Wat is quenchen
Quenchen is een snelle manier om het metaal na warmtebehandeling weer op kamertemperatuur te brengen om te voorkomen dat het afkoelingsproces de microstructuur van het metaal drastisch verandert. Hiertoe plaatsen metaalbewerkers het hete metaal in een vloeistof of soms in geforceerde lucht. De keuze van vloeistof of perslucht wordt het medium genoemd.
Hoe wordt afgekoeld?
Gemeenschappelijke media voor afschrikken zijn:
- de speciale polymeren
- de geforceerde luchtconvectie
- de vers water
- de
zout water - de olie
Water is een effectief medium wanneer men het staal een maximale hardheid wil laten bereiken. Echter, het gebruik van water kan leiden tot barsten of vervorming van het metaal. Als extreme hardheid niet vereist is, kan minerale olie, walvistraan of katoenolie worden gebruikt voor het hardingsproces. Het afschrikproces kan dramatisch lijken voor wie er niet mee vertrouwd is. Wanneer metaalbewerkers het hete metaal overbrengen naar het gekozen medium, stijgt stoom in grote hoeveelheden op uit het metaal.
De invloed van de afschrikfrequentie
Lager afschrikfrequenties geven thermodynamische krachten een grotere kans om de microstructuur te veranderen, wat vaak een slechte zaak kan zijn als deze verandering in microstructuur het metaal verzwakt. Soms is dit resultaat te verkiezen, en daarom worden verschillende media gebruikt om te blussen. Olie bijvoorbeeld heeft een veel lagere afschriksnelheid dan water. Harden in een vloeibaar medium vereist dat de vloeistof rond het metaaldeel wordt geroerd om de waterdamp aan het oppervlak te verminderen. Dampzakken kunnen het afschrikproces frustreren, dus is het noodzakelijk ze te vermijden.
Waarom wordt afschrikken uitgevoerd?
Dikwijls gebruikt om staal te harden, resulteert het afschrikken met water vanaf een temperatuur boven de austenitische temperatuur in het vasthouden van koolstof binnen het austenitische rooster. Dit leidt tot het martensitische stadium, dat hard en bros is. Het austeniet verwijst naar ijzerlegeringen op basis van gamma-ijzer, en martensiet is een hard type staalkristalstructuur.
Het martensiet van gehard staal is zeer bros en spanningsdragend. Daarom ondergaat gehard staal gewoonlijk een thermisch proces. Bij dit proces wordt het metaal opgewarmd tot een temperatuur onder een kritisch punt, en vervolgens in lucht afgekoeld.
In het algemeen wordt het staal dan afgekoeld in olie-, zout- of loodbaden of in ovens waar de lucht door ventilatoren wordt gecirculeerd om een deel van de geleidbaarheid te herstellen.sterk>geleidbaarheid (vermogen om spanning te weerstaan) en taaiheid die tijdens de omzetting in martensiet verloren zijn gegaan. Na het afschrikken wordt het metaal snel, langzaam of helemaal niet afgekoeld, afhankelijk van de omstandigheden, vooral als het metaal in kwestie kwetsbaar is voor brosheid na het afschrikken.
Naast de martensiet- en austeniettemperaturen worden bij warmtebehandeling van het metaal ook de temperaturen van de
Parliet ontstaat tijdens het langzame afkoelingsproces van ijzerlegeringen. Bainiet komt voor in twee vormen
- de hogere bainiet
- de lagere bainiet
Het ontstaat bij een lagere koelsnelheid dan martensietvorming, maar bij een hogere koelsnelheid dan ferriet en pearliet. Het afkoelen voorkomt dat het staal ontleedt van austeniet naar ferriet en cementiet. Het doel is dat het staal de martensitische fase bereikt.
Verschillende afschrikmiddelen
Elk medium dat beschikbaar is voor het afschrikproces heeft zijn eigen voor- en nadelen, en het is aan de metaalbewerkers om te beslissen wat het meest geschikt is voor een specifieke klus. Hier volgen enkele van de beschikbare opties:
Caustische media
Daaronder vallen water, verschillende concentraties zoutwater en soda. Dit zijn de snelste middelen om metalen te koelen tijdens het afschrikproces. Naast het risico van metaalvervorming moeten veiligheidsmaatregelen worden genomen bij het gebruik van bijtende soda’s, omdat ze schadelijk kunnen zijn voor de huid of de ogen.
Olie gebaseerde media
Deze methode is meestal de populairste omdat sommige oliën metalen nog steeds snel kunnen koelen, maar zonder hetzelfde risico als water of andere bijtende middelen. Oliën brengen echter wel risico’s met zich mee, want ze zijn brandbaar. Daarom is het belangrijk dat metaalbewerkers de grenzen kennen van de oliën waarmee ze werken in termen van temperaturen en ladingsgewichten om brand te voorkomen.
Gasvormige media
While forced air is common, nitrogen is een andere populaire optie. Gassen worden vaak gebruikt voor afgewerkte metalen, zoals gereedschappen. Door de druk en de blootstelling aan gas aan te passen, wordt de koelsnelheid geregeld.