Belangrijkste verschil - Verharding van de behuizing versus oppervlakteverharding

Warmtebehandeling is het gebruik van warmte om de eigenschappen van een materiaal te wijzigen, vooral in de metallurgie. Het is een soort industrieel proces dat betrokken is bij het veranderen van de chemische en fysische eigenschappen van metalen en metaallegeringen. Er zijn vier hoofdtypen warmtebehandelingsmethoden: gloeien, ontlaten, harden en normaliseren. Verharding is het proces waarbij de hardheid van een metaal wordt verhoogd. Er zijn twee hoofdtypen hardingsprocessen, zoals het harden van het oppervlak en het harden van het oppervlak. Het belangrijkste verschil tussen verharding en oppervlakteverharding is dat: Case harden verhoogt de hardheid van het oppervlak van het metaal door elementen in het materiaaloppervlak te infuseren, waardoor een dunne laag van hardere legering wordt gevormd, terwijl oppervlakteharding de hardheid van het oppervlak verhoogt terwijl de kern relatief zacht blijft.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat is Case Hardening? - Definitie, stappen van de methode 2. Wat is oppervlakteverharding? - Definitie, differentiële oppervlakteverharding, differentiële metaalstructuur oppervlakteverharding 3. Wat is het verschil tussen verharding en oppervlakteverharding? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: austenitiserende temperatuur, carbureren, verharding van de behuizing, differentiële warmtebehandeling, differentiële oppervlakteverharding, vlamverharding, verharding, inductieverharding, nitreren, oppervlakteverharding

Wat is Case Hardening?

Kastverharding is het proces van het verharden van het oppervlak van een metaal door elementen op het metaaloppervlak te infuseren, waardoor een dunne laag van een hardere legering wordt gevormd. Deze buitenste laag wordt "case" genoemd, wat ertoe leidt dat dit proces case hardening wordt genoemd.

Laten we eens kijken naar het harden van zacht staal als voorbeeld om het harden van een metaallegering te begrijpen. De hardingsmethode wordt over het algemeen gebruikt voor metaallegeringen met een laag koolstofgehalte, zoals zacht staal. Het element dat op het oppervlak wordt gegoten, is koolstof. Koolstof wordt aangebracht tot een diepte van ongeveer 0,03 mm. Hierdoor blijft de kern van het staal onaangetast; dus de eigenschappen zijn ongewijzigd.

Case-verhardingsproces

Afbeelding 1: Staal wordt rood verwarmd voordat koolstof aan het oppervlak wordt toegevoegd

Er zijn drie stappen van het verhardingsproces:

1. Staal wordt verhit totdat het roodgloeiend wordt.
2. Het staal wordt uit de haard gehaald en in een monster van het element gedompeld dat naar het oppervlak gaat (bijv. koolstof) en laat het een beetje afkoelen.
3. Het staal wordt opnieuw verhit totdat het roodgloeiend wordt en wordt gekoeld met koud water.

Na het volgen van deze stappen krijgt het staal een gehard oppervlak en een zachte kern. Het proces kan meerdere keren worden herhaald om de diepte van de "case" te vergroten. Een van de meest voorkomende koolstofbronnen voor infuseren is houtskoolstof.

Wat is oppervlakteverharding?

Oppervlakteverharding is het proces waarbij de hardheid van het buitenoppervlak wordt verhoogd terwijl de kern zacht blijft.

Oppervlakteverhardingsproces

Er zijn twee methoden voor oppervlakteverharding:

1. Differentiële oppervlakteverharding
2. Differentiële metalen structuur

Differentiële oppervlakteverharding

Differentiële warmtebehandeling brengt alleen het oppervlak van de metaallegering op zijn austenitiseringstemperatuur terwijl de kern onder die temperatuur wordt gehouden. Direct nadat het oppervlak op die temperatuur is gekomen, wordt het geblust. Er zijn twee belangrijke differentiële oppervlakteverhardingsprocessen: vlamverharding en inductieverharding.

