WARMTEBEHANDELING

Warmtebehandeling is een gecontroleerd thermisch proces waarmee de metallurgische microstructuur van staal wordt veranderd om de vereiste mechanische eigenschappen te verkrijgen. Afhankelijk van het proces kan warmtebehandeling de sterkte, hardheid, taaiheid, slijtvastheid en bestendigheid tegen verhoogde temperaturen van een bevestigingsmiddel verbeteren.

WARMTEBEHANDELINGSPROCESSEN IN ÉÉN OOGOPSLAG

Het juiste warmtebehandelingsproces is afhankelijk van de samenstelling van het staal, de afmetingen van het bevestigingsmiddel, de vereiste sterkteklasse en de beoogde toepassing.

Proces	Temperatuur of methode bij benadering	Doel	Typische toepassingen voor bevestigingsmiddelen
Gloeien	Net onder 721°C	Maakt het staal zachter en sferoïdiseert het materiaal voor eenvoudiger vervormen	Walsdraad en halffabricaten vóór het koudstuiken
Normaliseren	800–920°C, gevolgd door afkoeling aan de lucht	Verfijnt een grove korrelstructuur na warmvervorming	Warmgewalste of warmgesmede halffabricaten
Spanningsarm gloeien	550–650°C	Vermindert restspanningen die tijdens koudvervorming ontstaan	Koudgestuikte bevestigingsmiddelen in lagere sterkteklassen, indien voorgeschreven
Harden	Gewoonlijk boven 800°C, gevolgd door afschrikken	Vormt een harde martensitische microstructuur	Eerste fase van harden en ontlaten
Ontlaten	Ongeveer 200–650°C	Vermindert brosheid en past de hardheid en taaiheid aan	Wordt na het harden uitgevoerd
Harden en ontlaten	Harden en afschrikken, gevolgd door ontlaten bij ongeveer 340–650°C	Combineert een hoge sterkte met voldoende taaiheid en vervormbaarheid	Sterkteklassen 8.8, 10.9 en 12.9
Inzetharden	Koolstofrijke atmosfeer, gevolgd door harden	Creëert een hard, slijtvast oppervlak met een taaiere kern	Tapschroeven, draadvormende schroeven, draadsnijdende schroeven, spaanplaatschroeven en bepaalde zelfborende schroeven
Inductieharden	Plaatselijke hoogfrequente inductieverhitting, gevolgd door afschrikken	Biedt plaatselijke hardheid en slijtvastheid	Draadeinden en speciale onderdelen

Opmerking: De temperaturen zijn indicatief. De exacte cyclus is afhankelijk van de samenstelling van het staal, de afmetingen van het bevestigingsmiddel, de gebruikte apparatuur, de vereiste eigenschappen en de toepasselijke productnorm.

GLOEIEN

Het staal wordt gedurende enkele uren op een temperatuur net onder 721°C gehouden en vervolgens langzaam afgekoeld. Tijdens dit proces verandert de structuur van hard lamellair perliet in zachter globulair of gesferoïdiseerd perliet. Hierdoor ontstaat een materiaaltoestand die bijzonder geschikt is voor koudstuiken en andere vervormingsprocessen.

NORMALISEREN (REKRISTALLISATIE)

Het staal wordt gedurende een gecontroleerde periode tot ongeveer 800°C à 920°C verwarmd en vervolgens aan de lucht afgekoeld. Hierdoor wordt de grove korrelstructuur verfijnd die kan ontstaan door processen zoals warmwalsen of warmsmeden. Door de korrelgrootte te verkleinen, kunnen de vloeigrens en slagvastheid worden verbeterd zonder dat de treksterkte aanzienlijk afneemt.

SPANNINGSARM GLOEIEN

Koudvervorming veroorzaakt restspanningen en versteviging in het materiaal. Door stalen bevestigingsmiddelen gedurende een gecontroleerde periode tot ongeveer 550°C à 650°C te verwarmen, kan een groot deel van deze restspanning worden verminderd. De bevestigingsmiddelen worden vervolgens langzaam en gelijkmatig afgekoeld om het ontstaan van nieuwe thermische spanningen te voorkomen. Afhankelijk van het materiaal en het productieproces kan deze behandeling worden toegepast op bepaalde koudgestuikte bevestigingsmiddelen in lagere sterkteklassen.

HARDEN

Wanneer staal met voldoende koolstof boven de kritische omzettingstemperatuur wordt verwarmd — bij staalsoorten voor bevestigingsmiddelen vaak boven 800°C — en vervolgens snel wordt afgeschrikt in olie, water of een ander geschikt medium, kan een harde maar brosse martensitische microstructuur ontstaan.

De uiteindelijke hardheid is afhankelijk van het koolstofgehalte, de legeringssamenstelling, de doorsnede van het materiaal en de afkoelsnelheid. Dunne bevestigingsmiddelen van geschikt koolstofstaal kunnen tot in de kern worden gehard. Bij grotere diameters kan de warmte minder snel uit de kern worden afgevoerd. Daarom kunnen legeringselementen zoals boor, mangaan, chroom, nikkel en molybdeen worden toegevoegd om de hardbaarheid te verhogen.

