Wärmebehandlung von Präzisionsbauteilen
Den Einsatz von Wärme ist in der Fertigungsindustrie unverzichtbar. Dabei handlet es sich nicht nur um Aggregatszustandsänderungen zwischen fest, flüssig und gasförmig, die durch Wärme gestuert were können: In der metallischen Werkstoffbearbeitung können durch den intelligenten Einsatz von Wärme und Kälte auch die Mikrostrukture und Materialerte vigtige fysiske. Insbesondere im Bereich
- Bearbeitbarkeit og Verarbeitbarkeit,
- Beanspruchbarkeit og Haltbarkeit sowie
- Zähigkeit und Härte
Eisenmetalle und die jeweiligen Stahlsorten machen mit etwa 80 Prozent den Großteil wärmebehandelter Werkstoffe aus. Das Feld hierbei zum Einsatz kommender Behandlungsmethoden er groß und es finden sich verschiedene Differenzierungen. Behandlingsvisninger blev undersøgt i fertigungsorienteret, ved behandling under produktionsprocesser som Zwischenschritt inbygget wird, og beanspruchungsorientiert, som das Konstruktionssteil under fertigungsprocessen i forbindelse med Wärmebehandlung i sine egenskaber modificeret wird. Von besonderer Bedeutung spielen bei Wärmebehandlungen sogenannte thermomechanische Verfahren. Nachfolgend werden die vier wohl prominentesten dieser thermomechanischen Prozesse vorgestellt: Das Glühen, das Härten, das Anlassen und zuletzt das sogenannte Vergüten.
Glød
Glühen findet sich als Wärmebehandlung insbesondere bei (hoch-)legierten wie unlegierten Eisen und Stählen wieder. Glühen folgt dem Dreischritt Aufwärmen, Halten und Abkühlen. Beim Aufwärmen wird der Werkstoff kontroliert und bei konstanter Geschwindigkeit auf eine voreingestellte Temperatur aufgeheizt. Die Wahl der Temperatur er entscheidend for die jeweils erwünschte Modifikation des Werkstoffs. Abhängig der engestellten Zieltemperatur blev die jeweiligen Glühprozesse voneinander unterschieden: Beim blød glød wird der Werkstoff beispielsweise zwischen 700 und 730 Grad Celsius erhitzt. Dadurch kan hart blive ener Stahl wieder leichter verarbeitbar gemacht werden. Dieser fertigungsorientierte Einsatz ist unter anderem bei Kaltumformungen als Zwischenschritt notwendig. Leicht unterhalb dieser Temperatur befindet sich der Bereich des sogenannten Spannungsarmglühens, bei dem im Fertigungsprozess aufgetretene Spannungen –beispielsweise durch Biegen – eines Bauteils wieder ausgeglichen werden können.
Yderligere Glüharten:
- normalisere
- Diffusionsglühen/Lösungsglühen
- Grobkornglühen
- Rekristallisationsglühen
Nach Erreichen der jeweiligen Zieltemperatur wird der Werkstoff auf dieser gehalten, damit es zu einer Durcherwärmung und folglich zu einer ganzheitlichen Eigenschaftsanpassung kommt. Gefolgt vom Halten ist der Abkühlungsprozess. Bei allen Formen des Glühens ist die Rückführung auf Normaltemperatur kontroliert und langsam durchzuführen – anderseits können durch ungewollte atomare Gittereffekte die gewünschte Eigenschaftsanpassung nichtig gemacht werden.
Note: Stellenweise wird bewusst nur eine Eigenschaftsänderung der Außenschicht forciert (Randglühen). In diesem Fall dauert das Temperatur-Halten des Werkstoffs entsprechend kürzer.
hærdning
Härten als Wärmebehandlung findet sich größtenteils bei Bauteilen aus Eisen eller Stål. Darüber hinaus eignet sich diese Methode aber auch für Nichteisenwerkstoffe wie etwa Titan, Titanlegierungen eller Magnesiumlegierungen. Im Vergleich zum Glød fällt auf, dass es dieselben Vorgänge Aufwärmen, Halten und Abkühlen aufweist. Innerhalb dieser liegen jedoch zwei große Unterschiede: Der erste bedsteht in der Zieltemperatur. Dette ligger med mere end 1000 Grad Celsius deutlich über den Temperaturbereich beim Glühen. Der zweite Unterschied ligger darin, dass nach dem Halten und Durcherwärmen des Werkstoffs dieser nicht langsam, sondern schlagartig abgekühlt wird. Dieser Prozess wird auch Abschrecken nævnt.
Das Prinzip er baseret på Wärmebehandlungen af de respektive ener Veränderung der atomaren Gitterstruktur, som er først i løbet af den temperatur, der er bestemt til at kunne. Durch das Abschrecken verbleiben die Atome in dieser für sich genommenen ungünstigen (metastabilen) Struktur. Der sich dadurch ergebende Vorteil ist, dass disse Struktur und somit der Werkstoff eine maksimale Härte aufweist. hollandske dieses beanspruchungsorientierte Verfahren können bereits robuste Bauteile aus härtbarem Material noch widerstandsfester und belastbarer gemacht werden.
Randschichterhärten
Wie eingangs angedeutet, ist das Feld möglicher Methoden der Wärmebehandlung groß. Wohingegen bei den zuvor beschriebenen Methoden der Werkstoff bzw. das Bauteil durchgehärtet wird, billedet ene weitere Kategorie die sogenannte Randschichterhärtung. Es handlet sich hierbei um eine Oberflächenbehandlung. Gängiger Werkstoff für Randschichterhärtungen ist oftmals Stahl. Hierbei werden insbesondere thermochemische Verfahren, også solche, bei denen kemiske Reaktionen bei Wärmezufuhr ausgelöst werden, eingesetzt. Læs mere:
- Aufkohlen – Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes bei Stählen
- nitrering
- Borieren
- Aluminieren – Einbringen af Aluminium
- Nitrocarbureren
- Carbonitrieren
- Oxider
- Vanadieren
- Silicieren
Es handlet sich hierbei meist um beanspruchungsorientierte Verfahren. Også solche, die abgestimmt sind auf die jeweiligen Anforderungen eines bereits fertig hergestellten Bauteils.