I. Das Grundkonzept der Wärmebehandlung.
A. Das Grundkonzept der Wärmebehandlung.
Die grundlegenden Elemente und Funktionen vonWärmebehandlung:
1. Erhitzen
Ziel ist es, ein gleichmäßiges und feines Austenitgefüge zu erhalten.
2. Halten
Ziel ist es, eine gründliche Erwärmung des Werkstücks zu gewährleisten und Entkohlung und Oxidation zu verhindern.
3. Kühlung
Ziel ist es, Austenit in verschiedene Mikrostrukturen umzuwandeln.
Mikrostrukturen nach der Wärmebehandlung
Beim Abkühlen nach dem Erhitzen und Halten wandelt sich der Austenit je nach Abkühlgeschwindigkeit in unterschiedliche Mikrostrukturen um. Unterschiedliche Mikrostrukturen weisen unterschiedliche Eigenschaften auf.
B. Das Grundkonzept der Wärmebehandlung.
Klassifizierung basierend auf Heiz- und Kühlmethoden sowie der Mikrostruktur und den Eigenschaften von Stahl
1. Konventionelle Wärmebehandlung (Gesamtwärmebehandlung): Anlassen, Glühen, Normalisieren, Abschrecken
2. Oberflächenwärmebehandlung: Oberflächenhärten, Induktionshärten, Flammenhärten, elektrisches Kontakthärten.
3. Chemische Wärmebehandlung: Aufkohlen, Nitrieren, Carbonitrieren.
4. Andere Wärmebehandlungen: Wärmebehandlung unter kontrollierter Atmosphäre, Vakuumwärmebehandlung, Umformwärmebehandlung.
C. Kritische Temperatur von Stählen
Die kritische Umwandlungstemperatur von Stahl ist eine wichtige Grundlage für die Festlegung der Erwärmungs-, Halte- und Abkühlprozesse während der Wärmebehandlung. Sie wird anhand des Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramms bestimmt.
Wichtigste Schlussfolgerung:Die tatsächliche kritische Umwandlungstemperatur von Stahl liegt stets hinter der theoretischen kritischen Umwandlungstemperatur zurück. Dies bedeutet, dass beim Erhitzen eine Überhitzung und beim Abkühlen eine Unterkühlung erforderlich ist.
II. Glühen und Normalisieren von Stahl
1. Definition des Glühens
Beim Glühen wird Stahl auf eine Temperatur oberhalb oder unterhalb des kritischen Punktes Ac₁ erhitzt, bei dieser Temperatur gehalten und dann, üblicherweise im Ofen, langsam abgekühlt, um eine Struktur nahe am Gleichgewicht zu erreichen.
2. Zweck des Glühens
① Härte für die Bearbeitung anpassen: Erreichen einer bearbeitbaren Härte im Bereich von HB170~230.
②Eigenspannungen abbauen: Verhindert Verformungen oder Risse bei nachfolgenden Prozessen.
③Verfeinerung der Kornstruktur: Verbessert die Mikrostruktur.
④Vorbereitung für die abschließende Wärmebehandlung: Gewinnung von körnigem (sphäroidisiertem) Perlit für das anschließende Abschrecken und Anlassen.
3. Sphäroidisierendes Glühen
Prozessspezifikationen: Die Heiztemperatur liegt nahe am Ac₁-Punkt.
Zweck: Die Zementit- oder Karbidphasen im Stahl zu sphäroidisieren, wodurch körniger (sphäroidisierter) Perlit entsteht.
Anwendungsbereich: Geeignet für Stähle mit eutektoider und hypereutektoider Zusammensetzung.
4. Diffundierendes Glühen (Homogenisierungsglühen)
Prozessspezifikationen: Die Heiztemperatur liegt etwas unterhalb der Solvuslinie im Phasendiagramm.
Ziel: Die Segregation beseitigen.
①Für niedrigeKohlenstoffstahlBei einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,25 % ist Normalglühen als vorbereitende Wärmebehandlung dem Glühen vorzuziehen.
②Bei mittelgekohltem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,25% und 0,50% kann entweder Glühen oder Normalisieren als vorbereitende Wärmebehandlung eingesetzt werden.
