Wärmebehandlung erklärt: Arten, Methoden & Vorteile für Metalle und Legierungen

In diesem Artikel lernen wir, was der Wärmebehandlungsprozess ist, und auch die verschiedenen Arten von Wärmebehandlungsprozessen im Detail kennen.

Was ist ein Wärmebehandlungsprozess?

Wärmebehandlung bezeichnet eine Kombination aus Erhitzen und Abkühlen eines Metalls oder einer Legierung im festen Zustand, um gewünschte Eigenschaften zu erhalten. Änderungen der Eigenschaften resultieren aus mikrostrukturellen Veränderungen im Material, die durch Wärmebehandlungsvorgänge erzeugt werden.

Wärmebehandlung ist der Prozess des Erhitzens und Abkühlens von Metallen unter Verwendung spezifischer, vorbestimmter Methoden, um gewünschte Eigenschaften zu erzielen. Sowohl ferro- als auch nicht-ferro-Metalle durchlaufen eine Wärmebehandlung, bevor sie in Gebrauch genommen werden. Im Laufe der Zeit wurden viele verschiedene Methoden entwickelt. Auch heute noch arbeiten Metallurgen ständig daran, die Ergebnisse und die Kosteneffizienz dieser Prozesse zu verbessern.

Dafür entwickeln sie neue Zeitpläne oder Zyklen, um eine Vielzahl von Güten zu erzeugen. Jeder Zeitplan bezieht sich auf eine andere Erhitzungs-, Halte- und Abkühlrate des Metalls. Wenn diese Methoden sorgfältig befolgt werden, können Metalle unterschiedlicher Standards mit bemerkenswert spezifischen physikalischen und chemischen Eigenschaften erzeugt werden.

Grundlagen der Wärmebehandlung

Obwohl Eisen und Stahl den weitaus größten Teil der wärmebehandelten Materialien ausmachen, können auch Legierungen von Aluminium, Kupfer, Magnesium, Nickel und Titan wärmebehandelt werden.

Wärmebehandlungsprozesse erfordern drei grundlegende Schritte. Man kann auch von Stufen der Wärmebehandlung sprechen:

1. Erhitzen auf eine festgelegte Temperatur
2. Halten an dieser Temperatur für die angemessene Zeit
3. Abkühlen nach vorgeschriebenen Methoden

Temperaturen können bis zu 2400 °F (ca. 1315 °C) reichen, und die Haltezeit an der Temperatur kann von wenigen Sekunden bis zu 60 Stunden oder mehr variieren.

Im Ofen werden einige Materialien langsam abgekühlt, während andere abgeschreckt werden müssen. Behandlungen bei -120 °F (-84 °C) oder niedriger sind für einige kryogenen Prozesse erforderlich. Wasser, Sole, Öle, Polymerlösungen, Schmelzsalze, Schmelzmetalle und Gase sind Beispiele für Abschreckmedien. Jedes hat seine eigenen Eigenschaften, die es für spezifische Aufgaben ideal machen. 90 % der Teile hingegen werden in Wasser, Öl, Gas oder Polymeren abgeschreckt.

A. Erhitzungsstufe

Während der Erhitzungsstufe ist das Hauptziel, sicherzustellen, dass das Metall gleichmäßig erhitzt wird. Langsames Erhitzen gewährleistet gleichmäßiges Erhitzen. Wenn Sie das Metall ungleichmäßig erhitzen, kann sich ein Bereich schneller ausdehnen als ein anderer, was zu einem verzerrten oder gerissenen Metallabschnitt führt. Sie wählen die Erhitzungsrate basierend auf folgenden Faktoren:

1. Wärmeleitfähigkeit des Metalls: Metalle mit hoher Wärmeleitfähigkeit erhitzen sich schneller als solche mit geringer Leitfähigkeit.
2. Zustand des Metalls: Werkzeuge und Teile, die zuvor gehärtet oder beansprucht wurden, sollten langsamer erhitzt werden als unbehandelte Teile.
3. Größe und Querschnitt des Metalls: Damit die Innentemperatur nahe an die Oberflächentemperatur heranreicht, müssen größere Teile oder Teile mit ungleichmäßigen Querschnitten langsamer erhitzt werden als kleine Teile. Andernfalls riskieren Sie Rissbildung oder übermäßiges Verziehen.

B. Die Haltephase (Soaking Stage)

Zweck der Haltephase ist es, das Metall so lange auf der richtigen Temperatur zu halten, bis die gewünschte innere Struktur entsteht. Die „Haltezeit“ bezieht sich darauf, wie lange das Metall auf der適切en Temperatur gehalten wird. Sie benötigen die chemische Analyse und die Masse des Metalls, um die korrekte Haltezeit zu bestimmen. Für ungleichmäßige Querschnitte kann die Haltezeit anhand des größten Querschnitts bestimmt werden.

Im Allgemeinen sollten Sie die Temperatur des Metalls nicht in einem einzigen Schritt von Raumtemperatur auf die HalteTemperatur bringen. Stattdessen erhitzen Sie das Metall langsam auf knapp unter die Temperatur, bei der sich die Struktur ändert, und halten es dort, bis die Temperatur im gesamten Metall gleichmäßig ist. Nach diesem „Vorwärmen“ können Sie die Temperatur schnell auf die endgültige erforderliche Temperatur erhöhen. Um Verzug zu vermeiden, können Teile mit komplexeren Designs mehrere Vorwärmstufen erfordern.

C. Abkühlphase

Während der Abkühlphase möchten Sie das Metall auf Raumtemperatur zurückbringen, aber es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies je nach Metalltyp zu tun. Es kann ein Kühlmedium wie Gas, Flüssigkeit, Feststoff oder eine Kombination erfordern. Die Abkühlrate wird durch das Metall und das verwendete Kühlmedium bestimmt. Daher haben die von Ihnen gewählten Kühloptionen einen erheblichen Einfluss auf die gewünschten Eigenschaften des Metalls.

Abschrecken ist das schnelle Abkühlen von Metall in Luft, Öl, Wasser, Sole oder einem anderen Medium. Die meisten gehärteten Metalle werden durch Abschrecken schnell abgekühlt, daher wird Abschrecken meist mit Härten assoziiert; jedoch führt Abschrecken oder andere schnelle Abkühlung nicht immer zu Härten. Kupfer wird beispielsweise durch Wasserabschrecken geglüht, und andere Metalle werden durch langsames Abkühlen gehärtet.

Zweck der Wärmebehandlung

Diese dienen jedoch einem oder mehreren der folgenden Zwecke:

1. Verbesserung der Zerspanbarkeit
2. Abbau innerer Spannungen
3. Verbesserung mechanischer Eigenschaften wie Duktilität, Festigkeit, Härte, Zähigkeit usw.
4. Änderung der Korngröße
5. Erhöhung der Beständigkeit gegen Hitze und Korrosion
6. Modifizierung elektrischer und magnetischer Eigenschaften
7. Änderung der chemischen Zusammensetzung
8. Entfernung von Gasen

Vorteile der Wärmebehandlung

Nach der Wärmebehandlung sind Materialien:

• Haltbarer.
• Stahl wird zäher, fester.
• Leichter zu schweißen.
• Wird flexibler.
• Erhöht die Verschleißfestigkeit.
• Erhöht die Gesamtlebensdauer des Teils.

Wärmebehandlung wird aus verschiedenen Gründen durchgeführt. Einige Verfahren erweichen das Metall, andere härten es. Sie können auch die elektrische und thermische Leitfähigkeit dieser Materialien beeinflussen.

Einige Wärmebehandlungsmethoden bauen Spannungen ab, die durch vorherige Kaltumformungsprozesse verursacht wurden. Andere fügen Metallen erwünschte chemische Eigenschaften hinzu. Die Wahl der besten Methode hängt letztlich von der Metallart und den erforderlichen Eigenschaften ab.

Ein Metallteil kann in einigen Fällen mehreren Wärmebehandlungsverfahren unterzogen werden. Einige Superlegierungen, die in der Flugzeugindustrie verwendet werden, durchlaufen beispielsweise bis zu sechs verschiedene Wärmebehandlungsschritte, um für die Anwendung optimiert zu werden.

Arten von Wärmebehandlungsprozessen

Die oben genannten Zwecke der Wärmebehandlung können durch einen oder mehrere der folgenden Prozesse erfüllt werden:

1. Glühen (Annealing)

2. Normalisieren (Normalizing)

3. Härten (Hardening)

4. Anlassen (Tempering)

5. Randschichthärten (Case Hardening):

a.) Einsatzhärten (Carburizing)

b.) Cyanidieren (Cyaniding)

c.) Nitrieren (Nitriding)

6. Oberflächenhärten (Surface Hardening)

a.) Induktionshärten (Induction hardening)

b.) Flammhärten (Flame hardening)

7. Diffusionsbeschichtung (Diffusion Coating)

1. Glühen (Annealing)

Glühen ist eine der wichtigsten und am weitesten verbreiteten Operationen in der Wärmebehandlung von Stahl.

Glühen ist eine Wärmebehandlung in der Metallurgie und Materialwissenschaft, die die physikalischen und manchmal chemischen Eigenschaften eines Materials ändert, um seine Duktilität zu erhöhen und seine Härte zu verringern, was es besser bearbeitbar macht. Es beinhaltet das Erhitzen eines Materials über seine Rekristallisationstemperatur, das Halten dieser Temperatur für eine angemessene Zeit und anschließendes Abkühlen.

Der Zweck des Glühens ist es, einen oder mehrere der folgenden Effekte zu erzielen:

1. Stahl erweichen.
2. Zerspanbarkeit verbessern.
3. Duktilität und Zähigkeit erhöhen oder wiederherstellen.
4. Innere Spannungen abbauen.
5. Strukturelle Inhomogenitäten verringern oder beseitigen.
6. Korngröße verfeinern.
7. Stahl für nachfolgende Wärmebehandlung vorbereiten.

2. Normalisieren (Normalizing)

Normalisieren ist ein Wärmebehandlungsprozess, um ein Metall nach thermischer oder mechanischer Härtung duktiler und zäher zu machen. Normalisieren ist der Prozess, ein Material auf eine hohe Temperatur zu erhitzen und es dann durch Aussetzen an Raumtemperaturluft wieder auf Raumtemperatur abkühlen zu lassen. Dieses Erhitzen und langsame Abkühlen verändert die Mikrostruktur des Metalls, senkt seine Härte und erhöht seine Duktilität.

Wenn Stahl kaltverformt wird, ist die Struktur verzerrt, und das Metall kann spröde und unzuverlässig sein. Die innere Struktur eines warmgeformten Schmiedeteils kann ebenfalls verzerrt sein, wenn es bei zu niedriger Temperatur bearbeitet wurde. Ebenso führt eine variable Endtemperatur zu einer variablen Struktur bei Schmiedeteilen gleichen Kohlenstoffgehalts. Auch wenn ein Gussstück bei etwas unbestimmter Temperatur gegossen wird und in verschiedenen Teilen mit unterschiedlichen Raten abkühlt, kann es unzuverlässig sein. Normalisieren wird daher insbesondere für folgende Zwecke verwendet:

Der Zweck des Normalisierens ist es, einen oder mehrere der folgenden Effekte zu erzielen:

1. Grobstruktur beseitigen.
2. Innere Spannungen beseitigen, die durch Verformung entstanden sein können.
3. Mechanische Eigenschaften des Stahls verbessern.

Zusätzlich zu all diesen Zwecken kann es verwendet werden, die Festigkeit von mittelkohlenstoffhaltigen Stählen in gewissem Maße zu erhöhen (im Vergleich zu geglühten Stählen), die Zerspanbarkeit von niederkohlenstoffhaltigen Stählen zu verbessern, die Struktur von Schweißnähten zu verbessern usw.

3. Härten (Hardening)

Die Operation des Härtens wird auf alle Werkzeuge und einige wichtige Maschinenteile angewendet, die für besonders schwere Dienste bestimmt sind, sowie auf alle Maschinenteile aus Legierungsstahl.

Die Zwecke des Härtens mit anschließendem Anlassen sind:

1. Hohe Härte entwickeln, um Verschleiß zu widerstehen und andere Metalle schneiden zu können.
2. Festigkeit, Elastizität, Duktilität und Zähigkeit verbessern.

Der Prozess besteht aus:

1. Erhitzen des Stahls auf eine Temperatur über den kritischen Punkt.
2. Halten an dieser Temperatur für einen beträchtlichen Zeitraum.
3. Abschrecken (schnelles Abkühlen) in Wasser, Öl oder Schmelzsalzbad.

4. Anlassen (Tempering)

Anlassen, in der Metallurgie der Prozess der Verbesserung der Eigenschaften eines Metalls, insbesondere Stahl, durch Erhitzen auf eine hohe Temperatur, aber unter dem Schmelzpunkt, und anschließendes Abkühlen, meist an der Luft. Der Prozess zähigt, indem er Sprödigkeit und innere Spannungen verringert.

Wenn ein Stück Stahl aus dem Abschreckmedium genommen wird, wie bereits erwähnt, ist es hart, spröde und hat schwere, ungleichmäßig verteilte innere Spannungen neben anderen ungünstigen Eigenschaften. Im Allgemeinen stellt das Anlassen die Duktilität wieder her und verringert die Härte, was zu einer gewissen Abnahme der Härte führt. Die Hauptziele des Anlassens sind daher:

1. Die Struktur des Metalls zu stabilisieren.
2. Innere Spannungen abzubauen, die während des vorherigen Erhitzens entstanden sind.
3. Einen Teil der beim Härten entstandenen Härte zu verringern und die Duktilität des Metalls zu erhöhen.
4. Dem Metall einen strukturellen Zustand zu geben, der mit Zähigkeit und Schockfestigkeit kombiniert ist.

Die Anlassbehandlung erfordert:

1. Wiedererhitzen des Stahls nach dem Härten auf Temperaturen unter den Ac1-Punkt (psk-Linie in Abb. 6.6).
2. Halten für eine beträchtliche Zeit.
3. Langsames Abkühlen. Es ist wünschenswert, dass die Temperatur des Stahls für nicht weniger als 4 bis 5 Minuten pro Millimeter Querschnitt gehalten wird.

5. Randschichthärten (Case Hardening)

A. Einsatzhärten (Carburising)

Die älteste bekannte Methode zur Erzeugung einer harten Oberfläche auf Stahl ist das Randschichthärten oder Einsatzhärten. Der dafür verwendete Stahl ist meist ein niedrigkohlenstoffhaltiger Stahl mit etwa 0,15 % Kohlenstoff, der auf Wärmebehandlung nicht nennenswert anspricht. Im Verlauf des Prozesses wird die äußere Schicht in einen hochkohlenstoffhaltigen Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,9 bis 1,2 % umgewandelt. Erhält er eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung, wird er eine extrem harte Oberfläche außen und einen weichen, duktilen Kern haben.

B. Cyanidieren (Cyaniding)

Cyanidieren ist ein Verfahren zur Erzeugung einer harten Oberfläche auf niedrig- oder mittelkohlenstoffhaltigen Stählen, indem der Stahl in ein geschmolzenes Salzbad mit Cyanid bei 800 °C bis 900 °C getaucht und dann in Wasser oder Öl abgeschreckt wird. Die durch diese Behandlung erzeugte Härte ist auf das Vorhandensein von Stickstoff- und Kohlenstoffverbindungen in der Oberflächenschicht zurückzuführen.

C. Nitrieren (Nitriding)

Nitrieren ist ein Verfahren zur Erzeugung einer harten Oberflächenschicht nur an Legierungsstählen. Nitrieren besteht im Wesentlichen darin, den Stahl in einer Ammoniakgasatmosphäre bei Temperaturen von 500 °C bis 650 °C zu erhitzen, ohne weitere Wärmebehandlung. Der Ammoniak dissociiert, und der naszente Stickstoff verbindet sich mit Elementen im Stahl zu Nitriden. Diese Nitride verleihen der Oberfläche extreme Härte. Eine harte Oberflächenschicht von meist 0,2 bis 0,4 mm Tiefe wird in 50 Stunden erzeugt.

Nitrieren ist der letzte Arbeitsschritt nach Formgebung und Wärmebehandlung. Die Reihenfolge der Operationen nach dem Schmieden ist: (a) Ölhärten bei 850 °C bis 900 °C, (b) Anlassen bei 600 °C bis 650 °C, (c) Grobbearbeitung, (d) Stabilisieren (zum Abbau innerer Spannungen) bei 525 °C bis 550 °C, (e) Feinbearbeitung und schließlich (f) Nitrieren.

Nitrieren wird an vielen Automobil-, Flugzeug- und Dieselmotor-Verschleißteilen sowie an zahlreichen sonstigen Teilen wie Pumpenwellen, Lehren, Ziehmatrizen, Zahnrädern, Kupplungen und Dornen eingesetzt. Seine Anwendung wird durch die für die Behandlung erforderlichen Kosten und die vergleichsweise dünne Schicht begrenzt.

6. Oberflächenhärten (Surface Hardening)

A. Induktionshärten (Induction Hardening)

Induktionserwärmung hat sich für viele Oberflächenhärtungsoperationen als zufriedenstellend erwiesen, wie sie an den Lagerstellen von Kurbelwellen, Nockenwellen, Achswellen und ähnlichen Verschleißflächen erforderlich sind. Es unterscheidet sich von der üblichen Randschichthärtungspraxis dadurch, dass die Analyse des Oberflächenstahls nicht verändert wird, die Härtung wird durch extrem schnelles Erhitzen und Abschrecken der Verschleißfläche erreicht, was keine Auswirkung auf den inneren Kern hat. Die beim Induktionshärten erzielte Härte ist dieselbe wie bei der konventionellen Behandlung und hängt vom Kohlenstoffgehalt ab.

B. Flammhärten (Flame Hardening)

Der Prozess des Härtens von Stahl durch Erhitzen mit der Flamme eines Oxyacetylenbrenners wird als Flammhärten bezeichnet, das wie das Induktionshärten auf schnellem Erhitzen und Abschrecken der Oberfläche mit Wasser basiert. Die Flamme wird auf den gewünschten Teil gerichtet, ohne den Rest des Werkstücks effizient so zu erhitzen, dass er beeinflusst wird. Die Vorteile seiner Anwendung sind:

1. Da es schnell erhitzt, ist Flammhärten praktisch, wenn Härte nur für eine begrenzte Tiefe erforderlich ist, der Rest seine ursprüngliche Zähigkeit und Duktilität behält.
2. Flammhärten ermöglicht es, einen Teil oder das gesamte Werkstück zu härten, das zu groß oder zu unhandlich für einen Ofen ist.
3. Die für das Erhitzen erforderliche Zeit ist beim Flammhärten kürzer als bei einem Ofen.

7. Diffusionsbeschichtung (Diffusion Coating)

Diffusionsbeschichtung, oder metallische Zementation, ist der Prozess der Imprägnierung der Stahloberfläche mit Aluminium, Chrom, Silicium, Bor, Beryllium und anderen Elementen.

Diffusionsbeschichtung wird erreicht, indem Stahlteile in direktem Kontakt mit einem der oben genannten Elemente, das im festen, flüssigen oder gasförmigen Zustand vorliegen kann, erhitzt und gehalten werden. Dieser Prozess verleiht dem Stahl eine Reihe wertvoller Eigenschaften, darunter hohe Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit. In vielen Fällen kann Stahl, der einer Diffusionsbeschichtung unterzogen wurde, als Ersatz für einen hochlegierten Stahl verwendet werden.

Phasendiagramm (Iron-Carbon-Diagramm)

Jede Metalllegierung hat ihr eigenes Phasendiagramm. Wie bereits erwähnt, wird die Wärmebehandlung gemäß diesen Diagrammen durchgeführt. Sie zeigen die strukturellen Veränderungen, die bei verschiedenen Temperaturen und chemischen Zusammensetzungen auftreten.

Lassen Sie uns das Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm als Beispiel verwenden, da es das bekannteste und an Universitäten am weitesten verbreitete ist.