Olie wordt vaak gebruikt voor het afschrikken van bevestigingsmiddelen, omdat dit een beter beheersbare afkoelsnelheid biedt dan water. Water koelt agressiever, maar kan het risico op vervorming en hardingsscheuren verhogen.

Martensitische microstructuur van staal na harden en afschrikken, weergegeven op een schaal van 50 µm

ONTLATEN

Naarmate de hardheid toeneemt, nemen ook de hardingsspanningen en de brosheid toe. Daarom moet na het harden zo snel mogelijk een tweede warmtebehandeling worden uitgevoerd: het ontlaten. Bij temperaturen tot ongeveer 200°C wordt de brosheid slechts beperkt verminderd en blijft de hardheid grotendeels behouden. Bij hogere ontlaattemperaturen nemen de interne spanningen en de hardheid af, terwijl de taaiheid en vervormbaarheid verbeteren.

HARDEN EN ONTLATEN

Harden en ontlaten is een gecombineerd proces waarbij het harden en afschrikken worden gevolgd door ontlaten op hoge temperatuur, gewoonlijk binnen een bereik van ongeveer 340°C tot 650°C. Het is een van de belangrijkste warmtebehandelingen voor bevestigingsmiddelen met een hoge sterkte. Het proces zorgt voor een evenwicht tussen een hoge trek- en vloeigrens en de taaiheid die nodig is om externe en dynamische belastingen te weerstaan. Sterkteklassen 8.8, 10.9 en 12.9 worden door middel van gecontroleerd harden en ontlaten geproduceerd volgens de toepasselijke eisen.

STERKTEKLASSEN VAN BEVESTIGINGSMIDDELEN EN WARMTEBEHANDELING

Sterkteklassen bepalen de minimale mechanische prestaties en schrijven niet één verplichte commerciële staalsoort voor. Het materiaal en het productieproces worden geselecteerd om de vereiste mechanische en fysische eigenschappen te bereiken.

Sterkteklasse	Typische verwerking of warmtebehandeling	Minimale treksterkte R_m (MPa)	Typische materiaalfamilie
4.6	Normaal gesproken niet gehard en ontlaten; het proces wordt gekozen om aan de voorgeschreven eigenschappen te voldoen	400	Koolstofarm staal
4.8	Normaal gesproken niet gehard en ontlaten; koudvervorming of spanningsarm gloeien kan worden toegepast	420	Koolstofarm staal
5.6	Normaal gesproken niet gehard en ontlaten; het proces wordt gekozen om aan de voorgeschreven eigenschappen te voldoen	500	Koolstofstaal
5.8	Normaal gesproken niet gehard en ontlaten; koudvervorming of spanningsarm gloeien kan worden toegepast	520	Koolstofarm staal of koolstofstaal
6.8	Normaal gesproken niet gehard en ontlaten; het proces wordt gekozen om aan de voorgeschreven eigenschappen te voldoen	600	Koolstofstaal
8.8, d ≤ 16 mm	Gehard en ontlaten	800	Koolstofstaal of boorgelegeerd staal
8.8, d > 16 mm	Gehard en ontlaten	830	Boorgelegeerd of ander gelegeerd staal
10.9	Gehard en ontlaten	1.040	Middelmatig koolstofstaal, boorgelegeerd staal of gelegeerd staal
12.9	Gehard en ontlaten	1.220	Gelegeerd staal

Opmerking: De minimale treksterktewaarden zijn gebaseerd op ISO 898-1 voor toepasselijke bouten, schroeven en tapeinden van koolstofstaal en gelegeerd staal die bij omgevingstemperatuur worden getest. Materiaalsoorten, chemische samenstelling en productiemethoden kunnen per fabrikant, afmeting en productspecificatie verschillen.

INZETHARDEN

Inzetharden is een carboneringsproces dat in een koolstofrijke atmosfeer wordt uitgevoerd. Koolstof diffundeert in het buitenoppervlak van het verhitte onderdeel, waardoor een dunne laag ontstaat die kan worden gehard voor een hoge slijtvastheid, terwijl de kern taaier en vervormbaarder blijft. Inzetharden wordt vaak toegepast op tapschroeven, draadvormende schroeven, draadsnijdende schroeven, spaanplaatschroeven en bepaalde zelfborende schroeven. Verwante behandelingen zijn carbonitreren, zoutbadnitreren en gasnitreren.

INDUCTIEHARDEN

Voor speciale toepassingen kan een slijtvaste laag worden gevormd door een geselecteerd gebied snel te verwarmen met een hoogfrequente inductiespoel, zonder direct contact met het werkstuk. Het verhitte gebied wordt vervolgens afgeschrikt in olie, water of een ander gecontroleerd medium.

