Sätthärdning ger ståldetaljer en hård och slitstark yta, medan kärnan behåller sin seghet. Det gör metoden särskilt intressant för komponenter som måste tåla både slitage och utmattning, som kugghjul och axlar.
Processen utgår från stål med låg kolhalt, normalt under 0,25 procent. Man höjer kolhalten i ytan till cirka 0,8 procent och kyler sedan detaljen, oftast i olja. På så sätt får man en detalj som kombinerar slitstyrka i ytan med seghet och tålighet i kärnan.
Titta också på gasnitrering. Som är en annan typ av ythärdning. Läs mer här.
Vad är sätthärdning?
Sätthärdning förändrar framför allt detaljens ytskikt. Man höjer kolhalten i ytan för att få hög hårdhet efter härdning, medan kärnan behåller sin lägre kolhalt och därmed sin seghet.
Det hårda ytskiktet ökar samtidigt i volym och skapar tryckspänningar i ytan. Det förbättrar detaljens motståndskraft mot utmattning. Därför passar sätthärdning särskilt bra när man vill kombinera hög slitstyrka med god utmattningshållfasthet.
När används sätthärdning?
Sätthärdning används ofta för detaljer som arbetar under höga krav och där både kontaktbelastning och upprepad mekanisk påverkan förekommer. Exempel på vanliga användningsområden är:
- kugghjul
- axlar
- tappar
- transmissionsdetaljer
- komponenter inom fordonsindustrin
Inom exempelvis bilindustrin ställs höga krav på detaljer som både ska tåla slitage, lastväxlingar och lång driftstid. Där är sätthärdning en väl beprövad metod
Hur djupt härdar man?
Vanliga sätthärdningsdjup ligger mellan 0,2 och 1,5 mm. Härddjupet kallas CHD, case hardening depth. Hur djupt man härdar beror på detaljens funktion, belastning och krav.
Ofta sätthärdar man färdigbearbetade detaljer och lämnar då viss slipmån om toleranserna kräver det. Det kräver god processkontroll och en tydlig förståelse för hur värmebehandlingen påverkar detaljen.
Hur går uppkolningen till?
Vid uppkolning tillför man kol från ett medium som avger kol. I dag sker merparten av all sätthärdning i ugnar med gasatmosfär. När man sätthärdar i större skala använder man därför vanligtvis uppkolning i gas.
Vid storskalig produktion använder man ofta särskilda universalugnar. I dag skapar man vanligen ugnsgasen genom att blanda metanol och kväve direkt i ugnen.
Fördelar med sätthärdning
Sätthärdning används när man vill kombinera flera viktiga egenskaper i samma detalj:
- hög hårdhet i ytan
- god slitstyrka
- seg kärna
- förbättrad motståndskraft mot utmattning
- möjlighet att anpassa härddjup efter funktion
Det är just denna kombination som gör processen så värdefull för industrin.
Sammanfattning
Sätthärdning ger detaljer en hård yta och en seg kärna. Därför passar metoden bra när komponenter måste klara hög slitstyrka och god utmattningshållfasthet. Genom att styra kolhalten i ytan, härddjupet och processförhållandena kan man anpassa egenskaperna efter detaljens funktion och belastning.
När man ska avgöra om sätthärdning är rätt metod behöver man väga in flera faktorer, som material, geometri, toleranser och krav på slutegenskaper.
Utforska mer här