Hvordan slukke herder stål i metallbearbeiding

Quenching er en rask måte å bringe metall tilbake til romtemperatur etter varmebehandling for å forhindre at kjøleprosessen dramatisk endrer metallets mikrostruktur. Metallarbeidere gjør dette ved å plassere det varme metallet i en flytende eller noen ganger tvungen luft. Valget av væske eller tvungen luft omtales som mediet.

Vanlige medier for å slukke inkluderer polymerer med spesielle formål, konveksjon av tvungen luft, ferskvann, saltvann og olje. Vann er et effektivt medium når målet er å ha stålet for å oppnå maksimal hardhet. Imidlertid kan bruk av vann føre til sprekker i metall eller bli forvrengt.

Hvis ekstrem hardhet ikke er nødvendig, kan mineralolje, hvalolje eller bomullsfrøolje brukes i bråkjøling. Prosessen med å slukke kan se dramatisk ut for de som ikke er kjent med den. Når metallarbeiderne overfører det varme metallet til det valgte mediet, stiger dampen fra metallet i stort volum.

Sakte kjølingshastigheter gir termodynamiske krefter en større mulighet til å endre mikrostrukturen, og dette kan ofte være en dårlig ting hvis den endringen i mikrostrukturen svekker metallet. Noen ganger foretrekkes dette resultatet, og det er grunnen til at forskjellige medier brukes til å utføre bråkjøling. For eksempel har olje en bråkjøling som er mye lavere enn vann. Quenching i et flytende medium krever omrøring av væsken rundt metallstykket for å redusere damp fra overflaten. Lommer med damp kan motvirke slukkeprosessen, så det er nødvendig å unngå dem.

Brukes ofte til å herde stål, vann slukker fra en temperatur over temperaturen austenittisk temperaturen vil føre til at karbon blir fanget inne i den austenittiske lath. Dette fører til den harde og sprø martensitiske scenen. Austenitt refererer til jernlegeringer med gamma-jernbase, og martensitt er en hard type stålkrystallstruktur.

Martensitt av bråkjølet stål er veldig sprøtt og stresset. Som et resultat gjennomgår bråkjølet stål typisk en tempereringsprosess. Dette innebærer å gjenoppvarme metallet til en temperatur under et kritisk punkt, og deretter la det avkjøle seg i luften.

Typisk, stål vil deretter bli herdet i olje, salt, blybad eller ovner med luft sirkulert av vifter for å gjenopprette noen av duktilitet (evne til å motstå strekkspenning) og seighet tapt ved konvertering til martensite. Etter at metallet er herdet, avkjøles det raskt, sakte eller ikke i det hele tatt, avhengig av omstendighetene, spesielt om metallet det gjelder er sårbart for brøytthet etter temperament.

I tillegg til martensitt- og austenitt-temperaturene, involverer varmebehandling av metall ferritt, perlit, sementitt og bainitt. Delta ferrittransformasjonen skjer når jernet varmes opp til en høy temperatur av jern. I følge Sveiseinstituttet i Storbritannia danner det "ved avkjøling av lave karbonkonsentrasjoner i jern-karbonlegeringer fra den flytende tilstanden før den transformeres til austenitt."

Pearlite skapes under den langsomme avkjølingsprosessen av jernlegeringer. Bainitt kommer i to former: øvre og nedre bainitt. Det er produsert med lavere avkjøling enn martensittdannelse, men med en raskere avkjøling enn ferritt og perlit.

Quenching forhindrer stål i å bryte ned fra austenitt til ferritt og sementitt. Målet er at stålet skal nå den martensittiske fasen.

Hvert medium tilgjengelig for bråkjøling har sine fordeler og ulemper, og det er opp til metallarbeiderne å bestemme hva som er best basert på en bestemt jobb. Dette er noen av alternativene:

Disse involverer vann, forskjellige konsentrasjoner av saltvann og brus. Dette er de raskeste måtene å avkjøle metaller under slukkingsprosessen. Bortsett fra å eventuelt snekre metallet, må det også tas sikkerhetstiltak når du bruker kaustisk brus, da de kan være skadelige for huden eller øynene.

Dette har en tendens til å være den mest populære metoden fordi noen oljer fremdeles kan avkjøle metaller raskt, men uten samme risiko som vann eller andre kaustika. Oljer kommer imidlertid med risiko fordi de er brannfarlige. Derfor er det viktig for metallarbeidere å kjenne grensene for oljene de jobber med når det gjelder temperaturer og belastningsvekter for å unngå brann.

Mens tvangsluft er vanlig, er nitrogen et annet populært alternativ. Gasser brukes ofte til ferdige metaller, for eksempel verktøy. Justering av trykk og eksponering for gassene kan kontrollere kjølehastigheten.