Was sind Wärmebehandlungsprozesse?

Wärmebehandlung ist definiert als ein kombinierter Prozess des Erhitzens und Abkühlens von Metall, um die physikalischen und mechanischen Eigenschaften eines Materials zu verändern. Die Wärmebehandlung wird verwendet, um die gegossene Metalllegierung zu homogenisieren, um ihre Bearbeitbarkeit bei sehr hohen Temperaturen zu verbessern, um die Mikrostruktur so zu verändern, dass die gewünschten mechanischen Eigenschaften erreicht werden. Bei der Durchführung des Wärmebehandlungsprozesses ist die Sicherheit die erste Priorität der Person, die damit umgeht, da während des Prozesses eine große Menge an Wärme freigesetzt wird, wenn etwas schief geht, was zu sehr ernsten Problemen führen kann. Der Wärmebehandlungsprozess wird in Öfen und Öfen durchgeführt, wo sich die Temperatur je nach Anforderung ändert und Metall auf den Prozess führen muss, abgesehen davon werden die Gase verwendet, um die Atmosphäre für den jeweiligen Wärmebehandlungsprozess zu steuern. Wenn das Metall mit der Atmosphäre in Kontakt kommt, besteht die Möglichkeit, dass Metall mit der Atmosphäre reagiert und an der chemischen Reaktion beteiligt ist. In der Atmosphäre sind viele Gase und Feuchtigkeit vorhanden, die den Wärmebehandlungsprozess beeinträchtigen können, weshalb vor der Durchführung eines Wärmebehandlungsprozesses die Atmosphäre des jeweiligen Raums aufrechterhalten werden muss. Es reduziert die Oxidationswirkung auf die behandelten Komponenten.

Die Wärmebehandlung ist mit der Erhöhung der Festigkeit des Materials verbunden, aber nicht nur mit der Festigkeit. Es ändert auch die Herstellungsaspekte, wie z. B. verbesserte Bearbeitung, Formbarkeit, und wenn der Vorgang über das Material hinausgeht, stellt es die Duktilität beim Abkühlen wieder her.

Das Ziel des Wärmebehandlungsprozesses.

• Größe der Körnung verfeinern.
• Erhöht die Bearbeitbarkeit des Materials
• Eliminieren Sie innere Restspannungen.
• Eliminieren Sie Gase, die Stahl verspröden.
• Ändern Sie die Zusammensetzung der Oberfläche durch Diffusion.
• Um die gewünschten mechanischen, physikalischen oder chemischen Eigenschaften des Materials zu erreichen.
• Erweichen des gehärteten Stahls.

Die Parameter, die die Zusammensetzung und Materialeigenschaften des Metalls beeinflussen, sind wie folgt.

1. Atmosphäre
2. Oberflächenbeschichtung
3. Oberflächendiffusion
4. Kühlung
5. Heizung
6. Arbeitsaufwand
7. Zeit

Klassifizierung des Wärmebehandlungsprozesses:

Die Wärmebehandlung kann in die folgenden Typen eingeteilt werden.

Allgemeiner Wärmebehandlungsprozess:

1. Homogenisierung
2. Glühen
3. Normalisierung

Die Behandlung zur Veränderung der Oberflächeneigenschaften (Chemie).

1. Aufkohlen
2. Nitrieren
3. Carbonitrieren 
4. Nitroaufkohlen

Die Behandlung zur Änderung der Phasenstruktur.

1. Härtung
2. Tempern
3. Induktionshärten.

Sonderbehandlungsverfahren

1. Sintern

Die grundlegende Einführung all dieser Wärmebehandlungsverfahren ist unten angegeben.

Allgemeiner Wärmebehandlungsprozess:

1. Homogenisierung

Die Homogenisierung ist ein allgemeiner Behandlungsprozess, wenn das Material in Betrieb geht, bevor die eigentliche Behandlung beginnt. Die Homogenisierung wird durchgeführt, um die gleiche Temperatur im gesamten behandelten Material aufrechtzuerhalten. Es wird auch durchgeführt, um den Kerneffekt zu reduzieren, der durch die ungleichmäßige chemische Zusammensetzung verursacht wird.

2. Glühen.

Wie das Wort schon sagt, wird das Material zuerst auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt. Es ist eines der Wärmebehandlungsverfahren, das verwendet wird, um die Duktilität des Materials zu erhöhen und die Härte zu verringern. Wenn sich die Härte und die Duktilität des Materials ändern, führt dies zu einer Verringerung der Versetzung in der Kristallstruktur eines Materials. Das Material wird auf die voreingestellte Temperatur erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und dann langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Wenn es sich bei dem Material um Stahl handelt, wird der Stahl knapp über die kritische Temperatur von Stahl, d. h. 727 Grad Celsius, erhitzt und langsam abgekühlt.

