15 Kapitel 6:Wärmebehandlung

ZIEL

Nach Abschluss dieser Einheit sollten Sie in der Lage sein:

• Härte ein Stück Werkzeugstahl richtig und bewerte deine Arbeit.
• Tempern Sie das gehärtete Stück des Werkzeugstahls richtig und bewerten Sie Ihre Arbeit.
• Beschreiben Sie die richtigen Wärmebehandlungsverfahren für andere Werkzeugstähle.

Sicherheit

Die folgenden Verfahren werden für einen sicheren Wärmebehandlungsvorgang empfohlen.

1. Tragen Sie hitzebeständige Schutzkleidung, Handschuhe, Schutzbrille und einen Gesichtsschutz, um den Kontakt mit heißen Ölen zu vermeiden, die die Haut verbrennen können.

2. Stellen Sie vor dem Anzünden des Ofens sicher, dass Luftschalter, Abluftventilatoren, automatische Absperrventile und andere Sicherheitsvorkehrungen vorhanden sind.

3. Stellen Sie sicher, dass genügend Kühlmittel für die Arbeit vorhanden ist. Das Kühlmittel absorbiert die vom Metall beim Abkühlen abgegebene Wärme, aber wenn nicht genügend Kühlmittel vorhanden ist, kühlt das Metall nicht mit der optimalen Geschwindigkeit ab.

4. Stellen Sie sicher, dass in den Abschreckbereichen eine ausreichende Belüftung vorhanden ist, um die gewünschten Ölnebelwerte aufrechtzuerhalten.

5. Befolgen Sie beim Anzünden des Ofens die Anweisungen des Herstellers.

6. Stellen Sie sich während des Anzündens eines öl- oder gasbefeuerten Ofens NICHT direkt davor.

7. Stellen Sie sicher, dass das Abschrecköl nicht mit Wasser verunreinigt ist. Explosionen können entstehen, wenn Feuchtigkeit mit dem Abschrecköl in Kontakt kommt.

8. Bevor Sie Materialien aus dem Flüssigaufkohlungstopf nehmen, vergewissern Sie sich, dass die Zangen nicht nass sind und dass es sich um die richtigen Zangen für die Arbeit handelt.

9. Stellen Sie sicher, dass ein geeignetes Fungizid oder ein geeigneter Bakterienhemmer in die Löschflüssigkeit gemischt wurde.

10. Wenn Abschrecktanks nicht verwendet werden, decken Sie sie immer ab.

11. Verwenden Sie ein nicht brennbares Absorptionsmittel, um Lecks und Ölverschmutzungen zu beseitigen. Dies sollte sofort geschehen.

12. Wenn möglich, halten Sie Werkzeuge, Körbe, Vorrichtungen und Arbeitsbereiche frei von Ölverunreinigungen.

13. Waschen Sie sich vor den Pausen und vor der nächsten Aufgabe gründlich die Hände.

14. Wenn Hautprobleme auftreten oder vermutet werden, wenden Sie sich an Ihren Ausbilder und suchen Sie medizinische Hilfe auf.

15. Dämpfe aus dem geschmolzenen Aufkohlungssalzbad sollten nicht eingeatmet werden, da Kohlenmonoxid ein Produkt des Aufkohlungsprozesses ist.

16. Stellen Sie sicher, dass der Arbeitsbereich gut belüftet ist.

17. Achten Sie auf Verunreinigungen durch aufgekohlte Metallteile.

18. Nehmen Sie keine ölgetränkten Kleidungsstücke oder Geräte mit in Bereiche, in denen es Lebensmittel oder Getränke gibt.

19. Nehmen Sie keine Speisen oder Getränke zu sich, wo Öle verwendet oder gelagert werden.

Verfahren

Das Erste, was man bei der Wärmebehandlung eines Stahls wissen muss, ist seine Härtetemperatur. Viele Stähle, insbesondere die üblichen Werkzeugstähle, haben einen gut etablierten Temperaturbereich zum Härten. O-1 hat zufälligerweise eine Härtetemperatur von 1450 – 1500 Grad Fahrenheit.

So starten Sie den Prozess:

1. Sicherheit geht vor. Die Wärmebehandlungstemperaturen sind sehr heiß. Ziehen Sie sich für die Arbeit angemessen an und halten Sie den Bereich um den Ofen sauber, damit keine Rutsch- oder Stolpergefahr besteht. Heizen Sie auch die Zange vor, bevor Sie das erhitzte Probenteil greifen.

2. Heizen Sie den Ofen auf 1200 Grad Fahrenheit vor.

3. Wenn der Ofen 1200 Grad Fahrenheit erreicht hat, legen Sie das Musterteil in den Ofen. Legen Sie das Musterteil in die Mitte des Ofens, um eine gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten. Schließen und warten.

4. Sobald das Musterteil in den Ofen platziert ist, erhitzen Sie es auf 1500 Grad Fahrenheit. Beginnen Sie nach Erreichen dieser Temperatur sofort mit dem Einweichen für 15 Minuten bis zu einer Stunde (Einweichzeiten hängen stark von der Stahldicke ab).

