Härdning av stål: 6 steg (med bilder)

Steg
Varningar

Stål är en järnlegering som används bland annat i konstruktion och för tillverkning av metallverktyg. I applikationer där stål utsätts för mycket slitage måste det härdas och sedan härdas så att det lämpar sig för den användning det är avsett för. Med rätt verktyg och lite övning kommer du att kunna härda stål innan du vet ordet av.

Steg

1. Börja med stål med tillräcklig kolhalt. Härdande stål gör att kolets struktur kristalliserar, på samma sätt som kol eller grafit förvandlas till diamanter på grund av värmen och trycket i jorden. Utan att vara legerat med andra metaller måste stål ha en kolhalt på cirka 0,6 procent eller högre för att härdas. Denna typ av stål kallas högkolstål eller verktygsstål (stållegeringar som silverstål och mätplåt är också högkolhaltiga stål).

Även medelstora kolstål med en kolhalt på 0,4 till 0,55 procent kan härdas, men denna typ av stål måste legeras med andra metaller för att stålet ska kunna härdas mer grundligt.
Mjukare stål med en kolhalt på 0,4 procent eller mindre kan inte härdas direkt. Dessa kan dock beläggas med andra material för att göra dem hårdare i en process som kallas härdning.

2. Värm stålet. Värm hela stålstycket långsamt först. Koncentrera sedan värmen på området som ska härdas, såsom en mejselspets eller skruvmejselspets, tills området är glödhett.

3. Släck stålet i en vätska. Sänk ned det varma stålet i en vätska eller gas för att kyla det snabbt, vilket kommer att härda metallen. Olika vätskor kan användas för att släcka.

Olja används oftast för härdning, speciellt om du är osäker på stålets exakta kemiska sammansättning. Vanligt använda oljor är vegetabilisk olja, mineralolja, bomullsfrö eller valolja. Olja kyler stålet långsammare än vatten, vilket gör det mindre benäget att gå sönder, men härdar stålet lika bra som vatten. Komplexa stål som de flesta moderna flerlegerade stål tenderar att gå sönder om de härdas för snabbt, till exempel med vatten. Om bubblor tillåts bildas bromsar de nedkylningsprocessen och skapar mjuka fläckar i metallen, så släckvätskan omrörs vanligtvis för att förhindra att bubblor bildas. Släckoljor kan bilda ångor, stänk och spill och utgöra en potentiell brandrisk om de inte kontrolleras ordentligt.

Saltvatten släcker hett stål snabbare än vanligt vatten eftersom saltet gör att bubblorna försvinner snabbare. Det måste dock sköljas ur omedelbart, eftersom det salta stålet korroderar snabbare än sötvatten.

Glykolpolymerer faller mellan vatten och olja när det gäller härdning, med graden av kylning beroende på mängden glykol. Detta korroderar stålet mindre än vatten och är mindre benäget att antändas än olja, men förhållandet mellan polymer och vatten måste övervakas kontinuerligt för att säkerställa konsekventa resultat.

Kryogen vätska används för att förhindra att mjuka och spröda fläckar bildas, och det tvingar stålet att härdas mer grundligt. Dessa vätskor är mer benägna att användas på stål med hög kolhalt än medelkolstål.

4. Rengör provet. Detta tar bort släckvätskan och förbereder stålet för härdning. Om en annan vätska än vatten har använts för att kyla stålet, kan vatten användas efteråt för att skölja stålet. Om inte kan ett lätt slipmedel som polersten också användas.

5. Värm stålet igen, men inte för mycket. Denna andra uppvärmning härdar stålet för att motverka sprödheten som orsakas av härdningsprocessen. Stålet kan värmas i en ugn eller bad med olja, natrium och kaliumnitrat eller bly. Temperaturen till vilken stålet värms upp under anlöpning avgör hur hårt stålet blir; ju högre temperatur, desto mjukare men mindre spröd.

Under anlöpning visar det uppvärmda stålet oxidfärger på ytan som man kan sluta sig till hur varmt det är. Färger börjar från ljusgul (ca 200 grader Celsius) till lila (300 grader Celsius). dessa färger används som vägledning för härdning, beroende på syftet med provet. Legerade stål kräver dock högre temperaturer för att uppnå en given färg än kolstål.

6. Låt stålet svalna. Till skillnad från den snabba kylningen under härdningen kan stålet kylas snabbt eller långsamt, beroende på önskade egenskaper hos det färdiga stålet. Stållegeringar som blir spröda igen efter anlöpning bör dock endast kylas långsamt.