③ Für Stähle mit mittlerem bis hohem Kohlenstoffgehalt und einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,50% und 0,75% wird eine vollständige Glühung empfohlen.
④Für hohe-KohlenstoffstahlBei einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,75 % wird zunächst eine Normalisierung durchgeführt, um das Fe₃C-Netzwerk zu eliminieren, gefolgt von einer Sphäroidisierungsglühung.
III. Härten und Anlassen von Stahl
A. Abschrecken
1. Definition des Abschreckens: Beim Abschrecken wird Stahl auf eine bestimmte Temperatur oberhalb des Ac₃- oder Ac₁-Punktes erhitzt, bei dieser Temperatur gehalten und anschließend mit einer Geschwindigkeit abgekühlt, die größer als die kritische Abkühlgeschwindigkeit ist, um Martensit zu bilden.
2. Zweck des Abschreckens: Das Hauptziel ist die Bildung von Martensit (manchmal auch von Bainit), um die Härte und Verschleißfestigkeit des Stahls zu erhöhen. Abschrecken ist eines der wichtigsten Wärmebehandlungsverfahren für Stahl.
3. Bestimmung der Abschrecktemperaturen für verschiedene Stahlsorten
Untereutektoider Stahl: Ac₃ + 30 °C bis 50 °C
Eutektoider und hypereutektoider Stahl: Ac₁ + 30 °C bis 50 °C
Legierter Stahl: 50 °C bis 100 °C über der kritischen Temperatur
4. Kühleigenschaften eines idealen Abschreckmediums:
Langsame Abkühlung vor Erreichen der "Nasen"-Temperatur: Um die thermische Belastung ausreichend zu reduzieren.
Hohe Kühlleistung nahe der "Nasen"-Temperatur: Um die Bildung nicht-martensitischer Strukturen zu vermeiden.
Langsame Abkühlung nahe dem M₅-Punkt: Um die durch die martensitische Umwandlung hervorgerufenen Spannungen zu minimieren.
5. Abschreckmethoden und ihre Eigenschaften:
① Einfaches Abschrecken: Leicht zu handhaben und geeignet für kleine, einfach geformte Werkstücke. Das resultierende Mikrogefüge ist Martensit (M).
② Doppeltes Abschrecken: Komplexer und schwieriger zu steuern, wird für komplex geformte Werkstücke aus hochkohlenstoffhaltigem Stahl und größere legierte Stahlwerkstücke verwendet. Das resultierende Mikrogefüge ist Martensit (M).
③ Gebrochenes Abschrecken: Ein komplexeres Verfahren, das für große, komplex geformte Werkstücke aus legiertem Stahl angewendet wird. Das resultierende Mikrogefüge ist Martensit (M).
④ Isothermes Abschrecken: Wird für kleine, komplex geformte Werkstücke mit hohen Anforderungen verwendet. Das resultierende Mikrogefüge ist unteres Bainit (B).
6. Faktoren, die die Härtbarkeit beeinflussen
Der Grad der Härtbarkeit hängt von der Stabilität des unterkühlten Austenits im Stahl ab. Je höher die Stabilität des unterkühlten Austenits, desto besser die Härtbarkeit und umgekehrt.
Faktoren, die die Stabilität von unterkühltem Austenit beeinflussen:
Lage der C-Kurve: Verschiebt sich die C-Kurve nach rechts, verringert sich die kritische Abkühlgeschwindigkeit für das Abschrecken, wodurch die Härtbarkeit verbessert wird.
Wichtigste Schlussfolgerung:
Jeder Faktor, der die C-Kurve nach rechts verschiebt, erhöht die Härtbarkeit des Stahls.
Hauptfaktor:
Chemische Zusammensetzung: Mit Ausnahme von Kobalt (Co) erhöhen alle in Austenit gelösten Legierungselemente die Härtbarkeit.
Je näher der Kohlenstoffgehalt an der eutektoiden Zusammensetzung im Kohlenstoffstahl liegt, desto stärker verschiebt sich die C-Kurve nach rechts und desto höher ist die Härtbarkeit.
7. Bestimmung und Darstellung der Härtbarkeit
① Endabschreckprüfung: Die Härtbarkeit wird mit Hilfe der Endabschreckprüfung ermittelt.