Das Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm ist ein nützliches Werkzeug, um das Wärmebehandlungsverhalten verschiedener Kohlenstoffstähle zu verstehen. Die x-Achse stellt den Kohlenstoffgehalt der Legierung dar, während die y-Achse die Temperatur darstellt.

Beachten Sie, dass die Grenze, bei der Stahl zu Gusseisen wird, bei 2,14 % Kohlenstoff liegt.

Das Diagramm zeigt verschiedene Bereiche, in denen das Metall in verschiedenen Mikrozuständen wie Austenit, Zementit und Perlit vorliegen kann. Diese Bereiche werden durch die Grenzen A1, A2, A3 und Acm begrenzt. Wenn die Temperatur oder der Kohlenstoffgehaltwert diese Grenzflächen durchläuft, treten Phasenänderungen auf.

• A1: Obere Grenze der Zementit/Ferrit-Phase.
• A2: Grenze, an der Eisen seinen Magnetismus verliert. Die Temperatur, bei der ein Metall seinen Magnetismus verliert, wird auch Curie-Temperatur genannt.
• A3: Grenzfläche, die die Austenit + Ferrit-Phase von der γ (Gamma)-Austenit-Phase trennt.
• Acm: Grenzfläche, die γ-Austenit vom Austenit + Zementit-Feld trennt.

Das Phasendiagramm ist ein wichtiges Werkzeug, um zu bestimmen, ob eine Wärmebehandlung vorteilhaft sein wird. Jede Struktur trägt unterschiedliche Qualitäten zum Endprodukt bei, und die Wärmebehandlung wird entsprechend gewählt.

Wärmebehandlungsprozess-Schritte

In einfachen Begriffen ist Wärmebehandlung der Prozess des Erhitzens des Metalls, Halten an dieser Temperatur und anschließenden Abkühlens. Während des Prozesses durchläuft das Metallteil Änderungen seiner mechanischen Eigenschaften. Dies liegt daran, dass die hohe Temperatur die Mikrostruktur des Metalls verändert. Und die Mikrostruktur spielt eine wichtige Rolle für die mechanischen Eigenschaften eines Materials.

Das Endergebnis hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehören Erhitzungszeit, Haltezeit bei einer bestimmten Temperatur, Abkühlrate, Umgebungsbedingungen usw. Die Parameter hängen von der Wärmebehandlungsmethode, der Metallart und der Teilegröße ab.

Im Laufe dieses Prozesses ändern sich die Eigenschaften des Metalls. Zu diesen Eigenschaften gehören elektrischer Widerstand, Magnetismus, Härte, Zähigkeit, Duktilität, Sprödigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Erhitzen

• Metallteile in den Ofen geben
• Düsentriebwerksteile gehen in einen Ofen
• Wie bereits besprochen, ändert sich die Mikrostruktur von Legierungen während der Wärmebehandlung. Das Erhitzen erfolgt gemäß einem vorgeschriebenen thermischen Profil.
• Eine Legierung kann in einem von drei verschiedenen Zuständen vorliegen, wenn sie erhitzt wird. Es kann sich um ein mechanisches Gemisch, eine feste Lösung oder eine Kombination aus beidem handeln.
• Ein mechanisches Gemisch ist analog zu einem Betongemisch, bei dem Zement Sand und Kies zusammenhält. Sand und Kies sind noch als separate Partikel sichtbar. Bei Metalllegierungen wird das mechanische Gemisch durch das Basismetall zusammengehalten.
• Andererseits sind in einer festen Lösung alle Komponenten homogen gemischt. Das bedeutet, sie können nicht einmal unter dem Mikroskop einzeln identifiziert werden.
• Jeder Zustand bringt unterschiedliche Qualitäten mit sich. Es ist möglich, den Zustand durch Erhitzen gemäß dem Phasendiagramm zu ändern. Die Abkühlung bestimmt jedoch das Endergebnis. Es ist möglich, dass die Legierung in einem der drei Zustände endet, abhängig ausschließlich von der Methode.