Inductieharden wordt gebruikt wanneer slechts een deel van een onderdeel een hogere hardheid en slijtvastheid nodig heeft. Het kan ook geschikt zijn voor lange onderdelen, zoals draadeinden. De onderstaande grafiek toont het verband tussen het koolstofgehalte van staal, de warmtebehandelingstemperaturen, de staalcategorieën en de resulterende mechanische eigenschappen.

Grafiek die het koolstofgehalte van staal koppelt aan warmtebehandelingstemperaturen, staalsoorten en mechanische eigenschappen

Verband tussen koolstofgehalte, warmtebehandelingstemperaturen, staalcategorieën en mechanische eigenschappen

VEELGESTELDE VRAGEN OVER WARMTEBEHANDELING

Waarom moeten bouten met hoge sterkte in de klassen 8.8, 10.9 en 12.9 worden gehard en ontlaten?

Door het afschrikken ontstaat de harde martensitische structuur die nodig is voor een hoge sterkte. In de direct afgeschrikte toestand is het bevestigingsmiddel echter te bros. Daarom wordt het materiaal onmiddellijk daarna ontlaten om interne spanningen te verminderen en de taaiheid te herstellen, terwijl het grootste deel van de sterkte behouden blijft. Samen zorgen deze processen voor het vereiste evenwicht tussen treksterkte, vloeigrens en vervormbaarheid in hoogvaste boutverbindingen.

Wat is het verschil tussen inzetharden en doorharden?

Bij doorharden verandert de microstructuur over de volledige doorsnede van het bevestigingsmiddel, gewoonlijk door harden en ontlaten. Bij inzetharden ontstaat alleen aan de buitenzijde een dunne, harde en slijtvaste laag, terwijl de kern taaier en vervormbaarder blijft. Deze behandeling wordt vaak gebruikt voor tapschroeven, draadvormende schroeven, draadsnijdende schroeven, spaanplaatschroeven en bepaalde zelfborende schroeven.

Kan een warmtebehandeling worden teruggedraaid?

Een warmtebehandeling kan niet eenvoudig worden teruggedraaid op een manier die garandeert dat de oorspronkelijke eigenschappen worden hersteld. Door gloeien kan gehard staal zachter worden gemaakt, waarna eventueel een nieuwe, gecontroleerde warmtebehandelingscyclus kan worden uitgevoerd. Korrelgroei, ontkoling, vervorming en eerdere bewerkingen kunnen het uiteindelijke resultaat echter beïnvloeden. Lassen of ongecontroleerde verhitting kan de sterkte van een warmtebehandeld bevestigingsmiddel verminderen en mag alleen worden uitgevoerd wanneer dit volgens een goedgekeurde procedure uitdrukkelijk is toegestaan.

Hoe weet ik of mijn bevestigingsmiddelen correct zijn warmtebehandeld?

Kopmarkeringen geven de opgegeven sterkteklasse en fabrikant aan, maar bewijzen op zichzelf niet dat een specifieke productiebatch correct is warmtebehandeld. Verificatie kan bestaan uit hardheidsmetingen, trekproeven, chemische analyse en metallografisch onderzoek. Het geaccrediteerde laboratorium van Fabory kan de mechanische eigenschappen en microstructuur beoordelen.

Heeft warmtebehandeling invloed op de oppervlaktebehandeling van bevestigingsmiddelen?

De warmtebehandeling wordt normaal gesproken vóór het aanbrengen van een oppervlaktebehandeling voltooid. Bij elektrolytisch verzinken kan waterstof in hoogvast of oppervlaktegehard staal binnendringen. Daarom moet het coatingproces voldoen aan de eisen van ISO 4042 en moeten passende maatregelen worden genomen om het risico te beperken. Een nabehandeling door middel van ontwateren kan het risico op waterstofbrosheid verminderen, maar niet volledig uitsluiten. Voor het thermisch verzinken van bevestigingsmiddelen geldt ISO 10684. De geschiktheid is afhankelijk van de sterkteklasse, het materiaal, het beitsproces, de verzinkingstemperatuur en de oorspronkelijke ontlaattemperatuur. Bij bevestigingsmiddelen met hoge sterkte moet de geschiktheid van de oppervlaktebehandeling altijd worden beoordeeld.

KOOP WARMTEBEHANDELDE BEVESTIGINGSMIDDELEN BIJ FABORY

GERELATEERDE TECHNISCHE GIDSEN

Thermisch verzinken — Lees hoe thermisch verzinkte coatings reageren met warmtebehandelde bevestigingsmiddelen en waarom ISO 10684 van toepassing is op bevestigingsmiddelen met schroefdraad.
Elektrolytisch verzinken en zinklegeringscoatings — Lees meer over elektrolytische coatingsystemen en de aandachtspunten rond waterstofbrosheid.
Laboratorium voor kwaliteit en engineering — Ontdek de testmogelijkheden van Fabory voor treksterkte, hardheid, chemische samenstelling en microstructuur.

Laatst bijgewerkt: juli 2026