Wärmebehandlung im Überblick – die wichtigsten Verfahren bei InProCoat
Durch die Wärmebehandlung von Stahl lassen sich Werkstoffeigenschaften wie Oberflächenhärte, Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und Duktilität verändern und damit die Lebensdauer metallischer Komponenten deutlich verlängern. Hierfür bringen wir unter anderem diese Verfahren zur Anwendung:
- Vergüten
- Glühen (Lösungsglühen, Normalglühen, Spannungsarmglühen)
Im Folgenden möchten wir Ihnen die einzelnen Verfahren der Wärmebehandlung etwas näher vorstellen.
Vergüten
Beim Vergüten von Stahl handelt es sich um eine Kombination aus Härten und Anlassen, wobei die Anlasstemperatur meist über 550 °C liegt. Diese Form der Wärmebehandlung dient dazu, die Zähigkeitseigenschaften bei gegebener Zugfestigkeit deutlich zu verbessern. Die höchste Zähigkeit wird dabei durch das Anlassen eines rein martensitischen Härtegefüges erzielt.
Das Vergüten eignet sich nur für härtbare Werkstoffe. Dazu zählen neben Stahl auch NE-Metalle wie Titanlegierungen. Die Härtbarkeit des Materials hängt davon ab, ob es in der Lage ist, Martensit- oder Bainitgefüge zu bilden. Darüber hinaus richtet sich die Vergütbarkeit nach der Korngröße des Gefüges, welche die temperaturabhängigen Umwandlungsvorgänge beeinflusst.
Für das klassische Vergüten von Stahl muss dieser einen Kohlenstoffgehalt von 0,2 bis 0,3 Prozent aufweisen. Für Stähle mit anderen Eigenschaften empfiehlt sich eher das sogenannte Randschichthärten.
Glühen
Als Glühen wird das Anwärmen, Durchwärmen und anschließende Abkühlen von Werkstücken zum Erzielen spezieller Werkstoffeigenschaften bezeichnet.
Die Anwärmphase dient dazu, den Stahl auf die Haltetemperatur zu bringen. Während der darauffolgenden Haltephase erfolgen ein Temperaturausgleich im Werkstück und eine Gleichgewichtseinstellung physikalischer und chemischer Vorgänge im Werkstoff. In der abschließenden Abkühlphase wird die Temperatur des Stahls wieder auf Umgebungstemperatur gesenkt.
Je nach angestrebtem Ziel kommen bei dieser Art der Wärmebehandlung unterschiedliche Verfahren zur Anwendung.
Normalglühen
Eines der wichtigsten Verfahren zur Wärmebehandlung ist das Normalglühen, durch welches der Stahl eine gleichmäßige, feinkörnige Struktur mit homogenen Eigenschaften erhält. Zur Anwendung kommt diese Methode insbesondere bei Kohlenstoffstählen oder niedrig legierten Stahlsorten, um deren Gefüge nach dem Warmwalzen oder Gießen zu normalisieren. Welche Härte sich mit dem Normalglühen erzielen lässt, richtet sich nach den Eigenschaften des Stahls und der Abkühlgeschwindigkeit. Grundsätzlich sind Härten von 100 bis 250 HB erreichbar.
Während des Glühprozesses wird der Stahl auf eine Temperatur erwärmt, die in etwa seiner Härtetemperatur entspricht. Dabei wachsen neue Austetnitkörner, die eine deutlich geringere Größe aufweisen als die ursprünglichen Ferritkörner. Beim Abkühlen entstehen dann neue, feinere Ferritkörner.
Lösungsglühen
Beim Warmumformen von Stahl treten infolge des Wärmeeinflusses und der unkontrollierten Abkühlung Gefügeumwandlungen auf. Das betrifft vor allem austenitische Stähle, bei denen durch hohe Temperaturen im Bereich von 500 bis 800 °C Karbidausscheidungen an den Korngrenzen auftreten können. Diese Ausscheidungen führen aufgrund abweichender elektrochemischer Eigenschaften zu interkristalliner Korrosion und müssen daher durch Glühen wieder gelöst werden.
Das Lösungsglühen, auch als Diffusionsglühen bezeichnet, wird bei relativ hohen Temperaturen von 1050 bis 1300 °C durchgeführt. Der Vorgang dauert bis zu zwei Tage und sorgt für die gleichmäßige Anordnung von Fremdatomen im Metallgitter. Die Ausbildung der Phasen und somit auch die Eigenschaften des Stahls werdend durch die Wahl der Abkühlgeschwindigkeit bestimmt.
Spannungsarmglühen
Spannungsarmglühen wird bei Stahl überwiegend in einem Temperaturbereich von 480 bis 680 °C durchgeführt, wobei die Haltezeit ein bis zwei Stunden betragen kann. Dieses Verfahren der Wärmebehandlung beseitigt weitgehend Eigenspannungen des Werkstücks, die zuvor durch Bearbeitung oder mechanisches Verformen entstanden sind. Dadurch wird unerwünschter Verzug bei der abschließenden mechanischen Feinbearbeitung vermindert. Rostfreier Stahl mit Niob- und Tantal-Anteilen ist für das Spannungsarmglühen nicht geeignet.
Weichglühen
Kommt es bei einem Werkstück aus Stahl weniger auf die Beständigkeit gegenüber hohen mechanischen Kräften, dafür aber um so mehr auf eine gute Verform- und Spanbarkeit an, ist Weichglühen das optimale Verfahren zur Wärmebehandlung. Um die Härte und Festigkeit zu reduzieren, werden durch Glühen bei Temperaturen von 650 bis 750 °C vorhandene Zementit- oder Perlit-Ausscheidungen reduziert.
Wärmebehandlung bei InProCoat
Unser Unternehmen verfügt über einen leistungsstarken, außerordentlich präzise arbeitenden Herdwagenofen, in dem wir verschiedene Methoden der Wärmebehandlung bei Temperaturen von 200 bis 1050 °C durchführen können. Eine regelmäßige TÜV-Überwachung stellt sicher, dass alle Verfahren ordnungsgemäß ablaufen und optimale Ergebnisse erzielt werden.
Wir können Teile mit einem Einzelgewicht von 25 Tonnen nach beliebigen Spezifikationen bearbeiten. Dabei erfüllen wir alle Anforderungen gemäß AD-Merkblatt HP 7/1-3.
Gern helfen wir Ihnen mit unserer langjährigen Erfahrung und unserem fundierten Fachwissen, das richtige Verfahren zur Wärmebehandlung für Ihr Projekt zu finden. Setzen Sie sich mit uns in Verbindung und lassen Sie sich individuell von uns beraten.
