Die Wärmebehandlung ist ein wichtiger Prozess in der Fertigung, der jedoch oft übersehen wird. In diesem Blogbeitrag erkunden wir die faszinierende Welt der Wärmebehandlung und ihren Einfluss auf die Qualität und Leistung von Metallkomponenten. Unser erfahrener Maschinenbauingenieur führt Sie durch die verschiedenen Wärmebehandlungsverfahren und erläutert deren Vorteile und Anwendungen auf klare und ansprechende Weise. Am Ende dieses Artikels werden Sie ein tieferes Verständnis für diesen wichtigen Prozess haben und dafür, wie er die Produkte formt, die wir täglich verwenden.
Arbeitsweise:
Der Stahl wird auf eine Temperatur von Ac3 + 30 - 50 Grad, Ac1 + 30 - 50 Grad oder unter Ac1 (je nach den Empfehlungen der einschlägigen Materialien) erhitzt und dann langsam im Ofen abgekühlt.
Zielsetzungen:
Wichtigste Anwendungen:
(1) Dieses Verfahren eignet sich für die Behandlung von legiertem Strukturstahl, Kohlenstoff-Ost-West-Stahl, legiertem Ost-West-Stahl, Schnellstahl-Schmiedestücken, Schweißkomponenten und Rohstoffen mit suboptimalen Lieferbedingungen.
(2) Dieses Verfahren wird in der Regel im Rohzustand angewandt und wird als "Glühen.
Arbeitsweise:
Zum Normalisieren wird der Stahl auf eine Temperatur von 30 bis 50 Grad über Ac3 oder Accm erhitzt und nach dem Eintauchen etwas schneller abgekühlt als beim Glühen.
Zielsetzungen:
Der Zweck des Normalisierens besteht darin, die Härte zu verringern, die Plastizität zu verbessern und die Schneid- und Druckverarbeitungsfähigkeit zu erhöhen. Es trägt auch dazu bei, das Korngefüge zu verfeinern, die mechanischen Eigenschaften zu verbessern und das Material für die Weiterverarbeitung vorzubereiten. Das Normalisieren trägt auch dazu bei, innere Spannungen zu beseitigen, die möglicherweise durch Kalt- oder Warmumformung entstanden sind.
Wichtigste Anwendungen:
Normalisieren wird üblicherweise als Vorbehandlung für Schmiedestücke, Schweißteile und aufgekohlte Teile verwendet. Bei Stählen mit niedrigem bis mittlerem Kohlenstoffgehalt und bei Bauteilen aus niedrig legiertem Stahl mit geringen funktionellen Anforderungen kann das Normalglühen als letzte Wärmebehandlung durchgeführt werden. Bei gewöhnlichen mittel- und hochlegierten Stählen kann die Luftkühlung jedoch zu einer vollständigen oder teilweisen Härtung führen, so dass sie nicht als abschließendes Wärmebehandlungsverfahren eingesetzt werden kann.
Arbeitsweise:
Das Stahlstück wird auf eine Temperatur oberhalb der Ac3- oder Ac1-Phasenübergangstemperatur erhitzt, für eine bestimmte Dauer gehalten und dann schnell in Wasser, Nitrat, Öl oder Luft abgekühlt.
Zielsetzungen:
Das Abschrecken wird normalerweise durchgeführt, um eine martensitisches Gefüge mit hoher Härte.
In einigen Fällen wird hochlegierter Stahl (z. B. rostfreier Stahl oder verschleißfester Stahl) abgeschreckt, um eine einheitliche austenitische Struktur zu erhalten und so die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.
Wichtigste Anwendungen:
(1) Normalerweise für Kohlenstoffstahl und legierten Stahl mit einer Kohlenstoffgehalt größer als 0,3%.
(2) Das Abschrecken maximiert die Festigkeit und Abriebfestigkeit des Stahls, führt aber auch zu einer hohen Eigenspannung die die Plastizität und Schlagzähigkeit des Stahls verringert.
Daher ist ein Anlassen erforderlich, um bessere mechanische Eigenschaften zu erzielen.
Arbeitsweise:
Die abgeschreckten Stahlteile werden auf eine Temperatur unter Ac1 erhitzt, für eine gewisse Zeit gehalten und dann an Luft, in Öl oder in heißem Wasser abgekühlt.
Zielsetzungen:
Zur Verringerung oder Beseitigung von Eigenspannungen nach dem Abschrecken, zur Minimierung von Verformungen und Rissen im Werkstück.
Um die Härte einzustellen, die Plastizität und Zähigkeit zu verbessern und die für die Anwendung erforderlichen mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
Zur Stabilisierung der Größe des Werkstücks.
Wichtigste Anwendungen:
(1) Das Anlassen bei niedrigen Temperaturen wird verwendet, wenn eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit des abgeschreckten Stahls gewünscht wird.
(2) Das Anlassen bei mittlerer Temperatur wird verwendet, um die Elastizität und Streckgrenze von Stahl bei gleichzeitiger Beibehaltung eines gewissen Grades an Zähigkeit.
(3) Das Anlassen bei hohen Temperaturen wird verwendet, um eine hohe Kerbschlagzähigkeit und Plastizität zu erreichen, und wird verwendet, wenn eine ausreichende Festigkeit vorhanden ist.
Im Allgemeinen wird empfohlen, das Anlassen zwischen 230-280 Grad bei Stahl und 400-450 Grad bei rostfreiem Stahl zu vermeiden, da dieser Temperaturbereich zu Versprödung führen kann.
Betriebsverfahren:
Das Erhitzen von Stahl auf eine Temperatur, die 10-20 Grad höher ist als beim Abschrecken, und das anschließende Abschrecken wird als Abschrecken und Anlassen.
Nach dem Halten bei hoher Temperatur wird der Stahl abgeschreckt und anschließend bei einer Temperatur zwischen 400 und 720 Grad angelassen.
Zielsetzungen:
Wichtigste Anwendungen:
Dieses Verfahren eignet sich für Legierungen mit hoher Härtbarkeit, wie z. B. legierter Werkzeugstahl, legierter Schnellarbeitsstahl und legierter Baustahl.
Sie kann als abschließende Wärmebehandlung für kritische Bauteile und auch als Vorwärmbehandlung für festsitzende Teile, wie z. B. Schrauben, dienen, um die Verformung während der Verarbeitung zu verringern.
Betriebsverfahren:
Der Stahl wird auf eine Temperatur von 80-200 Grad erhitzt und 5-20 Stunden oder länger auf dieser Temperatur gehalten. Danach wird er aus dem Ofen genommen und an der Luft abgekühlt.
Zielsetzungen:
Wichtigste Anwendungen:
Dieses Verfahren ist für alle Stahlsorten nach dem Abschrecken geeignet.
Sie wird üblicherweise für festsitzende Teile verwendet, deren Form sich nicht verändert, wie z. B. festsitzende Schrauben, Messgeräte, Bettgestelle usw.
Betriebsverfahren:
Die abgeschreckten Stahlteile werden in einem Niedrigtemperaturmedium, wie Trockeneis oder flüssigem Stickstoff, auf eine Temperatur von -60 bis -80 Grad oder weniger abgekühlt. Anschließend wird die Temperatur gleichmäßig abgebaut, und die Teile können Raumtemperatur annehmen.
Zielsetzungen:
Wichtigste Anwendungen:
Stahlteile sollten unmittelbar nach dem Abschrecken einer Kältebehandlung unterzogen und anschließend bei niedriger Temperatur angelassen werden, um innere Spannungen während der Abkühlung bei niedriger Temperatur zu beseitigen.
Die Kältebehandlung ist vor allem für enge Werkzeuge geeignet, Messwerkzeugeund dichte Komponenten aus legiertem Stahl.
