Vad händer när man värmer stålet, egentligen?

Det var ingen liten fråga det... det finns väl bara några hundra hyllmeter med litteratur i ämnet och man vet ändå inte riktigt allt ännu!
Jag har gått en kortare(fyra veckor) utbildning i metallurgi och metallografi, väldigt intressant och givande, men jag skulle verkligen behöva plugga mer!

Ett hett tips är att leta efter böcker, det finns en riktigt bra bokserie som heter "Sandvikens handbok" speciellt "Järnets och stålets metallografi"
Där får man kortfattade beskrivningar som både är lätta att förstå och som dessutom kan vara kanska detaljerade med många bilder, skisser och diagram.
Jag har ett par ex från -64 och -70 som jag brukar titta i ibland.

Det finns även ett häfte som heter "Stål - struktur och värmebehandling" även den från sandviken.

Bofors hade väl också en stålhandbok om jag inte minns helt fel.

Klart du får låna boken.

Gokväll

Det står lite om vad som händer på avdelningen Grundläggande smide.

Läs under Härdning:
http://www.antracit.se/forum/index.php? ... pic=1865.0

eller Anlöpning:
http://www.antracit.se/forum/index.php? ... pic=1866.0

Järn-Kol diagrammet är en väldigt användbar om man vill se vad som händer. Men för att kunna förstå diagrammet så behöver man veta vad stål egentligen är.
Järn och stål är uppbyggda av korn. I varje korn är atomerna ordnade likadant.
Vid rumstemperatur är atomerna ordnade i ett rymdcentrerad kubiskt gitter. Fyra atomer i en kub med en atom i centrum.

När man börjar tillsätta kol till järnet får kommer vissa korn att omvandlas till Perlit.
Kolet binds till järnkarbid eller cementit Fe3C, ett mycket hårt material.
Perlitkornet är uppbyggt av tunna skivor av ferrit och cementit. Ju mer kol man tillför desto fler av kornen blir perlitkorn.
Vid en kolhalt av ca 0.85% har stålet en homogen perlitstruktur, då har man en eutektoid sammansättning.
Om man har mer än 0.85% C så är sammansättning övereutektoid.
I ett sådant stål har man fri cementit som lägger sig i korngränserna.

I diagrammet finns även ett par viktiga linjer
Den undre omvandlingslinjen (P-S-K)
Och den övre omvandlingslinjen (G-S-E)

När man når den under omvandlingslinjen vid 725 så börjar perliten att omvandlas till Austenit (gamma-järn). Ovanför den övre omvandlingslinjen har all fri ferrit och cementit omvandlats till austenit.
Austeniten är till skillnad från t.ex. perlit och ferrit ordnad i ett ytcentrerat kubiskt atomgitter, fya atomer i en kubform samt en atom i mitten av varje sida. Den har förmågan att lösa kol, d.v.s kolet är nu inte bundet som cemetit utan är upplöst i austeniten.
Vidare är den dessutom omagnetisk vilket gör att det är lätt att kolla när stålet har antagit en austenitisk struktur.

När ett stål omvandlas från en struktur till en annan så sker en s.k. kärnbildning, de nya kornen startar som små frön och växer därefter till riktiga korn. kornen växer med temperaturen och hålltiden.
Snabb avkylning ger mindre perlit/ferritkorn än om stålet får svalna långsamt.

Övergången från ferrit/perlit till austenit kräver energi för att ordna om atomerna, denna energi släpps loss när austeniten övergår till ferrit/perlit struktur igen, detta kan man ganska tydligt se om man långsamt värmer en eutektoid stålbit (0.85 % C) När man når omvandlingspunkten ”S” så ser man att färgen/temperaturen i stålet avtar något, för att sedan fortsätta stiga. Samma sker när man låter biten svalna. Vid punkten ”S” kommer stålet att avta i sin svalning och till och med stiga i temperatur när energin i metallbindningarna frigörs. Utföres bäst i mörker så man ser nyansskillnaderna vid olika temperaturer.


När kolhalten i ett stål ligger över ca 0.35% kan det härdas, vid långsam avsvalning från austenitområdet så kommer stålet att återgå till sitt normaltillstånd, ferrit/perlit. Om man istället kyler snabbt så hinner inte stålet med och man får istället en struktur som heter Martensit. Denna kornstruktur är nålformad och väldigt hård/spröd.

Martensiten kan betraktas som en tvångslösning av kol i ferrit. Ett tillstånd som egentligen inte bör förekomma om moder jord får säga sitt. Hon vill ju att allt skall vara harmoniskt och i jämvikt.
Om man värmer upp martensiten så börjar den ombildas till stålets normalstruktur, denna omvandling börjar redan vid 100 grader C, ju högre temperaturen blir desto mer av martensiten faller sönder och därmed avtar även hårdheten/sprödheten i stålet
Det är det som sker när man anlöper ett stål efter härdningen.

Edit: rättade lite felaktig information om alfa/gamma-järn

Hoppas att det inte blev alltför luddigt skrivet.. Det där är egentligen ganska enkla saker men man skall ju kunna förmedla det på ett bra sätt också...
När man börjar fördjupa sig lite mer så kommer det saker som kan framkalla en total hjärnblödning på ett par sekunder..