Dimensionsændringer i stål ved sejhærdning af Carsten Jensen FORCE Technology, Afd. for korrosion & Metallurgi Torsdag den 5. november, 2009
Hvorfor er det interessant at styre dimensionsændringer ved varmebehandling? Bevare formen på en komponent Bevare målene på komponenter med små tolerance Undgå efterbearbejdning Varmebehandlingsprocessen er typisk enten det sidste eller ét af de sidste led i produktets værdiforøgelseskæde near net-shape
Disposition Sejhærdning Generelt elt om dimensionsænderingeringe Hvilke hovedfaktorer resulterer i dimensions- ændringer? Anbefalinger til minimering af dimensions- ændringer
Termisk proces-forløb ved sejhærdning Temperatu ur Austenitisering i Afkøling i vand, olie eller Luft/gas (overtryk) Anløbning Anløbning Tid Dybkøling
Faseomdannelser Is Vand Luft Fast fase Flydende fase Gasfase Faseomdannelser ved varmebehandling sker i fast fase
Fasetransformationer Typiske fasetransformationer ved varmehandling: Austenit Martensit (Hærdning) Martensit Anløben martensit (Anløbning) Austenit Bainit (Bainithærdning) Ferrit / perlit Sfærodit (Blødglødning)
Continous Cooling Transformation diagram Kontinuerte afkølingsforløb Diagrammets udseende er bestemt af austenitiseringstemperaturen og legeringssammensætningen af stålet Diagrammets næser Kritisk afkølingshastighed Praktisk redskab i.f.m. hærdning
Forskellen på mål- og formændringer Målændringer Resultatet af fasetransformationer Formændringer Resultatet af indre- og påtrykte spændinger
Hvordan opstår dimensionsændringer? Bearbejdningsspændinger typisk lokaliseret i overfladen Termiske spændinger Transformatoriske spændinger
Bearbejdnings-spændinger Spændinger induceret ved bearbejdningsprocessen Ved større værktøjer eller ved spændingsfyldte emner anbefales en afspændingsglødning forud for sejhærdning Hvis mål- og formændringer er kritiske anbefales det at bearbejde med lave tilspændinger
Termiske spændinger Afhængig af emne-størrelsen Temperaturforskelle Opvarmning forvarmetrin/opvarmningshastighed Afkølning trinhærdning
Transformatoriske spændinger Fremkommer ved fasetransformationer Giver anledning til mål-ændringer Austenit martensit transformationen Afkølingen gennem martensitområdet: Langsom afkøling Mindste målændringer Lavt austenit-indhold ønskeligt. Multiple anløbninger; Afkøling til under M f Hurtig afkøling Største målændringer Ttl Totale målændringer: di Bidrag fra hærdeprocessen + anløbning lbi
Målændring ved hærdning
Målændring ved anløbning
Hærdning 25 100 mm 100 + Anløbning Uddeholm Orvar Supreme
Minimering af dimensionsændringer Materialevalg vælg isotrope materiale som f.eks. PM-stål Lav tilspænding ved bearbejning Afspændingsglødning forud for sejhærdning Minimering af termiske spændinger gennem flere forvarmetrin Anvend trinhærdning evt. simuleret i vakuumovn Stabilisering ved minimering af restaustenitindholdet (multipel anløbn.)
Ståltype: D2, W.nr. 1.2379 Grovbearbejdning Afspændingsglødning 675 C Austenitisering 980-1065 C Forvarmning 600-700 C Afkøling luft Stabilisering dybkøling Evt. slibning til mål Anløbning til hårdhed
Full scale forsøg med dimensionsændringer ved sejhærdning Opmåling / simulering Linære elastiske tøjninger Plastiske tøjninger
Tak for opmærksomheden