Titel : Klemmetvinge Tema : Procesdesign Projektperiode : Uge 5 ...

14 Produktbeskrivelse
P˚a figur 2.10(b) vurderes strukturen til at være anløbent martensit, men der er ligeledes omr˚ader med ren
ferrit. Martensit dannes ved, at st˚alet under opvarmning omdannes til austenit, hvor omdannelsestemperaturen
afhænger af kulstof-mængden i st˚alet. Herefter bratkøles emnet, og martensitten opst˚ar, som
følge af at strukturen ændres til en tetragonal gitterstruktur, der kan betragtes som en kulstof-overmættet
ferrit-struktur. Da skinnest˚alet som nævnt indeholder omr˚ader best˚aende af ren ferrit, kan det betyde,
at emnet under hærdeprocessen ikke er blevet varmet helt op til den p˚akrævede temperatur for en fuldstændig
austenit-omdannelse. Da opvarmningen er afsluttet, har st˚alet s˚aledes befundet sig i et to-faset
omr˚ade, best˚aende af α og γ-faser. Austenitdannelsen har s˚aledes ikke været homogen, og derfor er martensitten
heller ikke blevet homogen, men indeholder isolerede ferrit-omr˚ader.
Mængden af kulstof i st˚alet kan bestemmes ved at betragte emnet p˚a normaliseret form, hvilket er vist
p˚a figur 2.10(a) p˚a foreg˚aende side. Ved en normalisering er emnet igen varmet op til fuld austenitisering
og herefter afkølet i en hastighed, s˚aledes at der dannes perlit, som best˚ar af ferrit (α-jern) og cementit
(F e3C). Cementit dannes langs austenittens korngrænser og indeholder 6, 69%C, hvilket medfører et
lavere kulstofindhold i lokalomr˚adet omkring cementitdannelsen, dette muliggør ferritdannelse. Da ferrit
ikke kan indeholde særlig store mængder kulstof, medfører dannelsen af ferrit et overskud af kulstof og
derved dannes en ny cementit-lamel, indtil hele austenitkornet er omdannet til perlit. P˚a figur 2.10(a) p˚a
forrige side kan det ses, at det normaliserede emne indeholder b˚ade perlit og ferrit. Perlit har en eutektoid
sammensætning, hvilket vil sige, at det indeholder 0, 8%C. Derfor kan mængden af kulstof bestemmes
udfra mængden af perlit set i forhold til den samlede mængde. Udfra figur 2.10(a) p˚a foreg˚aende side
vurderes det, at den samlede mængde af perlit udgør halvdelen af den samlede struktur, hvilket giver et
kulstof-indhold p˚a 0, 4%.
Mængden af kulstof i st˚alet har betydning for emnets h˚ardhed. Inden emnet hærdes, betyder et kulstof
indhold p˚a 0, 4%, at martensitten har en h˚ardhed p˚a omkring 700HV . Ved et kulstof-indhold p˚a
0, 4%, er det muligt at sejhærdet emnet ved 500 − 670 ◦ C. Ved at sejhærde materialet falder skinnens
h˚ardhed, men sejheden stiger [Conrad Vogel(2001)]. Ved at gøre brug af dybdeafhængige h˚ardhedsprøver
kan det konstanteres, at h˚ardheden i midten af skinnest˚alet er faldet fra over 600HV til omkring 276HV
i en afstand af 1, 5 til 2mm inde p˚a pladen. Materialet er alts˚a efterfølgende blevet overfladehærdet.
P˚a figur 2.10(b) p˚a forrige side kan det ses, at der er dannelse af slagge langs korngrænserne, hvilket
vidner om, at der er andre legeringselementer i st˚alet end kulstof. Disse legeringselementer forefindes dog i
s˚a sm˚a mængder, at metallet stadig betragtes som ulegeret, hvilket en grundstof-analyse foretaget med et
scanning-elektron mikroskop (SEM) fastlægger. I henhold til denne analyse er der tale om α-jern, hvilket
bekræfter de ovenst˚aende analyser af emnet. Følgestofferne kortlægges til at være silicium og mangan. P˚a
figur 2.11 p˚a næste sideses resultatet af analysen med SEM.
Den proces som mikrostrukturen har været udsat for, kan p˚a baggrund af ovenst˚aende overvejelser være
foreg˚aet p˚a følgende m˚ade: Virksomheden har købt et 0, 4%C st˚al, der er normaliseret, og har en h˚ardhed
p˚a 208 − 252HV . Ved denne h˚ardhed er det muligt at bearbejde materialet. Materialet har efterfølgende
været udsat for en sejhærdningsproces, hvor austenitiseringsprocessen ikke har været fuldstændig. Færdigbehandlingen
af emnet er sket med en overfladehærdning, der kunne være en induktionshærdning, da
emnet kan p˚avirkes magnetisk, og desuden har en geometri, der gør det muligt at vikle en spole omkring.
Fremstilling
Skinnen har to huller, en i hver ende, som er udstanset. Den er ligeledes stanset ved enderne. Stansningen
er foreg˚aet i samme retning ved b˚ade udformning af hulgeometri og afkortning af skinnen, hvilket kan
ses p˚a brudfladen, se 2.3.3 p˚a side 17 for uddybning af stanseprocessen. Overfladen er glat og har en sort
farve, som er er opn˚aet ved sortoxidering se afsnit 3.2.1. I overfladen er der streger p˚a langs ad skinnen,