Skillnad mellan fallhärdning och ythärdning

Huvudskillnad - Fallhärdning mot ythärdning

Värmebehandling är användningen av värme för att ändra egenskaper hos ett material, särskilt i metallurgi. Det är en typ av industriell process som är inblandad i att förändra kemiska och fysikaliska egenskaper hos metaller och metalllegeringar. Det finns fyra huvudtyper av värmebehandlingsmetoder som glödgning, härdning, härdning och normalisering. Härdning är processen att öka hårdheten hos en metall. Det finns två huvudtyper av härdningsförfaranden som fallhärdning och ythärdning. Huvudskillnaden mellan fallhärdning och ythärdning är det fallhärdning ökar hårdheten på metallets yta genom att införa element i ytan av ytan, vilket bildar ett tunt skikt av hårdare legering medan ythärdning ökar ytans hårdhet medan kärnan förblir relativt mjuk.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är Case Hardening
     - Definition, Metoderna
2. Vad är ythärdning
    - Definition, differentialhärdning, differentialhärdning av metallstruktur
3. Vad är skillnaden mellan fallhärdning och ythärdning
    - Jämförelse av viktiga skillnader

Viktiga termer: Austenitiserande temperatur, karburering, fallhärdning, differentialvärmebehandling, differentialhärdning, flamhärdning, härdning, induktionshärdning, nitrering, ythärdning

Vad är Case Hardening

Härdhärdning är processen att härda ytan av en metall genom att införa element på metallytan, vilket bildar ett tunt lager av hårdare legering. Detta yttre skikt kallas "case", vilket leder till namnet denna process som fallhärdning.

Låt oss överväga fallhärdning av mjukt stål som ett exempel för att förstå fallhärdningen av en metalllegering. Fallhärdningsmetoden används vanligtvis för metalllegeringar med lågt kolhalt, såsom mjukt stål. Det element som infunderas på ytan är kol. Kol appliceras på ett djup av ungefär ca 0,03 mm. Detta gör stålets kärna oförstörd; egenskaperna är således oförändrade.

Fallhärdningsprocess

Figur 1: Stålet är rött uppvärmt innan man sätter in kol på ytan

Det finns tre steg i fallhärdningsprocessen:

1. Stål värms tills det blir rött uppvärmt.
2. Stålet avlägsnas från härden och dras in i ett prov av det element som kommer att infunderas till ytan (ex: kol) och får svalna lite.
3. Stålet värms upp igen tills det blir rött uppvärmt och kyles med kallt vatten.

Efter att ha följt dessa steg får stålet en härdad yta och en mjuk kärna. Processen kan upprepas flera gånger för att öka djupet av "fallet". En av de vanligaste kolkällorna för infusion är kolstoft.

Vad är ythärdning

Ytanhärdning är processen att öka hårdheten hos den yttre ytan medan kärnan förblir mjuk.

Ythärdningsprocess

Det finns två metoder för ythärdning:

1. Differentiell ythärdning
2. Differentiell metallstruktur

Differentiell ythärdning

Differentiell värmebehandling ger endast ytan av metalllegeringen upp till sin austenitiserande temperatur medan kärnan hålls under den temperaturen. Omedelbart efter att ytan kommer till den temperaturen släckes den. Det finns två stora differentialhärdningsprocesser: flamhärdning och induktionshärdning.

Flamhärdning

Flamhärdningsprocessen använder en O₂ gasbrännare för att snabbt bringa ytan till austenitiseringstemperaturen följt av släckning.

Induktionshärdning

Denna process liknar flamhärdningsprocessen men använder elektriskt inducerad spol istället för en flamma. Dessa spolar skapar ett magnetfält runt spolarna, vilket inducerar en elektrisk ström för att gå igenom den. På grund av stålets elektriska motstånd blir stålet upphettat. När den värms till önskad temperatur, släckes den snabbt.

Figur 2: Ett flamhärdat kedjehjul

Differentiell metallstruktur

Förhärdningsprocessen för differentialmetallstrukturen gör ytan mer härdad än metallets inre. Detta kan göras på två olika sätt: karburering och nitrering 

karburerande

Vid karburering placeras metalllegeringen vid en hög temperatur i flera timmar i en kolhaltig miljö. Temperaturen ska vara högre än metallets övre omvandlingstemperatur (kritisk temperatur). Sedan absorberas kol i stålet från den kolhaltiga miljön och diffunderas långsamt i ytskikten.

nitrering

Nitriding processen använder kväve och värme. Detta används vanligtvis för bränsleinsprutningspumpar. I denna metod diffunderas kväve till stålytan i stället för kol. Nitrering kan göras vid lägre temperaturer än karburering.

Skillnad mellan fallhärdning och ythärdning

Definition

Fallhärdning: Fallhärdning är processen att härda ytan av en metall genom att införa element på metallytan och bilda ett tunt lager av hårdare legering.

Ythärdning: Ytanhärdning är processen att öka hårdheten hos den yttre ytan medan kärnan förblir mjuk.

Metod

Fallhärdning: Härdhärdning görs genom att rött upphettar stålet, infusionerar kol på ytan och snabbt släcker.

Ythärdning: Ythärdning görs genom att uppvärma stålet upp till austenitiserande temperatur samtidigt som kärnan hålls under den temperaturen och sedan släcka ytan omedelbart.

Stor användning

Fallhärdning: Härdhärdning används vanligen för legeringar av lågkalciummetall som mild stål.

Ythärdning: Ytbardhärdning används för många utrustningar gjorda av stål.

Släckning

Fallhärdning: Fallhärdning kräver inte omedelbar släckning.

Ythärdning: Ytbearbetning kräver omedelbar släckning.

Slutsats

Härdning är en typ av värmebehandling inom metallurgi. Det finns två typer av härdningsförfaranden som fallhärdning och ythärdning. Huvudskillnaden mellan fallhärdning och ythärdning är att fallhärdningen ökar hårdheten hos metallets yta genom att införa element i ytan, vilket bildar ett tunt lager av hårdare legering medan ythärdning ökar ytans hårdhet medan kärnan förblir relativt mjuk.

Referens:

1. "Surface hardening." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, ink., 1 november 2016, Tillgänglig här.
2. Himanshu Verma, "Värmebehandlingsprocesser." LinkedIn SlideShare, 4 maj 2017, Tillgänglig här.
3. "Fallhärdning av mild stål", TechnologyStudent, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Smedjobb" Av Jeff Kubina från Columbia, Maryland - [1] (CC BY-SA 2.0) via Wikimedia Commons
2. "Flamhärdad kedje" Av Zaereth - Egent arbete (CC BY-SA 4.0) via Wikimedia Commons