②Kritisches Abschreckdurchmesserverfahren: Der kritische Abschreckdurchmesser (D₀) stellt den maximalen Durchmesser von Stahl dar, der in einem bestimmten Abschreckmedium vollständig gehärtet werden kann.
B. Temperieren
1. Definition des Härtens
Anlassen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem abgeschreckter Stahl auf eine Temperatur unterhalb des A₁-Punktes wieder erhitzt, bei dieser Temperatur gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
2. Zweck des Härtens
Reduzierung oder Beseitigung von Eigenspannungen: Verhindert Verformungen oder Risse im Werkstück.
Restaustenit reduzieren oder eliminieren: Stabilisiert die Abmessungen des Werkstücks.
Beseitigung der Sprödigkeit von abgeschrecktem Stahl: Anpassung der Mikrostruktur und der Eigenschaften an die Anforderungen des Werkstücks.
Wichtiger Hinweis: Stahl sollte unmittelbar nach dem Abschrecken angelassen werden.
3. Anlassprozesse
1. Niedrige Anlasstemperatur
Ziel: Reduzierung der Abschreckspannung, Verbesserung der Zähigkeit des Werkstücks und Erzielung einer hohen Härte und Verschleißfestigkeit.
Temperatur: 150°C ~ 250°C.
Leistung: Härte: HRC 58 ~ 64. Hohe Härte und Verschleißfestigkeit.
Anwendungsgebiete: Werkzeuge, Formen, Lager, einsatzgehärtete Teile und oberflächengehärtete Komponenten.
2. Hochtemperaturhärten
Ziel: Eine hohe Zähigkeit bei gleichzeitig ausreichender Festigkeit und Härte zu erreichen.
Temperatur: 500°C ~ 600°C.
Leistung: Härte: HRC 25 ~ 35. Gute allgemeine mechanische Eigenschaften.
Anwendungsbereiche: Wellen, Zahnräder, Pleuelstangen usw.
Thermische Raffination
Definition: Das Abschrecken mit anschließendem Hochtemperaturanlassen wird als thermische Raffination oder einfach Anlassen bezeichnet. Stahl, der mit diesem Verfahren behandelt wurde, weist hervorragende Gesamteigenschaften auf und findet breite Anwendung.
IV. Oberflächenwärmebehandlung von Stahl
A. Oberflächenhärten von Stählen
1. Definition der Oberflächenhärtung
Die Oberflächenhärtung ist ein Wärmebehandlungsverfahren zur Verstärkung der Oberflächenschicht eines Werkstücks. Dabei wird die Oberfläche rasch erhitzt, um sie in Austenit umzuwandeln, und anschließend schnell abgekühlt. Dieses Verfahren erfolgt, ohne die chemische Zusammensetzung des Stahls oder dessen Kernstruktur zu verändern.
2. Materialien zur Oberflächenhärtung und Nachhärtung der Struktur
Materialien zur Oberflächenhärtung
Typische Werkstoffe: Mittelkohlenstoffstahl und mittelkohlenstofflegierter Stahl.
Vorbehandlung: Typisches Verfahren: Tempern. Sind die Kerneigenschaften nicht kritisch, kann stattdessen Normalisieren angewendet werden.
Struktur nach der Aushärtung
Oberflächenstruktur: Die Oberflächenschicht bildet typischerweise eine gehärtete Struktur wie Martensit oder Bainit, die für hohe Härte und Verschleißfestigkeit sorgt.
Kernstruktur: Der Stahlkern behält im Allgemeinen seine ursprüngliche Struktur, beispielsweise Perlit oder den vergüteten Zustand, abhängig vom Vorbehandlungsverfahren und den Eigenschaften des Grundwerkstoffs. Dadurch wird sichergestellt, dass der Kern eine gute Zähigkeit und Festigkeit beibehält.
B. Charakteristika der induktiven Oberflächenhärtung
1. Hohe Heiztemperatur und schneller Temperaturanstieg: Die induktive Oberflächenhärtung beinhaltet typischerweise hohe Heiztemperaturen und schnelle Heizraten, was eine schnelle Erwärmung innerhalb kurzer Zeit ermöglicht.