Tabelle 1:Ungefähre Haltezeit zum Härten, Anlassen und Normalisieren von Stahl

Dicke des Metalls (Zoll)	Erhitzungszeit auf die erforderliche Temperatur (Std.)	Einweichzeit (Std.)
bis zu 1/8	0,06 bis 0,12	0,12 bis 0,25
1/8 bis 1/4	0,12 bis 0,25	0,12 bis 0,25
1/4 bis 1/2	0,25 bis 0,50	0,25 bis 0,50
1/2 bis 3/4	0,50 bis 0,75	0,25 bis 0,50
3/4 bis 1	0,75 bis 1,25	0,50 bis 0,75
1 bis 2	1,25 bis 1,75	0,50 bis 0,75
2 bis 3	1,75 bis 2,25	0,75 bis 1,0
3 bis 4	2,25 bis 2,75	1 bis 1,25
4 bis 5	2,75 bis 3,50	1 bis 1,25
5 bis 8	3,50 bis 3,75	1 bis 1,50

Haltezeit ist die Zeit, die der Stahl auf der gewünschten Temperatur gehalten wird, die in diesem Fall 1500 Grad Fahrenheit beträgt.

5. Wenn die Einweichzeit abgelaufen ist, nehmen Sie die Probe sehr schnell, aber vorsichtig mit einer Zange heraus. Legen Sie das Musterteil zum Abschrecken in einen Tank mit Öl. Bewegen Sie das Probenteil während des Abschreckens so weit wie möglich.

6. Sobald das Musterteil auf etwa 125 Grad Fahrenheit abgeschreckt wurde, beginnen Sie mit dem Anlassprozess. Um das Musterteil zu tempern, muss es bei 375 Grad Fahrenheit in den Ofen gelegt werden. Lassen Sie es 2 Stunden einweichen, entfernen Sie dann das Musterteil und lassen Sie es auf Raumtemperatur abkühlen. Das Musterteil sollte nun etwa eine Härte von 60 RC aufweisen.

Austenitisieren und Luftkühlen:

1. Diese Wärmebehandlung wird normalerweise vom Hersteller durchgeführt, was dazu führt, dass sie als Anlieferungszustand bezeichnet wird
2. Um diesen Zustand zu erreichen, wird ein Prozess namens Normalisierung (auch Wärmeverlauf genannt) durchgeführt. Das Normalisieren von 1045-Stahl besteht normalerweise aus diesen Schritten:
   1. Austenitisieren:Legen Sie den Stahl in den Ofen bei 1562 °F im Austenitbereich und lassen Sie ihn dort eine Stunde lang, bis das Metall seine Gleichgewichtstemperatur und die entsprechende Mischkristallstruktur erreicht hat.
   2. Luftkühlung:Nehmen Sie den Stahl aus dem Ofen und lassen Sie ihn an der Luft auf Raumtemperatur abkühlen.

Austenitisieren und Ofenkühlen (Glühen):

1. Dieser Vorgang wird auch als Glühen bezeichnet. Beim Glühen durchläuft der Stahl folgende Temperaturverläufe:
   1. Austenitisieren:Legen Sie den Stahl in den Ofen bei 1562 °F im Austenitbereich und lassen Sie ihn dort eine Stunde lang, bis das Metall seine Gleichgewichtstemperatur und die entsprechende Mischkristallstruktur erreicht hat.
   2. Furnace-Cool:Kühlen Sie den Stahl langsam im Ofen ab. Lassen Sie die Temperatur über einen Zeitraum von zehn Stunden von 1562 °F auf 1292 °F fallen.
   3. Luftkühlung:Nehmen Sie den Stahl aus dem Ofen und lassen Sie ihn an der Luft auf Raumtemperatur abkühlen.

Austenitisieren und Abschrecken:

1. Austenitisieren:Legen Sie den Stahl in den Ofen bei 1562 °F im Austenitbereich und lassen Sie ihn dort eine Stunde lang, bis das Metall seine Gleichgewichtstemperatur und die entsprechende Mischkristallstruktur erreicht hat.
2. Abschrecken:Entfernen Sie den Stahl schnell aus dem Ofen, tauchen Sie ihn in einen großen Behälter mit Wasser bei Raumtemperatur und rühren Sie kräftig um. Bei der Verwendung von 1045-Stahl wird Wasser mit Raumtemperatur als Abschreckmedium verwendet.

Löschen:Schnell Entfernen Sie das Material aus dem Ofen, tauchen Sie es in ein großes Reservoir mit Wasser bei Umgebungstemperatur und kräftig umrühren.

Für Stahl 1045 ist das Abschreckmedium Wasser bei Raumtemperatur (für andere Stähle werden andere Abschreckmedien wie Öl oder Sole verwendet).

4. Austenitisieren, Abschrecken und Anlassen:

1. Austenitisieren:Legen Sie den Stahl bei 1562 °F im Austenitbereich in den Ofen und lassen Sie ihn dort eine Stunde lang, bis das Metall seine Gleichgewichtstemperatur erreicht hat.
2. Abschrecken:Entfernen Sie den Stahl schnell aus dem Ofen, tauchen Sie ihn in einen großen Behälter mit Wasser bei Raumtemperatur und rühren Sie kräftig um.
3. Temperament:
   1. Den Stahl auf Anlasstemperatur bringen und ca. 2 Stunden dort halten.
   2. Es gibt eine Reihe unterschiedlicher Anlasstemperaturen. Für 1045-Stahl reicht der Bereich von 392 bis 932 °F.
   3. Die unterschiedlichen Temperaturen führen zu Unterschieden in den mechanischen Eigenschaften.
   4. Niedrigere Temperaturen ergeben eine höhere Streckgrenze, aber geringere Zähigkeit und Duktilität.
   5. Höhere Temperaturen ergeben eine geringere Festigkeit, erhöhen jedoch die Zähigkeit und Duktilität.
4. Luftkühlung:Nehmen Sie den Stahl aus dem Ofen und lassen Sie ihn an der Luft auf Raumtemperatur abkühlen.