Wie diese Methode Stahl härtet
Das Abschrecken ist eine schnelle Methode, um ein Metall nach der Wärmebehandlung (wie Glühen, Normalisieren oder Entspannungsglühen) wieder auf Raumtemperatur zu bringen, um zu verhindern, dass der Kühlprozess die Mikrostruktur des Metalls dramatisch verändert. Das Abschrecken führt zur Härtung von Stahl bei der gleichen Temperatur, die das vollständige Glühen hat.
Wie wird Quenching ausgeführt?
Zur Durchführung des Abschreckprozesses können spezielle Polymere, Umluftkonvektion, Frischwasser, Salzwasser und Öl verwendet werden.
Wasser ist ein effektives Medium, wenn das Ziel darin besteht, dass der Stahl die maximale Härte erreicht. Die Verwendung von Wasser kann jedoch dazu führen, dass Metall reißt oder verzerrt wird. Wenn eine extreme Härte nicht notwendig ist, können andere Medien wie Mineralöl, Walöl oder Baumwollsamenöl stattdessen im Abschreckprozess verwendet werden.
Die Auswirkung der Abschreckrate
Bei einer langsameren Abschreckgeschwindigkeit haben die thermodynamischen Kräfte eher die Möglichkeit, die Mikrostruktur zu verändern. Manchmal wird dieses Ergebnis bevorzugt, weshalb verschiedene Medien zum Abschrecken verwendet werden. Öl hat zum Beispiel eine Abschreckrate, die viel niedriger ist als Wasser. Das Abschrecken in einem flüssigen Medium erfordert das Rühren der Flüssigkeit um das Metallstück, um den Dampf von der Oberfläche zu reduzieren. Dampftaschen wirken dem Abschrecken durch Luftkühlung entgegen, bis sie verdampfen.
Warum wird Quenching durchgeführt?
Häufig zum Härten von Stählen verwendet, wird das Abschrecken von Wasser bei einer Temperatur oberhalb der austenitischen Temperatur dazu führen, dass Kohlenstoff in der austenitischen Latte eingeschlossen wird.
Dies führt zu dem harten und spröden martensitischen Stadium. Austetit bezieht sich auf Eisenlegierungen mit einer Gamma-Eisen-Basis und Martensit ist eine harte Art von kristalliner Stahlstruktur. Quenched Stahl Martensit ist sehr spröde und gestresst. Dies führt dazu, dass abgeschreckter Stahl typischerweise dem Temperprozess unterzogen wird.
Typischerweise wird Stahl anschließend in Öl-, Salz-, Bleibädern oder in Öfen mit von Lüftern umgewälzter Luft temperiert, um einen Teil der Duktilität (Zugfestigkeit) und die Zähigkeit, die durch die Umwandlung in Martensit verloren geht, wiederherzustellen. Nachdem das Metall getempert ist, wird es abhängig von den Umständen schnell, langsam oder überhaupt nicht abgekühlt, insbesondere, ob das fragliche Metall anfällig für die Sprödigkeit nach dem Tempern ist.
Zusätzlich zu den Martensit- und Austenittemperaturen beinhaltet die Wärmebehandlung von Metall die Temperaturen von Ferrit, Perlit, Zementit und Bainit. Die Deltaferritumwandlung tritt auf, wenn das Eisen zu einer Hochtemperaturform von Eisen erhitzt wird. Laut The Welding Institute in Großbritannien bildet es "beim Abkühlen niedrige Kohlenstoffkonzentrationen in Eisen-Kohlenstoff-Legierungen aus dem flüssigen Zustand vor der Umwandlung in Austenit."
Pearlite entsteht beim langsamen Abkühlprozess von Eisenlegierungen. Bainit kommt in zwei Formen: oberer und unterer Bainit. Es wird bei langsameren Abkühlgeschwindigkeiten erzeugt, die langsamer sind als die Martensitbildung, jedoch bei einer schnelleren Abkühlgeschwindigkeit als die Ferrit- und Perlitform.
Das Abschrecken verhindert, dass Stahl von Austetit in Ferrit und Zementit zerfällt. Ziel ist, dass der Stahl die martensitische Phase erreicht.