2. Feines Austenitgefüge in der Oberflächenschicht: Während des schnellen Erhitzens und des anschließenden Abschreckens bildet sich in der Oberflächenschicht ein feines Austenitgefüge. Nach dem Abschrecken besteht die Oberfläche hauptsächlich aus feinem Martensit mit einer Härte, die typischerweise 2–3 HRC höher ist als bei herkömmlichem Abschrecken.
3. Gute Oberflächenqualität: Aufgrund der kurzen Erhitzungszeit ist die Werkstückoberfläche weniger anfällig für Oxidation und Entkohlung, und durch das Abschrecken verursachte Verformungen werden minimiert, wodurch eine gute Oberflächenqualität gewährleistet wird.
4. Hohe Dauerfestigkeit: Die martensitische Phasenumwandlung in der Oberflächenschicht erzeugt Druckspannungen, die die Dauerfestigkeit des Werkstücks erhöhen.
5. Hohe Produktionseffizienz: Die induktive Oberflächenhärtung eignet sich für die Massenproduktion und bietet eine hohe Betriebseffizienz.
C. Klassifizierung der chemischen Wärmebehandlung
Aufkohlen, Aufkohlen, Aufkohlen, Chromieren, Siliziumisieren, Siliziumisieren, Siliziumisieren, Carbonitrieren, Borkohlen
D. Gasaufkohlung
Beim Gasaufkohlen wird ein Werkstück in einem geschlossenen Gasaufkohlungsofen auf eine Temperatur erhitzt, die den Stahl in Austenit umwandelt. Anschließend wird ein Aufkohlungsmittel in den Ofen getropft oder eine Aufkohlungsatmosphäre direkt zugeführt, wodurch Kohlenstoffatome in die Oberflächenschicht des Werkstücks diffundieren können. Dieser Prozess erhöht den Kohlenstoffgehalt (wc%) an der Werkstückoberfläche.
√Aufkohlungsmittel:
•Kohlenstoffreiche Gase: Zum Beispiel Kohlegas, Flüssiggas (LPG) usw.
•Organische Flüssigkeiten: Zum Beispiel Kerosin, Methanol, Benzol usw.
√Parameter des Aufkohlungsprozesses:
•Aufkohlungstemperatur: 920~950°C.
•Aufkohlungszeit: Hängt von der gewünschten Tiefe der aufgekohlten Schicht und der Aufkohlungstemperatur ab.
E. Wärmebehandlung nach dem Aufkohlen
Stahl muss nach dem Aufkohlen einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
Wärmebehandlungsverfahren nach dem Aufkohlen:
√Abschrecken + Anlassen bei niedriger Temperatur
1. Direktes Abschrecken nach Vorkühlung + Anlassen bei niedriger Temperatur: Das Werkstück wird von der Aufkohlungstemperatur auf knapp über die Ar₁-Temperatur des Kerns vorgekühlt und dann sofort abgeschreckt, gefolgt von einem Anlassen bei niedriger Temperatur von 160 bis 180 °C.
2. Einfaches Abschrecken nach Vorkühlen + Anlassen bei niedriger Temperatur: Nach dem Aufkohlen wird das Werkstück langsam auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend zum Abschrecken und Anlassen bei niedriger Temperatur wieder erhitzt.
3. Doppeltes Abschrecken nach Vorkühlung + Anlassen bei niedriger Temperatur: Nach dem Aufkohlen und der langsamen Abkühlung durchläuft das Werkstück zwei Stufen des Erhitzens und Abschreckens, gefolgt von einem Anlassen bei niedriger Temperatur.
V. Chemische Wärmebehandlung von Stählen
1. Definition der chemischen Wärmebehandlung
Die chemische Wärmebehandlung ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein Stahlwerkstück in ein spezielles aktives Medium eingelegt, erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten wird. Dadurch diffundieren die aktiven Atome des Mediums in die Oberfläche des Werkstücks. Dies verändert die chemische Zusammensetzung und das Mikrogefüge der Werkstückoberfläche und somit dessen Eigenschaften.
2. Grundlegender Prozess der chemischen Wärmebehandlung
Zersetzung: Beim Erhitzen zersetzt sich das aktive Medium und setzt aktive Atome frei.
Absorption: Die aktiven Atome werden von der Oberfläche des Stahls adsorbiert und lösen sich in der festen Lösung des Stahls auf.
Diffusion: Die an der Oberfläche des Stahls absorbierten und gelösten aktiven Atome wandern in das Innere.
Arten der induktiven Oberflächenhärtung
a. Hochfrequenz-Induktionserwärmung
Aktuelle Frequenz: 250~300 kHz.
Härtetiefe: 0,5~2,0 mm.
Anwendungsbereiche: Zahnräder mit mittlerem und kleinem Modul sowie Wellen mit kleinem bis mittlerem Durchmesser.
b. Mittelfrequenz-Induktionserwärmung
Aktuelle Frequenz: 2500~8000 kHz.
Härtetiefe: 2~10 mm.
Anwendungsbereiche: Größere Wellen und Zahnräder mit großem bis mittlerem Modul.
c. Netzfrequenz-Induktionserwärmung
Aktuelle Frequenz: 50 Hz.
Härtetiefe: 10~15 mm.
Anwendungsgebiete: Werkstücke, die eine sehr tiefe gehärtete Schicht erfordern.
3. Induktionsoberflächenhärtung
Grundprinzip der induktiven Oberflächenhärtung
Hauteffekt:
Wenn durch Wechselstrom in der Induktionsspule ein Strom an der Oberfläche des Werkstücks induziert wird, konzentriert sich der größte Teil des induzierten Stroms in Oberflächennähe, während nahezu kein Strom durch das Innere des Werkstücks fließt. Dieses Phänomen wird als Skin-Effekt bezeichnet.
Prinzip der induktiven Oberflächenhärtung:
Aufgrund des Skin-Effekts wird die Oberfläche des Werkstücks rasch auf die Austenitisierungstemperatur erhitzt (Anstieg auf 800–1000 °C innerhalb weniger Sekunden), während das Innere des Werkstücks nahezu kalt bleibt. Anschließend wird das Werkstück durch Wassersprühen gekühlt, wodurch eine Oberflächenhärtung erzielt wird.
4. Sprödigkeit mildern
Anlassen von Sprödigkeit in abgeschrecktem Stahl
Anlasssprödigkeit bezeichnet das Phänomen, dass die Schlagzähigkeit von abgeschrecktem Stahl bei Anlassen bei bestimmten Temperaturen deutlich abnimmt.
Erste Art der Anlasssprödigkeit
Temperaturbereich: 250°C bis 350°C.
Charakteristika: Wenn gehärteter Stahl innerhalb dieses Temperaturbereichs angelassen wird, entwickelt er mit hoher Wahrscheinlichkeit diese Art von Anlassversprödung, die nicht beseitigt werden kann.
Lösung: Vermeiden Sie das Anlassen von abgeschrecktem Stahl innerhalb dieses Temperaturbereichs.
Die erste Art der Anlasssprödigkeit wird auch als Anlasssprödigkeit bei niedrigen Temperaturen oder irreversible Anlasssprödigkeit bezeichnet.
VI. Härten
1. Das Anlassen ist ein abschließender Wärmebehandlungsprozess, der auf das Abschrecken folgt.
Warum müssen gehärtete Stähle angelassen werden?
Gefüge nach dem Abschrecken: Nach dem Abschrecken besteht das Gefüge von Stahl typischerweise aus Martensit und Restaustenit. Beide sind metastabile Phasen und wandeln sich unter bestimmten Bedingungen um.
Eigenschaften von Martensit: Martensit zeichnet sich durch hohe Härte, aber auch durch hohe Sprödigkeit aus (insbesondere bei nadelförmigem Martensit mit hohem Kohlenstoffgehalt), was für viele Anwendungen die Leistungsanforderungen nicht erfüllt.
Merkmale der martensitischen Umwandlung: Die Umwandlung zu Martensit erfolgt sehr schnell. Nach dem Abschrecken weist das Werkstück Restspannungen auf, die zu Verformungen oder Rissen führen können.