Betriebsverfahren:
Eine Flamme, die durch ein Gemisch aus Sauerstoff und Acetylengas erzeugt wird, wird auf die Oberfläche des Stahlteils gerichtet und erhitzt es schnell. Wenn die gewünschte Abschrecktemperatur erreicht ist, wird der Stahl sofort durch Besprühen mit Wasser abgekühlt.
Zielsetzungen:
Zur Verbesserung der Härte, Verschleißfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit des Stahlbauteils unter Beibehaltung seiner Zähigkeit.
Wichtigste Anwendungen:
Betriebsverfahren:
Die Stahlteile werden in einen Induktor gelegt, wo die Oberfläche der Teile mit elektrischem Strom beaufschlagt wird. Der Stahl wird in kürzester Zeit auf die gewünschte Abschrecktemperatur erhitzt und dann durch Besprühen mit Wasser abgekühlt.
Zielsetzungen:
Verbesserung der Härte, der Verschleißfestigkeit und der Ermüdungsfestigkeit der Stahlteile bei gleichzeitiger Beibehaltung ihrer Zähigkeit.
Wichtigste Anwendungen:
Dieses Verfahren wird hauptsächlich für Bauteile aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und aus mittellegiertem Stahl verwendet.
Die Tiefe der induktionsgehärteten Schicht hängt von der Frequenz des verwendeten elektrischen Stroms ab: Bei der Induktionshärtung mit hoher Frequenz entsteht in der Regel eine 1 bis 2 mm tiefe Schicht, bei der Härtung mit mittlerer Frequenz eine 3 bis 5 mm tiefe Schicht und bei der Hochfrequenzhärtung eine Schicht mit einer Tiefe von mehr als 10 mm. Dies ist auf den "Skineffekt" zurückzuführen, bei dem sich der elektrische Strom in der äußersten Schicht des Bauteils konzentriert.
Arbeitsweise:
Legen Sie die Stahlteile in ein Aufkohlungsmedium, erhitzen Sie es auf eine Temperatur zwischen 900 und 950 Grad und halten Sie es dort. Dadurch bildet sich auf der Oberfläche der Stahlteile eine Aufkohlungsschicht mit einer bestimmten Konzentration und Tiefe.
Zielsetzungen:
Verbesserung der äußeren Härte, der Verschleißfestigkeit und der Ermüdungsfestigkeit der Stahlteile unter Beibehaltung ihrer Widerstandsfähigkeit.
Wichtigste Anwendungen:
(1) Dieses Verfahren wird meist für Teile aus kohlenstoffarmem und niedrig legiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,15% bis 0,25% verwendet. Die Tiefe der aufgekohlten Schicht liegt in der Regel zwischen 0,5 und 2,5 mm.
(2) Nach dem Aufkohlen ist ein Abschrecken erforderlich, um eine Martensit auf die Oberfläche auftragen und den Aufkohlungsprozess abschließen.
Arbeitsweise:
Die Stahloberfläche wird mit Stickstoff gesättigt, indem aktive Stickstoffatome durch Ammoniakgas bei Temperaturen zwischen 500 und 600 Grad abgeschieden werden.
Zielsetzungen:
Härte, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Stahlteilen werden verbessert.
Wichtigste Anwendungen:
Diese Methode wird vor allem für legierte Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt verwendet, die reich an Legierungselemente wie Aluminium, Chrom, Molybdän, Kohlenstoffstahl und Gusseisen. Die Tiefe der Nitrierschicht liegt in der Regel zwischen 0,025 und 0,8 mm.
Arbeitsweise:
Die Stahloberfläche wird durch eine Kombination aus Aufkohlung und nitrieren.
Zielsetzungen:
Zur Verbesserung der Härte, Verschleißfestigkeit, Dauerfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Stahlteilen.
Wichtigste Anwendungen:
(1) In erster Linie für kohlenstoffarmen Stahl, niedrig legierten strukturierten Stahl und Stahlgussteile mit einer typischen Nitrierschichttiefe von 0,02 bis 3 mm verwendet;
(2) Nach dem Nitrieren ist ein Abschrecken und Anlassen bei niedriger Temperatur erforderlich.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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