Metallurgen forklarer: Stål og herding Pressherding av skåler Stål er et fantastisk materiale. Gjennom varmebehandling og/eller endringer i den kjemiske sammensetningen kan man oppnå ulike egenskaper som passer til en spesifikk bruk – for eksempel som slitedeler på moderne landbruksmaskiner. Brukt stål kan også samles opp, smeltes, omstøpes og på ulike måter bearbeides til nye produkter – gang på gang. Hva er stål? Grunnlaget for stål er jern, og i Norden har vi over to tusen års samlet erfaring i bruk av jern. Å lage stål krever en prosessmetallurgi der det settes til karbon og andre legeringselementer. Det er nettopp grunnstoffene jern og karbon som sammen definerer stål, fordi stål er jern som er legert med opptil to prosent karbon. Hva er hardhet? Når du mekanisk prøver å endre formen på en kropp av et eller annet materiale, snakker vi ofte om to stadier: En elastisk og en plastisk. Ved lav belastning fjærer materialet tilbake til sin opprinnelige form – det er elastisk. Øker man belastningen når man til slutt grensen for materialets elastiske deformasjon – vi sier at det «mykner», eller blir plastisk. Når belastningen så fjernes, vil en viss del av formendringen stå igjen. Hardhet er nært knyttet til denne prosessen, da det er en egenskap som angir hvor store krefter som kreves for å lage et varig inntrykk i materialet. Det er mange måter å måle hardhet på. De fleste metodene går ut på at en spiss av et nøye spesifisert materiale og form presses med en bestemt kraft mot materialet under gitte forhold, for så å måle hvor stort avtrykket er. Hardhet er et praktisk mål som gir et godt bilde av materialets styrke. For de som produserer – eller bruker – slitedeler er hardhet også viktig fordi det ofte er tydelig knyttet til slitestyrke. Jo hardere et materiale er, jo bedre tåler det normal slitasje fra for eksempel partikler av ulike slag som finnes i jorda. Jo mindre kornene er, desto større spenning (kraft per arealenhet) kreves for å oppnå plastisk deformasjon av materialet. Hardheten øker dermed. Atomer som avviker noe i størrelse fra jern kan innta noen av jernets plasser i kornets atomgitter, eller hvis de er betydelig mindre, kan de plassere seg mellom dem Dette fører til spenninger som også øker grensen for plastifisering av materialet. Et tredje såkalt herdningsbidrag er utfellinger der visse stoffer som aluminium, titan og vanadium danner karbider sammen med karbon eller nitrider sammen med nitrogen. Når disse skilles ut som enda mindre partikler i stålet, øker også grensen for plastisering. Den største økningen i hardhet i stål oppnås imidlertid gjennom det som kalles martensittherding. Det første trinnet er å varme opp stålet til 850–950°C. Ved denne temperaturen omorganiserer jernatomene seg på en bestemt måte, noe som også gjør at flere karbonatomer kan plassere seg mellom dem I et andre trinn av martensitt-harding avkjøles stålet raskt, for eksempel ved nedsenking i vann eller olje, slik at karbonatomene ikke rekker å diffundere ut av gitterstrukturen For at de skal passe, må gitteret av jernatomer strekkes litt i én retning i forhold til hvordan det så ut før oppvarmingen. Dette danner en struktur kjent som martensitt. Når dette skjer, oppstår det store spenninger inne i gitteret, noe som fører til en markant økning av grensen for plastisering, og dermed hardheten. Generelt sett er det slik at jo mer karbon det er i stålet, desto høyere er hardheten etter martensittherding. Hvorfor blir stål hardt? Hardheten til et gitt stål kommer fra flere kilder. Akkurat som de aller fleste metaller vi bruker, er stål polykrystallinsk . Det betyr at de er bygd opp av mange små krystaller, eller korn, der atomgitteret har en og samme orientering. En typisk størrelse på et slikt korn er én mikrometer, dvs. en tusendels millimeter. Det er et spesielt yrke, metallografi, som har som oppgave å avbilde og studere metallers indre struktur, hvor kornene og de ulike strukturene de danner er av avgjørende betydning. Laboratorieforsøk herding av stål 6 Parts News 1 · 2025

Anders Bäckström, Metallurg hos Väderstad Components AB Herding av emner til TopDown-tinder Samtidig som stålets hardhet øker med martensittherding, avtar dets seighet – det blir sprøtt og sprekker lett under påkjenninger og slag. For å gjenvinne noe av seigheten, blir martensittherding nesten alltid etterfulgt av temperering. Den lages ved å varme opp stålet igjen, men til en temperatur som ikke er like høy som under herding. Tempererings-temperaturen er en viktig parameter i både materialvalg og prosesskontroll under produksjon, da den styrer hvor mye hardhet og sprøhet som gjenstår. Det som skjer inne i stålet under herding er at en del av karbonet som har blitt tvunget til å forbli i det deformerte gitteret skilles ut i form av ekstremt små karbider. Hva betyr V55? Väderstad-skålene er merket V55 – som et kvalitetsmerke. Bokstaven V står her for Väderstad og tallet 55 for hardheten 55 HRC. Så hva betyr så 55 HRC? En av de mer vanlige metodene for å måle hardhet heter Rockwell, og det kan igjen gjøres på flere, litt forskjellige måter. Rockwell C, forkortet HRC, betyr at en diamantkjegle skyves inn i materialet i tre trinn: Først med en kraft tilsvarende 10 kg belastning, deretter 150 kg og til slutt 10 kg igjen. Det er en gitt holdetid på noen sekunder ved hver belastning, og ved slutten av periodene med 10 kg måles hvor dypt spissen er skjøvet inn i materialet. Dybdeforskjellen mellom de to målingene konverteres deretter til et hardhetstall i henhold til en spesifikk formel. Jo mindre spissen er skjøvet inn i materiale, jo hardere er materialet, og derav et høyere hardhetstall. Regner man formelen baklengs, viser det seg at nøyaktig 55 HRC betyr at avtrykket var ni hundredeler av en millimeter dypere enn den mellomliggende testbelastningen. I et metallografisk laboratorium står det egentlig alt 55 HRC, men på en skålharv ute i feltet står det så mye mer. Med det beste stålet på markedet for dette formålet får vi den optimale kombinasjonen av hardhet og seighet ved nøyaktig 55 HRC. Hvis vi gjør stålet litt hardere – det kunne vi lett gjort – holder det litt bedre mot slitasje, men samtidig risikerer vi at det sprekker. Hvis vi gjør den litt mykere, slites det raskere. Bare 55 HRC gir den perfekte balansen. CrossCutter Disc Parts News 1 · 2025 7