Fazit: Das Werkstück kann nicht direkt nach dem Abschrecken verwendet werden! Anlassen ist notwendig, um innere Spannungen abzubauen und die Zähigkeit des Werkstücks zu verbessern, wodurch es einsatzfähig wird.
2. Unterschied zwischen Härtbarkeit und Härtbarkeitskapazität:
Härtbarkeit:
Die Härtbarkeit beschreibt die Fähigkeit von Stahl, nach dem Abschrecken eine bestimmte Härtetiefe (die Tiefe der gehärteten Schicht) zu erreichen. Sie hängt von der Zusammensetzung und Struktur des Stahls ab, insbesondere von seinen Legierungselementen und der Stahlsorte. Die Härtbarkeit ist ein Maß dafür, wie gut der Stahl während des Abschreckprozesses über seine gesamte Dicke gehärtet werden kann.
Härte (Härtbarkeit):
Die Härte bzw. das Härtbarkeitsvermögen bezeichnet die maximale Härte, die ein Stahl nach dem Abschrecken erreichen kann. Sie wird maßgeblich vom Kohlenstoffgehalt des Stahls beeinflusst. Ein höherer Kohlenstoffgehalt führt im Allgemeinen zu einer höheren potenziellen Härte, diese kann jedoch durch die Legierungselemente des Stahls und die Effektivität des Abschreckprozesses begrenzt sein.
3. Härtbarkeit von Stahl
√Konzept der Härtbarkeit
Die Härtbarkeit bezeichnet die Fähigkeit von Stahl, nach dem Abschrecken von der Austenitisierungstemperatur eine bestimmte Martensitbildungstiefe zu erreichen. Vereinfacht ausgedrückt ist sie die Fähigkeit des Stahls, beim Abschrecken Martensit zu bilden.
Messung der Härtbarkeit
Die Größe der Härtbarkeit wird durch die Tiefe der gehärteten Schicht angegeben, die unter festgelegten Bedingungen nach dem Abschrecken erreicht wird.
Härtetiefe: Dies ist die Tiefe von der Oberfläche des Werkstücks bis zu dem Bereich, in dem die Struktur zur Hälfte aus Martensit besteht.
Gängige Abschreckmedien:
•Wasser
Eigenschaften: Wirtschaftlich mit starker Kühlleistung, jedoch mit einer hohen Kühlgeschwindigkeit in der Nähe des Siedepunkts, was zu übermäßiger Kühlung führen kann.
Anwendung: Typischerweise verwendet für Kohlenstoffstähle.
Salzwasser: Eine Lösung von Salz oder Alkali in Wasser, die im Vergleich zu Wasser eine höhere Kühlleistung bei hohen Temperaturen aufweist und sich daher für Kohlenstoffstähle eignet.
•Öl
Eigenschaften: Sorgt für eine langsamere Abkühlung bei niedrigen Temperaturen (nahe dem Siedepunkt), wodurch die Neigung zu Verformungen und Rissbildung effektiv verringert wird, hat aber bei hohen Temperaturen eine geringere Kühlleistung.
Anwendung: Geeignet für legierte Stähle.
Arten: Dazu gehören Abschrecköl, Maschinenöl und Dieselkraftstoff.
Aufheizzeit
Die Aufheizzeit setzt sich aus der Aufheizrate (Zeit, die benötigt wird, um die gewünschte Temperatur zu erreichen) und der Haltezeit (Zeit, in der die Zieltemperatur gehalten wird) zusammen.
Grundsätze zur Bestimmung der Aufheizzeit: Gewährleisten Sie eine gleichmäßige Temperaturverteilung im gesamten Werkstück, sowohl innen als auch außen.
Sicherstellen, dass eine vollständige Austenitisierung erfolgt und dass der gebildete Austenit gleichmäßig und fein ist.
Grundlage für die Bestimmung der Aufheizzeit: Wird üblicherweise mithilfe empirischer Formeln geschätzt oder durch Experimente ermittelt.
Kühlmedien
Zwei Schlüsselaspekte:
a. Abkühlgeschwindigkeit: Eine höhere Abkühlgeschwindigkeit fördert die Bildung von Martensit.
b. Eigenspannungen: Eine höhere Abkühlgeschwindigkeit erhöht die Eigenspannungen, was zu einer größeren Neigung zu Verformungen und Rissbildung im Werkstück führen kann.
