Waarnemen en meten van warmtebehandeld metaal met digitale microscopen
Gangbare metaalbewerkingsprocessen zijn snijden, polijsten en persen. Warmtebehandeling is een ander belangrijk metaalbewerkingsproces. Bij warmtebehandeling veranderen verschillende eigenschappen van materialen, zoals sterkte, hardheid, taaiheid, slijtvastheid en corrosiebestendigheid. In dit gedeelte wordt het principe van de warmtebehandeling van metalen uitgelegd en staan voorbeelden van hoe dat met digitale microscopen kan worden waargenomen en gemeten.
- Wat is warmtebehandeling?
- Gangbare methoden van warmtebehandeling
- Principes van afschrikken en temperen
- Voorbeelden van het waarnemen en meten van warmtebehandeld metaal met digitale microscopen
Wat is warmtebehandeling?
Warmtebehandeling wordt door de Japan Metal Heat Treatment Association gespecificeerd als een proces van het verhitten van metaal totdat het rood wordt en vervolgens afkoelt. Het wordt beschreven als een metaalbewerkingstechniek die eigenschappen verbetert door metalen materialen te verhitten en af te koelen zonder de vormen van die materialen te veranderen. Warmtebehandeling is een metaalbewerkingsproces, zoals snijden en de vorming van kunststof, en de te veranderen eigenschappen zijn onder meer sterkte, hardheid, taaiheid, schokbestendigheid, slijtvastheid, corrosiebestendigheid, bewerkingseigenschappen en koude verwerkbaarheid.
- A: Verhitten (tot het metaal rood wordt)
- B: Afkoelen (tot het verhitte metaal zwart wordt)
Gangbare methoden van warmtebehandeling
- Afschrikken
- Bij deze methoden van warmtebehandeling wordt staal uitgehard. Staal wordt doorgaans rood wanneer dat wordt verhit tot ongeveer 700 °C waarna de kristalstructuren en eigenschappen van dat staal beginnen te veranderen. Deze eigenschapsverandering wordt transformatie genoemd en de temperatuur waarbij die verandering begint, wordt de transformatietemperatuur genoemd. Afschrikken is een warmtebehandelingsmethode waarbij de ijzerkristallen veranderen in austeniet, een grote hoeveelheid koolstof wordt opgelost (vaste oplossing) bij temperaturen die hoger zijn dan de transformatietemperatuur, en vervolgens die kristallen snel worden afgekoeld met water of olie om ze te veranderen in zeer harde kristallen die martensiet worden genoemd.
- Gloeien
- Bij deze warmtebehandeling verandert de korrelgrootte van staal en wordt dat staal zachter. Metaal wordt verhit tot een temperatuur van ongeveer 50 °C boven de transformatietemperatuur. Nadat het metaal ongeveer een uur op deze temperatuur is gehouden, wordt het langzaam afgekoeld in de oven. Door deze behandeling kan het metaal tijdens de metaalbewerking van producten gemakkelijker worden gesneden.
- Normaliseren
- Deze warmtebehandeling verandert ongelijke staalconstructies om ze geschikt te maken voor snijden en persen. Kristalkorrels worden kleiner en sterker wanneer ze worden verhit tot een temperatuur van ongeveer 50 °C boven de transformatietemperatuur en vervolgens afkoelen in de lucht.
- Temperen
- Bij deze warmtebehandeling vermindert de hardheid van afgeschrokken of genormaliseerd staal en wordt dat staal sterker. Staal wordt tot ongeveer 500 °C verhit en vervolgens afgekoeld. Dit proces maakt staal harder en veerkrachtiger. Temperen is een warmtebehandeling waarbij de taaiheid (sterkte) wordt hersteld door de textuur terug te brengen van martensiet naar een textuur waarin fijn ferriet en cementiet zijn geprecipiteerd.
Principes van afschrikken en temperen
IJzer op kamertemperatuur heeft de vorm van een kubisch ruimtelijk gecentreerd kristalrooster dat bestaat uit een kubusvormige eenheidscel met atomen in de hoeken en in het midden van de kubus.
Na het afschrikken neemt het ijzer de vorm aan van een kubisch vlakgecentreerd kristalrooster met atomen in de hoeken en in het midden van de vakken van de kubus, waarna de koolstof in deze vorm smelt.
Bij snel afkoelen gaat het ijzer normaal gesproken terug naar een kubisch ruimtelijk gecentreerd kristalrooster. Omdat er echter al koolstof is opgenomen, wordt de textuur vervormd en verhardt die.
- A: Koolstof
Voorbeelden van het waarnemen en meten van warmtebehandeld metaal met digitale microscopen
Dit zijn de nieuwste voorbeelden van het waarnemen en meten van warmtebehandeld metaal met de 4K digitale microscoop van KEYENCE uit de VHX-reeks.
