Verschil tussen verharding en oppervlakteverharding

Belangrijkste verschil - Behuizingverharding 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 zoals ontlaten, ontlaten, harden en normaliseren. Verharden is het proces waarbij de hardheid van een metaal wordt verhoogd. Er zijn twee hoofdtypen hardingsprocessen zoals harding van het materiaal en oppervlakteverharding. Het belangrijkste verschil tussen verharding van de behuizing en oppervlakteverharding is dat harding van de behuizing verhoogt de hardheid van het oppervlak van het metaal door elementen in het materiaaloppervlak te brengen, waardoor een dunne laag van een hardere legering wordt gevormd, terwijl oppervlakteverharding de hardheid van het oppervlak verhoogt terwijl de kern relatief zacht blijft.

Key Areas Covered

1. Wat is Case Hardening
     - Definitie, stappen van de methode
2. Wat is Surface Hardening
    - Definitie, Differentiële oppervlakteharden, Differentiële metaalstructuur Oppervlakteharding
3. Wat is het verschil tussen verharding van de behuizing en oppervlakteverharding
    - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: austenitiseren van temperatuur, cementeren, verharden van de behuizing, differentiële warmtebehandeling, verharding van verschillende oppervlakten, vlamverharding, harden, inductieverharden, nitreren, oppervlakteharden

Wat is Case Hardening

Verharding van de behuizing is het proces waarbij het oppervlak van een metaal wordt gehard door elementen op het metalen oppervlak te brengen, waardoor een dunne laag van een hardere legering wordt gevormd. Deze buitenste laag wordt "case" genoemd, wat leidt tot de naam van dit proces als harden van de behuizing.

Laten we case-verharding van zacht staal als voorbeeld beschouwen om de uitharding van een metaallegering te begrijpen. De werkwijze voor het uitharden van de behuizing wordt in het algemeen gebruikt voor metaallegeringen met een laag koolstofgehalte zoals zacht staal. Het element dat wordt toegediend aan het oppervlak is koolstof. Koolstof wordt aangebracht op een diepte van ongeveer ongeveer 0,03 mm. Dit maakt de kern van het staal onaangetast; dus de eigenschappen zijn ongewijzigd.

Procesverhardingsproces

Figuur 1: Staal is rood verwarmd voordat het koolstof op het oppervlak wordt geïnjecteerd

Er zijn drie stappen van het proces voor harden van de behuizing:

1. Staal wordt verwarmd totdat het rood wordt verwarmd.
2. Het staal wordt uit de haard verwijderd en ondergedompeld in een monster van het element dat aan het oppervlak zal worden geïnfundeerd (bijv. Koolstof) en mag een beetje afkoelen.
3. Het staal wordt opnieuw verwarmd totdat het rood wordt verwarmd en wordt gekoeld met koud water.

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

Wat is Surface Hardening

Oppervlakteharding is het proces van verhoging van de hardheid van het buitenoppervlak, terwijl de kern zacht blijft.

Oppervlakte verhardingsproces

Er zijn twee methoden voor oppervlakteverharding:

1. Differentiële oppervlakteverharding
2. Differentiële metalen structuur

Differentiële oppervlakteverharding

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

Vlamverharding

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

Inductieharden

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

Afbeelding 2: een vlamverhardende tandwiel

Differentiële metalen structuur

Het oppervlakteverhardingsproces met differentiële metaalstructuur maakt het oppervlak harder gehard dan het inwendige van het metaal. Dit kan op twee verschillende manieren: carboneren en nitreren 

Carboniseren

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

nitreren

Het nitreerproces maakt gebruik van stikstof en warmte. Dit wordt meestal gebruikt voor brandstofinjectiepompen. Bij deze methode diffundeert stikstof naar het staaloppervlak in plaats van koolstof. Nitreren kan bij lagere temperaturen worden uitgevoerd dan tijdens het carboneren.

Verschil tussen verharding en oppervlakteverharding

Definitie

Case Hardening: Verharding van de behuizing is het proces waarbij het oppervlak van een metaal wordt gehard door elementen op het metaaloppervlak te brengen, waardoor een dunne laag van een hardere legering wordt gevormd.

Oppervlakte verharding: Oppervlakteharding is het proces van verhoging van de hardheid van het buitenoppervlak, terwijl de kern zacht blijft.

Methode

Case Hardening: Het verharden van de behuizing gebeurt door het staal rood te verwarmen, koolstof op het oppervlak te brengen en snel af te koelen.

Oppervlakte verharding: Oppervlakteverharding gebeurt door het staal te verwarmen tot austenitiseringstemperatuur, terwijl de kern onder die temperatuur wordt gehouden en vervolgens het oppervlak onmiddellijk te doven.

Belangrijk gebruik

Case Hardening: Het verharden van het materiaal wordt gewoonlijk gebruikt voor koolstofarme metaallegeringen zoals zacht staal.

Oppervlakte verharding: Oppervlakteverharding wordt gebruikt voor veel apparatuur gemaakt van staal.

Afschrikken

Case Hardening: Het verharden van de behuizing vereist geen onmiddellijke uitdoving.

Oppervlakte verharding: Oppervlakteverharding vereist onmiddellijke uitdoving.

Conclusie

Verharden is een soort hittebehandeling in de metallurgie. Er zijn twee soorten hardingsprocessen zoals harden van de behuizing en oppervlakteverharding. Het belangrijkste verschil tussen verharding van de behuizing en oppervlakteverharding is dat de harding van de behuizing de hardheid van het oppervlak van het metaal verhoogt door elementen in het materiaaloppervlak te infunderen, waardoor een dunne laag van een hardere legering wordt gevormd, terwijl oppervlakteverharding de hardheid van het oppervlak verhoogt terwijl de kern overblijft relatief zacht.

Referentie:

1. "Oppervlakteharding." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 1 nov. 2016, hier beschikbaar.
2. Himanshu Verma, "Heat Treatment Processes." LinkedIn SlideShare, 4 mei 2017, hier beschikbaar.
3. "Case Hardening of Mild Steel", TechnologyStudent, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Blacksmith working" door Jeff Kubina uit Columbia, Maryland - [1] (CC BY-SA 2.0) via Wikimedia Commons
2. "Vlam gehard tandwiel" door Zaereth - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia