HET VERSCHIL TUSSEN GLOEIEN EN TEMPEREN
Wat is het verschil tussen gloeien en temperen?
Het verschil tussen gloeien en temperen ligt in de warmtebehandelingsmethode. Gloeien is het verhitten van staal tot een bepaalde temperatuur, gevolgd door zeer langzaam en gecontroleerd afkoelen, terwijl bij temperen het metaal tot een nauwkeurig bepaalde temperatuur onder het kritische punt wordt verwarmd, wat vaak in lucht, vacuüm of een inerte atmosfeer wordt uitgevoerd.
Warmtebehandelingen
Warmtebehandelingen worden toegepast om de fysische en mechanische eigenschappen van een metaal te veranderen zonder dat daarbij de vorm anders wordt. Het zijn essentiële processen in de metaalbereiding die de gewenste eigenschappen van een metaal verbeteren en verdere behandeling mogelijk maken.
Er bestaan diverse warmtebehandelingsprocessen, waarbij een metaal op gecontroleerde wijze wordt verhit en afgekoeld. Staal ondergaat bijvoorbeeld een warmtebehandeling voor gebruik in een veelheid van commerciële toepassingen.
Over het algemeen is het doel van de warmtebehandeling om:
- de sterkte te verhogen
- de hardheid te verhogen
- de taaiheid te verbeteren
- de verwerking te verbeteren
- de vervormbaarheid te verbeteren
- de kneedbaarheid te verbeteren
- de elasticiteit te verbeteren
De afkoelfase zorgt voor verschillende effecten, die afhankelijk zijn van het metaal en het proces. Als staal snel wordt afgekoeld, wordt het hard, terwijl een snelle afkoeling na oplossend gloeien aluminium zacht zal maken.
Van de vele soorten warmtebehandelingen zijn gloeien en temperen de belangrijkste.
Gloeien
Bij gloeien wordt staal tot een specifieke temperatuur verhit en vervolgens langzaam en gecontroleerd afgekoeld.
Gloeien wordt meestal toegepast om:
- een metaal zachter te maken om het koud te kunnen vervormen
- de verwerkbaarheid te verbeteren
- de elektrische geleidbaarheid te verhogen
Gloeien herstelt ook de vervormbaarheid. Tijdens het koudvervormen kan het metaal dermate hard worden, dat verder vervormen tot scheurvorming kan leiden. Door het metaal van te voren te gloeien, kan koudvervormen zonder enig risico op scheurvorming plaatsvinden, aangezien gloeien mechanische spanningen reduceert, die ontstaan zijn tijdens machinale bewerkingen of door schuren.
Gloeien wordt toegepast op staal, maar andere metalen zoals koper, aluminium en messing kunnen worden onderworpen aan een proces dat oplossend gloeien genoemd wordt.
Voor het gloeien van staal worden grote ovens gebruikt. De binnenkant van de oven moet groot genoeg zijn om lucht rond het metaal te laten circuleren. Voor grote stukken worden met gas gestookte transportovens gebruikt, terwijl “car-bottom”-ovens praktischer zijn voor kleinere stukken metaal.
Tijdens het gloeiproces wordt het metaal verwarmd tot een bepaalde temperatuur, waarbij rekristallisatie kan plaatsvinden. In dit stadium worden alle imperfecties hersteld die het gevolg zijn van de deformaties van het metaal. Het metaal wordt voor een bepaalde tijd op deze temperatuur gehouden en daarna afgekoeld tot kamertemperatuur.
Het afkoelproces moet zeer langzaam worden uitgevoerd, zodat een fijne microstructuur ontstaat en zo een maximale zachtheid wordt verkregen. Dit wordt vaak gedaan door het onderdompelen van het hete staal in zand, as of andere stoffen met een lage warmtegeleiding, of door de oven uit te schakelen en het staal te laten afkoelen in de oven.
Temperen
Temperen wordt toegepast voor het verhogen van de taaiheid van ijzerlegeringen, in het bijzonder van staal. Ongetemperd staal is zeer hard en te bros voor de meeste toepassingen. Om overmatige hardheid te verlagen, wordt temperen gewoonlijk na het harden uitgevoerd.
Temperen wordt toegepast voor het veranderen van:
- de hardheid
- de vervormbaarheid
- de taaiheid
- de sterkte
- de structurele stabiliteit
Bij temperen moet het metaal tot een exacte temperatuur beneden het kritische punt worden verhit, wat vaak wordt uitgevoerd in de lucht, onder vacuüm of in een inerte atmosfeer.
De temperatuur wordt aangepast aan de mate waarin de hardheid moet worden verlaagd. Afhankelijk van het type metaal zal in het algemeen een lage temperatuur de brosheid verlagen, terwijl de meeste hardheid bewaard blijft. Een hogere temperatuur verlaagt de hardheid, en verhoogt daarmee de elasticiteit en plasticiteit, maar dit gaat enigszins ten koste van de rekgrens en de treksterkte.
Om te voorkomen dat er scheuren in het staal ontstaan, is het belangrijk dat het metaal geleidelijk wordt verhit. Het metaal wordt vervolgens voor een bepaalde tijd op deze temperatuur gehouden. Een algemene richtlijn is een uur per dikte van 25 mm. Gedurende deze tijd nemen de inwendige spanningen in het metaal af. Het metaal wordt daarna gekoeld in stilstaande lucht.