoge standtijd Hoge vermoeiingssterkte Uitstekende hardheid Verbeterde duktiliteit Goede kerfslagwaarde Goede buigingsweerstand CONDITIONING conditioning

2 Wat is harden? is het verwarmen en daarna afkoelen van staallegeringen met een dusdanige snelheid dat er oppervlakkig of diepgaand een aanzienlijke toename van de hardheid plaatsvindt. In de meeste gevallen gebeurt het harden in verbinding met een latere nieuwe verwarming, het ontlaten. Afhankelijk van het materiaal wordt door het harden de hardheid en de slijtvastheid verbeterd, of wordt de verhouding van taaiheid tot stevigheid ingesteld. Dit laatste wordt veredelen genoemd. Hoe vindt het harden plaats? De hardingsproces van een werkstuk kan, zoals veel andere warmtebehandelingen, in drie technische stappen ingedeeld worden. Eerst wordt het werkstuk tot een temperatuur ( C) opgewarmd die afhankelijk van het gebruikte materiaal gekozen wordt. Daarna wordt de temperatuur behouden om de bestaande carbide los te maken resp. de koolstof homogeen in het austeniet te verdelen. De laatste stap is het afschrikken met een passende afkoelsnelheid om een homogene temperstructuur, het zogenaamde martensiet, te verkrijgen. Staal bezit na het harden een relatief hoge brosheid, waardoor het in deze toestand niet altijd inzetbaar is. Een daaropvolgende verwarming (ontlaten) vermindert niet alleen deze broosheid maar, afhankelijk van de gekozen temperatuur, kunnen voor de specifieke eisen de eigenschappen van het staal veranderd resp. aangepast worden. Het ontlaten gebeurt meestal aansluitend naar het harden. Hoewel ook het ontlaten in de processtappen opwarmen, houden en afkoelen onderverdeeld kan worden, is het geen zelfstandige warmtebehandeling. (Alle hier vermelde technische waarden gelden onder de hier genoemde testomstandigheden. Wij maken u er daarom uitdrukkelijk op attent dat vanwege de verschillende omstandig- heden waarin producten worden ingezet, alleen een praktijkproef bij de endgebruiker uitsluitstel kan geven over het rendement van de warmtebehandeling.) CONDITIONING 2

3 Inductieharden van een onderdeel Temperatuurcontrole tijdens het harden en veredelen Vacuümovenlijn met gas- of olieafschrikking conditioning /veredelen in automatische doorstootovens onder beschermgas 3

4 Materialen die gehard kunnen worden Roosterstructuur Praktisch alle technisch interessante staal legeringen zoals verenbandstaal, koudwerkstaal, veredelingsstalen, walslagerstaal, warmwerkstaal en gereedschapstalen evenals een groot aantal hooggelegeerde, roestvaste soorten staal en legeringen van gietijzer kunnen gehard worden. Het snelle afkoelen (afschrikken) van staal uit de hardheidtemperatuur zorgt voor een spanning van het oorspronkelijk kubisch kristalrooster. Deze toestand leidt tot een tetra-gonale vervorming. Daarbij ontstaat de voor de temperstructuur Martensiet typische roosterstructuur met tetragonaal, in de ruimte gecentreerde elementaire cellen. De genoemde methodes leiden tot aanzienlijke roosterspanningen Verbeterde eigenschappen: Hoge slijtvastheid Uitstekende hardheid Verbeterde duktiliteit (veredelen) Verhoogde scheurweerstand en tot een hoge foutieve dichtheid van het rooster. Daardoor wordt de beweeglijkheid van verplaatsingen sterk verminderd resp. worden de verplaatsingen praktisch volledig geblokkeerd. Dit is de oorzaak voor de grote hardheid en de hoge weerstand van het martensiet, maar ook voor zijn buitengewoon geringe taaiheid en zijn slechte vervormbaarheid. Omzetting van het oorspronkelijke KVG-rooster in TDG-rooster CONDITIONING 4

5 De constante grafische voorstelling TTT toont het verloop van het hardingsproces. De hardheid is afhankelijk van temperatuur en afkoelingstijd. Zelfs de geringste veranderingen van de tijdas (afkoelsnelheid) heeft een duidelijk verschil in de bereikbare hardheidwaarden tot gevolg. De isotherme grafische weergave TTT toont de fasen van de omzetting na het austenitiseren. Om het gewenste resultaat te verkrijgen is de exacte tijdsturing en naleving van de afkoeltemperatuur noodzakelijk. Invloed van de koeling op de warmteafvoer en de daaruit resulterende maat- en vormverandering Mogelijke afloop tijdens het harden en ontlaten van hoog gelegeerd matrijzenstaal conditioning 5

6 Toepassingsgebieden Het hardingproces is een functionele veredeling voor verschillende componenten innveel industrietakken: Algemene machinebouw Armaturenbouw Automobielbouw Bevestigingstechniek Chemische industrie Communicatietechniek Defensie Drukmachinebouw Elektronica/ elektrotechniek Energie- en reactortechniek Farmaceutische industrie en constructie van medische apparatuur Huishoudelijke apparaten Hydraulische en pneumatische industrie Levensmiddelenindustrie Meet- en regeltechniek Mijnbouw Spoorwegtechniek Textielindustrie Vliegtuigbouw Werktuigbouw CONDITIONING 6

7 Procesvarianten Bij alle hier vermelde varianten wordt de structuur van de werkstukken veranderd, maar blijft hun chemische samenstelling onveranderd. onder beschermgas onder beschermgas is het harden van componenten in een inerte gasatmosfeer. Dit proces dient om het oppervlak van de component tegen vervorming en oxidatie evenals tegen ontkolen en opkolen te beschermen. Door een regelbaar koolstofpotentiaal van de beschermgasatmosfeer kan ontkolen en opkolen weer teniet gedaan worden. Titelbeeld: Geharde en ontlaten beugel van SAE1035 voor harpsluiting Geharde en getemperde componenten (links: bevestigingsplaten, boven: draaimomentklingen) conditioning 7

8 /veredelen Vacuüm, inductief Vacuümharden Vacuümharden is het harden van componenten, niet in een volkomen vacuüm, maar onder een gecontroleerde onderdruk, waarbij temperaturen tot C bereikt kunnen worden. Doel van deze variante is het voorkomen van eventuele oxidatie of het vermijden van andere reacties op het oppervlak van de component. Het voordeel van het vacuümharden bestaat erin dat metalen blanke werkstukoppervlakken geschapen worden die een verdere mechanische bewerking veelal onnodig maken. Vacuüm geharde draadtap Vacuümgeharde en ontlaten matrijs van Inductieharden Door middel van onder wisselstroom staande inductoren wordt slechts het oppervlak van een werkstuk elektro-inductief met hoge snelheid verwarmd. Onmiddellijk na de opwarming wordt het product afgeschrikt. Het doel van inductieharden bestaat erin een harde en slijtbestendige randlaag te maken. Het grote voordeel is dat alleen dat gedeelte van het product wat hard moet zijn verwarmt wordt. Hierdoor zijn de maat- en vormafwijkingen geringer. Partieel inductieharden