Ved romtemperatur er den termodynamisk foretrukne mikrostrukturen i karbonstål en blanding av ferritt og sementitt, hvorav perlitt utgjør en vesentlig andel. De ulike legeringselementene har forskjellig løselighet i de to fasene. Nikkel løses i ferritten mens mangan, krom og molybden som er karbiddannende elementer, foretrekker sementitten. Herding skjer ved at stålet varmes opp til høy temperatur hvor det fullstendig omvandles til fasen austenitt, for deretter å bli avkjølt tilstrekkelig raskt til at austenitten omvandles til martensitt (som er en termodynamisk metastabil fase).
For å oppnå herding må en transformasjon tilbake til ferritt og sementitt undertrykkes under avkjølingen. Legeringselementer bidrar til dette ved på forskjellig vis å forsinke omvandlingen av austenitten:
- Mangan og nikkel gjør at austenitten holder seg stabil ned til lavere temperaturer.
- I motsetning til små karbonatomer diffunderer store legeringsatomer sakte, og dette sinker fordelingen av elementer mellom ferritten og sementitten.
- Bor seigrer til austenittkorngrenser og hindrer dannelse av ferritt på disse.
Uansett dominerende årsak blir omvandlingen av austenitt til ferritt og perlitt forskjøvet mot lengre tider og lavere temperaturer. Omvandlingen kan forsinkes så mye at martensitt, som ikke forutsetter diffusjon, dannes når temperaturen blir tilstrekkelig lav.
Innover mot midten av godset vil mengden martensitt gradvis kunne avta på grunn av langsommere avkjøling som medfører at noe eller all austenitt får tid til å omvandles til ferritt, perlitt og/eller bainitt før martensitt dannes. I så fall vil hardheten synker innover i godset.
Herdbarheten minker med minkende austenittkornstørrelse før bråkjøling. Grunnen til dette er at små korn gir et stort korngrenseareal som kan gi utgangspunkt for dannelse av en betydelig mengde ferritt, perlitt og/eller bainitt før temperaturen for begynnende martensittdannelse nås. Grunnen til at høye herdetemperaturer likevel ikke nyttes for å øke herdbarheten gjennom austenittkornvekst er at store austenittkorn fører til at martensitten blir grov og sprø.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.