Temperend staal is een warmtebehandelingsproces dat zijn microstructuur verandert, wat resulteert in een verandering in de eigenschappen. Dit is wat er op moleculair niveau gebeurt:

1. Austenite Formation:

* Verwarming naar het Austenitische bereik: Wanneer staal wordt verwarmd tot een specifiek temperatuurbereik (meestal tussen 723 ° C en 912 ° C voor gewone koolstofstaal), herschikken de ijzeratomen zich in een gezichtsgerichte kubieke (FCC) kristalstructuur genaamd Austenite.

* Koolstofoplossing: Bij deze temperatuur lossen de koolstofatomen op in het ijzeren rooster en vormen ze een vaste oplossing. Dit betekent dat de koolstofatomen gelijkmatig over het ijzer worden verdeeld, waardoor het staal kneedbaarder en ductieler wordt.

2. Blussen:

* Snelle koeling: Na het bereiken van de austenitische toestand wordt het staal snel afgekoeld, vaak door het in water, olie of een ander blusmedium te storten. Deze snelle koeling voorkomt dat de koolstofatomen uit het ijzeren rooster diffunderen.

* Martensite -formatie: De snelle koeling valt van de koolstofatomen in de FCC-structuur en transformeert het austeniet in een zeer vervormde lichaamsgerichte tetragonale (BCT) kristalstructuur genaamd martensiet. Dit proces gebeurt zeer snel en resulteert vaak in een significante toename van hardheid en sterkte.

3. Tempert:

* Verwarming tot een lagere temperatuur: Het geharde staal wordt vervolgens opnieuw verwarmd tot een lagere temperatuur, meestal tussen 150 ° C en 650 ° C. Dit proces wordt "temperen" genoemd.

* Martensite -ontleding: Tijdens het temperen begint het martensiet te ontbinden, met enkele van de koolstofatomen die uit het ijzeren rooster diffunderen en kleine carbidedeeltjes (Fe3c) in het staal vormen.

* Stressverlichting: De interne spanningen veroorzaakt door het snelle koelproces tijdens het blussen worden verlicht tijdens het temperen.

* Microstructuuraanpassing: Tempelen verandert ook de grootte, vorm en verdeling van de carbidedeeltjes. De microstructuur van het staal wordt stabieler en minder bros.

4. Eigenschapwijzigingen:

* Verminderde hardheid: Tempelen resulteert in een afname van de hardheid in vergelijking met de blussende toestand.

* Verhoogde taaiheid en ductiliteit: Tempelen verbetert de taaiheid en ductiliteit van het staal, waardoor het beter bestand is tegen kraken en breuken.

* Verbeterde machinabiliteit: Tempelen verbetert ook de bewerkbaarheid van staal, waardoor het gemakkelijker te snijden en te vormen is.

Samenvattend:

Temperend staal is een proces dat de microstructuur van het staal verandert door de koelsnelheid en de temperatuur van de warmtebehandeling te regelen. Dit proces resulteert in veranderingen in de eigenschappen van het staal, waardoor het geschikt is voor verschillende toepassingen.