Phasen des Glühprozesses   

1. Wiederherstellungsphase         
2. Rekristallisationsstufe
3. Kornwachstumsphase.

3. Normalisierung:

Es ist der Wärmebehandlungsprozess, bei dem das Material über 910 Grad Celsius erhitzt wird, um die Austenitisierung abzuschließen. Sobald das Material die Austenitisierungsstufe erreicht hat, wird es in Gegenwart von Luft gekühlt, um den feinen Perlit zu erhalten, der eine gute Härte und Duktilität aufweist. Der Normalisierungsprozess wird für das Eisenmaterial verwendet, um die mechanischen Eigenschaften des Materials zu verbessern.

Oberflächenchemie:

1. Aufkohlen

Aufkohlender Oberflächenwärmebehandlungsprozess, der an der Materialoberfläche durchgeführt wird, um die Härte und Verschleißfestigkeit des Metalls zu erhöhen. Wie der Name schon sagt, gibt es bei der vorbestimmten Temperatur eine Zugabe von Kohlenstoff an der Oberfläche des Metalls, insbesondere von kohlenstoffarmem Stahl. Es wird auch als Einsatzhärtungsprozess bezeichnet, bei dem der Teil des Materials mit niedrigem Kohlenstoffgehalt in Gegenwart einer kohlenstoffreichen Gasatmosphäre auf hohe Temperaturen erhitzt wird. Wenn das Material auf eine hohe Temperatur in der kohlenstoffreichen Umgebung erhitzt wird, lassen Sie die Diffusion von Kohlenstoffatomen direkt in die Oberfläche des Teils zu, wo der Aufkohlungsprozess durchgeführt werden muss. Die Kohlenstoffmenge, die in die Metalloberfläche eindiffundiert, hängt vom Kohlenstoffpotential der Atmosphäre, der Heiztemperatur und der Zeit ab, in der das Material dieser Temperatur ausgesetzt ist. Um sowohl Gehäuse- als auch Kernmaterial zu härten, muss schnell abgeschreckt werden. Nach dem Abschrecken wird der aufgekohlte Teil des Materials gehärtet, um die Kundenanforderungen zu erfüllen. Es erhöht dramatisch die Duktilität und Zähigkeit des Materials.

Verschiedene Aufkohlungsmethoden
Packungsaufkohlung
Gasaufkohlung
Vakuumaufkohlung
Flüssigaufkohlung

Vorteile der Aufkohlung:

• Es kann sowohl an einfachen als auch an komplexen Teilen durchgeführt werden.
• Erhöht die Oberflächenhärte des Materials.
• Erhöht die Verschleißfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit des Materials.

2. Nitrieren:

Es ist auch ein Wärmebehandlungsprozess, wie der Name schon sagt, dass der Stickstoff an der Oberfläche des Materials, insbesondere Stahl, hinzugefügt wird. Beim Nitrierprozess gibt es zwei Methoden, nämlich den Gasprozess und den Plasmaprozess. Beim Nitrieren wird das Materialteil in Gegenwart von Gas und dissoziiertem Ammoniak auf 600 Grad Celsius erhitzt und die Härte wird durch die Bildung von Ammoniak an der Oberfläche des Metallteils erreicht. Beim gasförmigen Prozess dient dissoziiertes Ammoniak als Quelle, während beim Plasma Stickstoffion auf die Materialoberfläche diffundiert. Beim Gasnitrieren ist der Abschreckprozess nicht erforderlich, und es entwickelt den harten Fall im Materialteil bei niedrigen Temperaturen. Beim Plasmanitrieren ist ein Durchdringen des Sacklochs nicht möglich und es handelt sich um einen sehr eingeschränkten Prozess.

Vorteile des Nitrierens

• Erhöht die Lebensdauer.
• Erhöht die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit
• Es kann eine höhere Härte erreicht werden als aufgekohlte Härte.
• Kein Abschrecken erforderlich.
• Minimale Verzerrung des Teils.