Halten (Soaking)

• Während der Halte- oder Soaking-Phase wird das Metall auf der erreichten Temperatur gehalten. Die Dauer hängt von der Anforderung ab.
• Beispielsweise erfordert das Einsatzhärten nur strukturelle Änderungen an der Metalloberfläche, um die Oberflächenhärte zu erhöhen. Gleichzeitig benötigen andere Methoden gleichmäßige Eigenschaften. In diesem Fall ist die Haltezeit länger.
• Die Einweichzeit hängt auch von der Materialart und der Teilegröße ab. Größere Teile benötigen mehr Zeit, wenn gleichmäßige Eigenschaften das Ziel sind. Es dauert einfach länger, bis der Kern eines großen Teils die erforderliche Temperatur erreicht.

Abkühlen

• Nach Abschluss der Einweichphase muss das Metall in vorgeschriebener Weise abgekühlt werden. Auch in dieser Phase treten strukturelle Veränderungen auf. Eine feste Lösung kann beim Abkühlen gleich bleiben, vollständig oder teilweise zu einem mechanischen Gemisch werden, abhängig von verschiedenen Faktoren.
• Verschiedene Medien wie Sole, Wasser, Öl oder Druckluft steuern die Abkühlrate. Die Reihenfolge der genannten Kühlmedien entspricht absteigender effektiver Abkühlrate. Sole entzieht Wärme am schnellsten, Luft am langsamsten.
• Es ist auch möglich, Öfen im Kühlprozess zu verwenden. Die kontrollierte Umgebung ermöglicht hohe Präzision, wenn langsames Abkühlen notwendig ist.

Welche Metalle eignen sich zum Wärmebehandeln?

Obwohl ferro-Metalle den Großteil der wärmebehandelten Materialien ausmachen, können auch Kupfer, Magnesium, Aluminium, Nickel, Messing und Titanlegierungen wärmebehandelt werden.

Etwa 80 % der wärmebehandelten Metalle sind verschiedene Stahlsorten. Gusseisen, rostfreier Stahl und verschiedene Werkzeugstahlsorten sind alles ferro-Metalle, die wärmebehandelt werden können.

Ferro-Metalle werden häufig Prozessen wie Härten, Glühen, Normalisieren, Spannungsarmglühen, Einsatzhärten, Nitrieren und Anlassen unterzogen.

Wärmebehandlungsmethoden wie Glühen, Altern und Abschrecken werden bei Kupfer und Kupferlegierungen angewendet.

Aluminium eignet sich für Glühen, Lösungsglühen, natürliches und künstliches Altern sowie andere Wärmebehandlungsmethoden. Die Aluminium-Wärmebehandlung ist ein präziser Prozess. Der Umfang des Prozesses muss festgelegt werden, und er muss in jeder Phase sorgfältig kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass die gewünschten Eigenschaften erreicht werden.

Offensichtlich sind nicht alle Materialien für die verschiedenen Arten der Wärmebehandlung geeignet. Ebenso kann ein einzelnes Material nicht von allen Methoden profitieren. Daher sollte jedes Material separat untersucht werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Der Ausgangspunkt ist die Verwendung von Phasendiagrammen und verfügbaren Informationen über die Auswirkungen der oben genannten Methoden.

Wärmebehandlung von Stählen

Stahl-Wärmebehandlung ist das Erhitzen und Abkühlen von Metallen, um ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu ändern, ohne ihre Form zu verändern. Wärmebehandlung ist eine Methode zur Stärkung von Materialien, kann aber auch verwendet werden, um mechanische Eigenschaften wie Umformbarkeit, Zerspanbarkeit usw. zu ändern.

Die häufigste Anwendung ist metallurgisch, aber Metall-Wärmebehandlung kann auch in der Herstellung von Glas, Aluminium, Stahl und einer Vielzahl anderer Materialien verwendet werden.

Wir haben versucht, alle Aspekte der Wärmebehandlung abzudecken, beginnend mit dem, was ein Wärmebehandlungsprozess ist, dann die Arten von Wärmebehandlungsprozessen einschließlich der Methoden wie Glühen, Einsatzhärten, Anlassen, Normalisieren und viele mehr. Wir haben auch Vor- und Nachteile des Wärmebehandlungsprozesses besprochen.

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