Het warmtebehandelingsproces van metaal omvat over het algemeen drie stappen: verhitting, isolatie en koeling. Soms zijn er slechts twee stappen: verhitting en koeling. Deze stappen zijn met elkaar verbonden en kunnen niet worden onderbroken.
1. Verwarming
Verwarmen is een van de belangrijkste processen bij warmtebehandeling. Er bestaan veel verwarmingsmethoden voor de warmtebehandeling van metalen. Aanvankelijk werd houtskool en steenkool als warmtebron gebruikt, later ook vloeibare en gasvormige brandstoffen. De toepassing van elektriciteit maakt verwarming gemakkelijk te regelen en veroorzaakt geen milieuvervuiling. Deze warmtebronnen kunnen worden gebruikt voor directe verwarming, of indirecte verwarming via gesmolten zout of metaal, of zelfs zwevende deeltjes.
Bij verhitting van metaal wordt het werkstuk blootgesteld aan de lucht, waardoor vaak oxidatie en ontkoling optreden (dat wil zeggen dat het koolstofgehalte aan het oppervlak van het stalen onderdeel afneemt). Dit heeft een zeer negatieve invloed op de oppervlakte-eigenschappen van de onderdelen na de warmtebehandeling. Daarom moeten metalen doorgaans worden verhit in een gecontroleerde atmosfeer, een beschermende atmosfeer, in gesmolten zout of in een vacuüm. Beschermende verhitting kan ook worden bereikt door middel van coating- of verpakkingsmethoden.
De verwarmingstemperatuur is een van de belangrijkste procesparameters van het warmtebehandelingsproces. Het selecteren en beheersen van de verwarmingstemperatuur is cruciaal voor het waarborgen van de kwaliteit van de warmtebehandeling. De verwarmingstemperatuur varieert afhankelijk van het te bewerken metaal en het doel van de warmtebehandeling, maar over het algemeen wordt het metaal verwarmd tot boven een bepaalde karakteristieke transformatietemperatuur om een hoogtemperatuurstructuur te verkrijgen. Bovendien vereist deze transformatie een bepaalde tijd. Daarom moet het oppervlak van het metalen werkstuk, zodra de vereiste verwarmingstemperatuur is bereikt, gedurende een bepaalde tijd op deze temperatuur worden gehouden om de interne en externe temperaturen gelijk te maken en de microstructuurtransformatie te voltooien. Deze periode wordt de houdtijd genoemd. Bij verwarming met een hoge energiedichtheid en oppervlaktewarmtebehandeling is de verwarmingssnelheid extreem hoog en is er over het algemeen geen houdtijd, terwijl de houdtijd bij chemische warmtebehandeling vaak langer is.
2. Koeling
Koeling is ook een onmisbare stap in het warmtebehandelingsproces. De koelmethoden variëren afhankelijk van het proces en hebben voornamelijk betrekking op de koelsnelheid. Over het algemeen heeft gloeien de laagste koelsnelheid, normaliseren een hogere en afschrikken een nog hogere. Er gelden echter verschillende eisen afhankelijk van het type staal. Zo kan luchtgehard staal bijvoorbeeld met dezelfde koelsnelheid als bij normaliseren worden gehard.
Geplaatst op: 31 maart 2024