VII. Normalisierung
1. Definition der Normalisierung
Normalglühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem Stahl auf eine Temperatur von 30 °C bis 50 °C über der Ac3-Temperatur erhitzt, auf dieser Temperatur gehalten und anschließend an der Luft abgekühlt wird, um ein Gefüge nahe dem Gleichgewichtszustand zu erzielen. Im Vergleich zum Glühen zeichnet sich das Normalglühen durch eine schnellere Abkühlgeschwindigkeit aus, was zu einem feineren Perlitgefüge (P) und höherer Festigkeit und Härte führt.
2. Zweck der Normalisierung
Der Zweck des Normalisierens ist ähnlich dem des Temperns.
3. Anwendungen der Normalisierung
•Vernetztes sekundäres Zementit eliminieren.
•Dient als abschließende Wärmebehandlung für Teile mit geringeren Anforderungen.
•Dient als vorbereitende Wärmebehandlung für niedrig- und mittelgekohlten Baustahl zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit.
4. Arten des Glühens
Erste Art des Glühens:
Zweck und Funktion: Ziel ist es nicht, eine Phasenumwandlung herbeizuführen, sondern den Stahl von einem unausgeglichenen Zustand in einen ausgeglichenen Zustand zu überführen.
Typen:
•Diffusionsglühen: Ziel ist die Homogenisierung der Zusammensetzung durch Beseitigung von Entmischungen.
•Rekristallisationsglühen: Stellt die Duktilität wieder her, indem die Auswirkungen der Kaltverfestigung beseitigt werden.
•Spannungsarmglühen: Reduziert innere Spannungen, ohne das Mikrogefüge zu verändern.
Zweite Art des Glühens:
Zweck und Funktion: Ziel ist die Veränderung der Mikrostruktur und der Eigenschaften mit dem Ziel, eine perlitdominierte Mikrostruktur zu erzielen. Dieser Prozess gewährleistet zudem, dass die Verteilung und Morphologie von Perlit, Ferrit und Karbiden spezifischen Anforderungen entsprechen.
Typen:
•Vollglühen: Der Stahl wird über die Ac3-Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt, um eine gleichmäßige Perlitstruktur zu erzeugen.
•Unvollständiges Glühen: Der Stahl wird zwischen den Temperaturen Ac1 und Ac3 erhitzt, um die Struktur teilweise zu verändern.
•Isothermes Glühen: Der Stahl wird auf eine Temperatur über Ac3 erhitzt, gefolgt von einer schnellen Abkühlung auf eine isotherme Temperatur und deren Halten, um die gewünschte Struktur zu erreichen.
•Sphäroidisierendes Glühen: Erzeugt eine sphäroidische Karbidstruktur, wodurch die Bearbeitbarkeit und Zähigkeit verbessert werden.
VIII.1. Definition der Wärmebehandlung
Bei der Wärmebehandlung handelt es sich um einen Prozess, bei dem ein Metall erhitzt, auf einer bestimmten Temperatur gehalten und anschließend im festen Zustand abgekühlt wird, um seine innere Struktur und Mikrostruktur zu verändern und dadurch die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.
2. Charakteristika der Wärmebehandlung
Die Wärmebehandlung verändert nicht die Form des Werkstücks; stattdessen verändert sie die innere Struktur und das Mikrogefüge des Stahls, was wiederum die Eigenschaften des Stahls verändert.
3. Zweck der Wärmebehandlung
Ziel der Wärmebehandlung ist es, die mechanischen oder verarbeitungstechnischen Eigenschaften von Stahl (oder Werkstücken) zu verbessern, das Potenzial des Stahls voll auszuschöpfen, die Qualität des Werkstücks zu steigern und seine Lebensdauer zu verlängern.
4. Wichtigste Schlussfolgerung
Ob sich die Eigenschaften eines Materials durch Wärmebehandlung verbessern lassen, hängt entscheidend davon ab, ob sich seine Mikrostruktur und Struktur während des Erwärmungs- und Abkühlungsprozesses verändern.
Veröffentlichungsdatum: 19. August 2024