3. Carbonitrieren:

Auf der Oberfläche des Materials wird ein Carbonitrierungsprozess durchgeführt, um ein hartes und verschleißfestes Gehäuse zu erzeugen. Wie der Name schon sagt, sind an diesem Prozess sowohl Kohlenstoff als auch Stickstoff beteiligt. Die Diffusion von Kohlenstoff und Stickstoff erhöht die Härtbarkeit des Materials, härter als der Aufkohlungsprozess. Zur Durchführung des Carbonitrierprozesses ist eine niedrigere Temperatur als beim Aufkohlen erforderlich, wodurch sich der Materialverzug verringert. 0,5 bis 0,8 % Kohlenstoff und 0,2 bis 0,4 % werden dabei der Materialoberfläche zugesetzt. Sobald die Diffusion erfolgt ist, werden die Komponenten direkt in Öl abgeschreckt, um Rissbildung zu vermeiden.

Vorteile:

• Hohe Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit.
• Erhöht die Ermüdungslebensdauer um 30 bis 100 %.
• Durch geringere Temperaturverzug reduziert.
• Gut für Hochtemperaturanwendungen.
• Erhöht Zugfestigkeit und Streckgrenze.

4. Ferritisches Nitrocarburieren:

Es ist auch ein Einsatzhärtungsverfahren und es wurde verwendet, um eine harte und verschleißfeste Oberfläche auf den minderwertigen Stahlmaterialien zu erzeugen. Ferritisches Nitrocarburieren diffundiert Stickstoff und Kohlenstoff in das Gehäuse eines Werkstücks unterhalb der kritischen Temperatur von 650 Grad Celsius. Bei dieser Temperatur wandelt sich die Mikrostruktur des Werkstücks oder Materials nicht in die austenitische Phase um, es bleibt in der ferritischen Phase, weshalb es als ferritisches Nitrocarburieren bezeichnet wird.

Die Behandlung zur Änderung der Phasenstruktur:

1. Härtung
2. Tempern
3. Induktionshärten.

1. Härten

Es wird hauptsächlich für Eisenmetalle verwendet. Metall wird auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt und dann schnell abgekühlt, indem das erhitzte Metall in den mit Wasser gefüllten Tank gegeben wird. Es kann auch an der Luft gekühlt werden, um das Metall zu härten. Es erhöht die Härte und Festigkeit des Metalls, erhöht aber gleichzeitig die Sprödigkeit des Metalls.

2. Anlassen

Beim Erhitzen des Stahls werden seine Eigenschaften verändert, wie Härte und Sprödigkeit, die für die praktische Anwendung wichtiger sind. Beim Erhitzen dehnt sich das Metall aus und schrumpft beim Abkühlen. Während der Metallabkühlung werden innere Spannungen aufgebaut. Das Metall wird also angelassen, sobald die Härte auf der Metalloberfläche erreicht ist, um die inneren Spannungen abzubauen und die Sprödigkeit zu verringern. Beim Anlassen wird Prozessmetall auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und ermöglicht das Abkühlen an der ruhenden Luft. Die Anlasstemperatur ist niedriger als die Härtetemperatur.

3. Induktionshärten

Induktionshärten ist ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung, mit dem die Oberfläche von Stahl- und Legierungskomponenten gehärtet wird. Metallteile werden in die wassergekühlte Kupferspule eingelegt.

Diese Kupferspule wird an den Wechselstrom angeschlossen. Der Kupferspule wird Strom zugeführt und das Metallteil wird über die Umwandlungstemperatur erhitzt. Dabei bleibt der Kern des Metalls unbeeinflusst von der Hitze. Das Teil wird in der wassergekühlten Kupferspule gehalten, bis die gewünschte Härtetiefe erreicht ist. Sobald die Härte erreicht ist, wird es je nach Material und erforderlicher Härte in Öl oder einem anderen Medium abgeschreckt.

Spezieller Behandlungsprozess

1.Sintern

Sintern ist ein Wärmebehandlungsverfahren; Es wird auf einen Power Compact aufgetragen, um dem Material Festigkeit und Integrität zu verleihen. Metall wird unter die Schmelztemperatur des Materials erhitzt, wodurch eine Verflüssigung vermieden wird. Der Sinterprozess reduziert die Porosität im Material und verbessert die Metalleigenschaften wie Festigkeit, Härte, Wärmeleitfähigkeit usw.

Dies ist eine grundlegende Einführung in den Wärmebehandlungsprozess. Wenn Sie Fragen zu diesem Artikel haben, fragen Sie bycommenting. Wenn Ihnen dieser Artikel gefällt, vergessen Sie nicht, ihn in sozialen Netzwerken zu teilen. Abonnieren Sie unsere Website für weitere informative Artikel. Danke fürs Lesen.