skalhärdning

Skalhärdning är en värmebehandlingsprocess som ger en hård yta på stålet samtidigt som kärnan förblir mjukare och mer duktil. Den hårda ytan uppnås genom diffusion av koldioxid och/eller kväve i ytan under uppvärmning till austenitisk temperatur, följt av snabb avkylning. Denna kombination ger hög slitstyrka och god ytfatigue samtidigt som kärnan behåller seghet.

De vanligaste metoderna är karburering (karbonering), karbonitrering och nitrering. Karburering innebär diffusion av kol i ytan, ofta i gas- eller saltbad, vid temperaturer omkring 850–950 °C, vilket ger ett tjockt skal efter avkylning. Karbonitrering kombinerar kol- och kvävediffusion och ger vanligtvis djupare skal. Nitrering sker vid lägre temperaturer, cirka 500–550 °C, och bildar nitridlager med mycket hög ythårdhet och god dimensionell stabilitet. Cyaniding används sällan på grund av hanteringsrisker. Processerna genomförs oftast i flera steg: ytberedning, uppvärmning till rätt austenitisk temperatur, diffusionstid, avkylning och eventuellt temperering för att kontrollera spänningar och kärnhårdhet.

Resultatet är ofta en skalhårdhet i området cirka 50–65 HRC, medan kärnan behåller god seghet. Typiska användningsområden inkluderar drev, kilar, axlar, stänger och andra komponenter som utsätts för betydande slitvärk och där hög belastning kräver en stark kärna.

Fördelar med skalhärdning är ökad ytfattighet och livslängd samt förbättrad ythållbarhet utan att kärnan förlorar sin duktilitet. Begränsningar innefattar risk för distortion och spänningar samt att processen kräver noggrann kontroll och rätt stålsort för att uppnå önskade egenskaper.