settherding

Settherdingsstål inneholder i utgangspunktet 0,1–0,3 vektprosent karbon. Første trinn i settherdingsprosessen er å tilføre ståloverflaten mer karbon ved gløding i noen timer i et karbonholdig medium som enten kan være et fast stoff som kull eller trekull, en væske som et cyanid-saltbad, eller en gass som karbonmonoksid eller en hydrokarbongass. Karburiseringen skjer ved høy temperatur, vanligvis 850–950 °C, hvor stålets mikrostruktur er austenittisk og kan ta opp mye mer karbon enn det den ferrittiske utgangsstrukturen gjør.

Etter karburiseringen er karbonkonsentrasjonen i stålets overflate som oftest i området 0,8–1,1 vektprosent. Konsentrasjonen faller raskt innover i stålet, men holder seg vanligvis rundt 0,9 vektprosent innenfor et sjikt på omtrent 1 millimeters tykkelse. Det er viktig at overflatekonsentrasjonen ikke er for høy før stålet bråkjøles etter endt karburisering. Økende konsentrasjoner over et visst nivå medfører at en økende mengde austenitt ved overflaten ikke omvandles til martensitt under bråkjølingen. Martensitten vil da bli oppblandet med myk restaustenitt, noe som reduserer overflatehardheten, og som regel er dette uønsket. I visse tilfeller er noe restaustenitt likevel ønsket fordi den medfører økt levetid for komponenten, for eksempel under visse former for kontaktutmatting.

Stålkvaliteter for settherding inneholder ofte små mengder aluminium (0,02–0,03 vektprosent) for å sikre en finkornet austenittstruktur under oppkullingen.

• Les mer om karburisering.

Karburiseringen etterfølges enten av øyeblikkelig bråkjøling (direktherding) eller av langsom kjøling til romtemperatur etterfulgt av én eller to sykluser med gjenoppvarming og bråkjøling (henholdsvis enkeltherdig og dobbeltherding). Generelt øker produktkvaliteten med økende antall prosesstrinn.

Etter herding blir stålet anløpt ved en relativt lav temperatur, 175–180 °C, for å øke seigheten uten å tape for mye overflatehardhet.

Settherdingsteknikken gir både økonomiske og produksjonstekniske fordeler. For mange formål gjør prosessen det mulig å oppnå tilfredsstillende mekaniske egenskaper ved bruk av billig stål som ikke er høyt legerte med kostbare elementer. Forming og maskinering gjøres dessuten lettere ved at disse prosessene kan foretas i et mykt stål som settherdes i ettertid.

Prinsippet for settherding har vært kjent fra tidlig jernhistorie for framstilling av en hard stålegg fra bløtt jern, for eksempel til kniver. Herdemetoden var kjent i Midtøsten omtrent 1200 år fvt., og den førte til at interessen for jern økte betraktelig. Settherding ble en utbredt herdemetode på 1800-tallet ved bruk av enten trekull, oppmalte dyreknokler eller forkullet lær som karbonmedium.

Det ble eksperimentert med gasskarburisering allerede tidlig på 1900-tallet, men på grunn av mangelfull ovnsteknologi forble oppkulling med fast stoff den dominerende metoden fram til andre verdenskrig. Da førte etterspørselen etter militær utrustning, samt utviklingen i ovnsteknologi, til at gasskarburisering etter hvert ble den dominerende metoden. Vakuumkarburisering ble introdusert på 1980-tallet.

• Les mer karburisering.

• stål
• karburisering
• martensitt
• seigherding