Vlamverharding

Vlamhardingsproces maakt gebruik van een O₂ gastoorts om het oppervlak snel op de austenitiseringstemperatuur te brengen, gevolgd door afschrikken.

Inductieharden

Dit proces is vergelijkbaar met het vlamverhardingsproces, maar met elektrisch geïnduceerde spoelen in plaats van een vlam. Deze spoelen creëren een magnetisch veld rond de spoelen, waardoor er een elektrische stroom doorheen gaat. Door de elektrische weerstand van staal wordt het staal verhit. Wanneer het wordt verwarmd tot de gewenste temperatuur, wordt het snel geblust.

Figuur 2: Een vlamgehard tandwiel

Differentiële metalen structuur

Het oppervlaktehardingsproces met differentiële metalen structuur maakt het oppervlak meer gehard dan het binnenste van het metaal. Dit kan op twee verschillende manieren: carboneren en nitreren

Carbureren

Bij carbureren wordt de metaallegering enkele uren op hoge temperatuur in een koolstofhoudende omgeving geplaatst. De temperatuur moet hoger zijn dan de bovenste transformatietemperatuur van het metaal (kritische temperatuur). Vervolgens wordt koolstof vanuit de koolstofhoudende omgeving in het staal geabsorbeerd en langzaam verspreid in de oppervlaktelagen.

Nitreren

Bij het nitreren wordt gebruik gemaakt van stikstof en warmte. Dit wordt meestal gebruikt voor brandstofinjectiepompen. Bij deze methode wordt stikstof verspreid naar het staaloppervlak in plaats van koolstof. Nitreren kan bij lagere temperaturen dan carbureren.

Verschil tussen verharding en oppervlakteverharding

Definitie

Verharding van de behuizing: Kastverharding is het proces van het verharden van het oppervlak van een metaal door elementen op het metaaloppervlak te infuseren, waardoor een dunne laag van een hardere legering wordt gevormd.

Oppervlakteverharding: Oppervlakteverharding is het proces waarbij de hardheid van het buitenoppervlak wordt verhoogd terwijl de kern zacht blijft.

Methode

Verharding van de behuizing: Het harden van de behuizing wordt gedaan door het staal rood te verhitten, koolstof op het oppervlak te brengen en snel af te schrikken.

Oppervlakteverharding: Oppervlakteverharding wordt gedaan door het staal te verhitten tot austenitiseringstemperatuur terwijl de kern onder die temperatuur wordt gehouden en het oppervlak vervolgens onmiddellijk af te koelen.

Groot gebruik

Verharding van de behuizing: Case hardening wordt vaak gebruikt voor metaallegeringen met een laag koolstofgehalte, zoals zacht staal.

Oppervlakteverharding: Oppervlakteharding wordt gebruikt voor veel apparatuur gemaakt van staal.

blussen

Verharding van de behuizing: Case hardening vereist niet onmiddellijk afschrikken.

Oppervlakteverharding: Oppervlakteverharding vereist onmiddellijke afschrikken.

Conclusie

Harden is een vorm van warmtebehandeling in de metallurgie. Er zijn twee soorten hardingsprocessen, zoals case hardening en oppervlakteharding. Het belangrijkste verschil tussen verharding en oppervlakteverharding is dat verharding van het oppervlak de hardheid van het oppervlak van het metaal verhoogt door elementen in het materiaaloppervlak te infuseren, waardoor een dunne laag hardere legering wordt gevormd, terwijl oppervlakteverharding de hardheid van het oppervlak verhoogt terwijl de kern blijft relatief zacht.

Verwijzing:

1. "Oppervlakteverharding." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 1 november 2016, hier beschikbaar.2. Himanshu Verma, "Warmtebehandelingsprocessen." LinkedIn SlideShare, 4 mei 2017, hier beschikbaar.3. "Case Hardening of Mild Steel", TechnologyStudent, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Smid aan het werk" door Jeff Kubina uit Columbia, Maryland - [1] (CC BY-SA 2.0) via Commons Wikimedia2. "Vlamgehard tandwiel" door Zaereth - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia