Welches sind die 4 Arten von Wärmebehandlungsverfahren?
Die Stahlverarbeitung erfordert häufig eine Wärmebehandlung, einschließlich Glühen, Normalisieren, Abschrecken und Anlassen. Für Hartmetallwerkstoffe ist jedoch in der Regel keine Wärmebehandlung erforderlich, sondern nur eine Spannungsarmglühung. Was ist Wärme [...]
Die Stahlverarbeitung erfordert häufig eine Wärmebehandlung, einschließlich Glühen, Normalisieren, Abschrecken und Anlassen. Bei Hartmetallwerkstoffen ist jedoch in der Regel keine Wärmebehandlung erforderlich, sondern nur eine Spannungsarmglühung.
Was ist eine Wärmebehandlung, und wozu dient sie?
Die Wärmebehandlung ist ein Verfahren, bei dem feste Metalle oder Legierungen kontrolliert erhitzt, auf einer bestimmten Temperatur gehalten und abgekühlt werden, um die gewünschte Struktur und die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Die Hauptzwecke der Wärmebehandlung sind wie folgt:
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- Zur Erhöhung von Härte, Festigkeit und Zähigkeit.
- Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche.
- Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit während der Bearbeitung.
- Zur Beseitigung der bei der Verarbeitung entstehenden inneren Spannungen.
Vergleichstabelle der Wärmebehandlungsverfahren: Glühen, Normalisieren, Abschrecken, Anlassen
| Vergleich | Glühen | Normalisierung | Abschrecken | Anlassen |
|---|---|---|---|---|
| Methode der Wärmebehandlung | Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur, halten, dann langsam mit dem Ofen abkühlen | Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur, halten, dann an der Luft abkühlen | Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur, halten und dann schnell in Wasser, Öl oder einem anderen Medium abkühlen | abgeschreckten Stahl auf eine Temperatur unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur erwärmen, halten und dann langsam abkühlen (Luft- oder Ofenkühlung) |
| Zu verarbeitende Materialarten | Stahl mit niedrigem/mittlerem Kohlenstoffgehalt, legierter Stahl; Gussstücke, Schmiedestücke, Schweißnähte; Teile, die eine verbesserte Bearbeitbarkeit oder Spannungsentlastung erfordern | Stahl mit mittlerem/hohem Kohlenstoffgehalt, legierter Stahl; Schmiedestücke, Gussstücke, Schweißnähte; einfach geformte Teile, die mittlere Festigkeit und Zähigkeit erfordern | Stahl mit mittlerem/hohem Kohlenstoffgehalt, legierter Baustahl, Werkzeugstahl; Schneidwerkzeuge, Matrizen, Wellen, Zahnräder, die hohe Festigkeit und Härte erfordern | Teile aus gehärtetem Stahl; Teile, die eine Härteeinstellung und einen Spannungsabbau durch Abschrecken erfordern (Werkzeuge, Lager, mechanische Komponenten) |
| Vergleich der Temperaturen | Großer Temperaturbereich (Ac1~Ac3 oben), mäßig-niedrige Gesamttemperatur (z.B. Kohlenstoffstahl ~700-900°C) | Temperatur etwas höher als beim Glühen (Ac3/Accm oben), moderate Gesamttemperatur (z. B. Kohlenstoffstahl ~850-950 °C) | Temperatur nahe der Normalisierung (Ac3/Ac1 oben), mäßig-hohe Gesamttemperatur (z. B. Kohlenstoffstahl ~800-950°C) | Niedrigere Temperatur (unter Ac1, z.B. Kohlenstoffstahl ~150-650°C); je nach Zweck in Niedrig-, Mittel- und Hochtemperaturanlassen unterteilt |
| Anwendungsszenarien | 1. Nachbearbeitung von Gussteilen/Schmiedestücken/Schweißnähten, Beseitigung von Bearbeitungsspannungen 2. Verbesserung der Materialplastizität für eine leichtere Bearbeitung 3. Verfeinerung der Kornstruktur für die nachfolgende Wärmebehandlung |
1. Mechanische Teile, die eine ausgewogene Festigkeit und Zähigkeit erfordern (Zahnräder, Wellen) 2. Ersetzen des Glühens zur Vereinfachung des Prozesses mit kürzerem Produktionszyklus 3. Verbesserung der Bearbeitbarkeit von kohlenstoffarmem Stahl |
1. Teile, die hohe Härte und Verschleißfestigkeit erfordern (Schneidwerkzeuge, Matrizen, Lagerkugeln) 2. Kritische Komponenten, die Stoßbelastungen in mechanischen Strukturen tragen |
1. Nachbearbeitung aller abgeschreckten Stahlteile 2. Zerspanungswerkzeuge, Lehren: Tieftemperaturhärten 3. Federn: Anlassen bei mittlerer Temperatur 4. Wellen, Pleuelstangen und andere Strukturteile: Abschrecken + Hochtemperaturhärten |
| Zweck | 1. Reduziert die Härte, macht das Material weicher und erleichtert die Bearbeitung 2. Innere Spannungen beseitigen 3. Einheitliche Organisation und Zusammensetzung 4. Verfeinerung der Kornstruktur für die nachfolgende Wärmebehandlung |
1. Verfeinerung der Kornstruktur, Verbesserung der organisatorischen Einheitlichkeit 2. Erhöhung der Materialfestigkeit und -zähigkeit (besser als Glühen) 3. Beseitigung von Netzwerkzementit in übereutektoidem Stahl 4. Vereinfachung des Prozesses, Verkürzung des Produktionszyklus |
1. Deutliche Erhöhung der Härte und Festigkeit 2. Erzielen Sie eine hohe Verschleißfestigkeit 3. Erzielung eines martensitischen Gefüges |
1. Eliminieren Sie Abschreckspannung, reduzieren Sie Sprödigkeit, verbessern Sie die Stabilität des Teils 2. Anpassung der mechanischen Eigenschaften wie Härte, Festigkeit, Zähigkeit 3. Teilabmessungen stabilisieren, Verformung verhindern |
| Kosten-Nutzen-Analyse | Vorteile: Einfaches Verfahren, geringe Anforderungen an die Ausrüstung (gewöhnlicher Widerstandsofen), niedrige Kosten Benachteiligungen: Langsame Abkühlung, langer Produktionszyklus, geringe Effizienz |
Vorteile: Einfache Kühlmethode (Luftkühlung), keine spezielle Kühlvorrichtung erforderlich, höhere Effizienz als beim Glühen, moderate Kosten Benachteiligungen: Einige Einschränkungen bei der Teileform (komplexe Teile neigen bei Luftkühlung zur Verformung) |
- Kosten für Ausrüstung und Medium: Erfordert Abschreckmittel (Wasser, Öl usw.) und entsprechende Ausrüstung - Ausschussrisiko: Hohes Risiko der Verformung und Rissbildung, strenge Kontrolle erforderlich, kann die Kosten für Korrekturen oder Ausschuss erhöhen - Hohe Wertschöpfung: Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu Hochleistungsmaterialien |
- Erforderliche Kosten: Unverzichtbarer Schritt nach dem Abschrecken, kann nicht weggelassen werden - Präzise Steuerung: Die Temperaturregelung muss für eine stabile Leistung präzise sein |
Was ist Abschrecken, und welche Regeln sollten dabei beachtet werden?
Abschrecken ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein Stahlbauteil auf eine Temperatur oberhalb des Ac3- oder Ac-Punktes erwärmt, für eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur gehalten und dann schnell abgekühlt wird, um martensitische und/oder bainitische Strukturen zu erhalten und dadurch die Festigkeit und Härte des Stahlbauteils zu verbessern. Beim Abschrecken sollten die folgenden Regeln beachtet werden:
Industrieofen
- Die Abschrecktemperatur muss beibehalten werden. Wird die Temperatur nicht erreicht, sollte das Bauteil weiter erwärmt und für eine bestimmte Zeit gehalten werden, bevor es in das entsprechende Kühlmedium gelegt wird.
- Es ist vorzuziehen, bei niedrigeren Temperaturen abzuschrecken, da dies zu einer höheren Härte und Zähigkeit führt, sofern die gewünschte Härte erreicht wird.
- Größere Bauteile aus Kohlenstoffstahl werden in Wasser abgeschreckt, während kleinere in Öl abgeschreckt werden. Wenn die Temperatur zwischen 550-600°C liegt, wird mit Wasser abgeschreckt, bei Temperaturen zwischen 200-300°C wird mit Öl abgeschreckt.
- Teile aus Wolframkarbid werden in Wasser gekühlt, während dünne und empfindliche Werkzeuge in Öl gekühlt werden.
- Lange und dünne Stahlteile, wie z. B. Sägeblätter, sollten während des Abschreckens vorzugsweise auf einer Eisenplatte befestigt werden, um die Verformung zu minimieren.
Was ist Härten? Welche verschiedenen Arten des Temperns gibt es, und welchen Zweck erfüllen sie?
Wolframkarbid-Ofenheizung zum Spannungsabbau
Was ist Härten? Welche verschiedenen Arten des Temperns gibt es, und welchen Zweck erfüllen sie?
Das Abschrecken kann zwar die Härte und Festigkeit von Stahlteilen erhöhen, führt aber auch zu inneren Spannungen, die den Stahl spröde machen können. Daher ist nach dem Abschrecken ein Anlassen erforderlich. Beim Anlassen wird das gehärtete Stahlteil auf eine Temperatur unterhalb des Ac-Punktes erwärmt, eine bestimmte Zeit lang auf dieser Temperatur gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Dieses Wärmebehandlungsverfahren zielt darauf ab, innere Spannungen abzubauen und die Zähigkeit zu verbessern. Das Anlassen wird im Allgemeinen nach der Erwärmungstemperatur in die folgenden drei Arten unterteilt:
- Anlassen bei niedriger Temperatur: Die Erwärmungstemperatur liegt zwischen 150 und 250 °C. Ziel ist es, innere Spannungen teilweise abzubauen und die Zähigkeit des Stahlteils zu erhöhen.
- Anlassen bei mittlerer Temperatur: Die Erwärmungstemperatur liegt zwischen 350 und 450 °C. Ziel ist es, die inneren Spannungen weiter abzubauen und die Zähigkeit des Stahlbauteils zu verbessern.
- Anlassen bei hoher Temperatur: Die Erwärmungstemperatur liegt zwischen 500 und 680 °C. Ziel ist es, innere Spannungen vollständig abzubauen und dem Stahlteil eine hohe Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit zu verleihen.
Härtemessung
Was ist Glühen? Was ist der Zweck?
Glühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein Metall oder eine Legierung auf eine geeignete Temperatur erhitzt, eine bestimmte Zeit lang auf dieser Temperatur gehalten und dann langsam abgekühlt wird (normalerweise in einem Ofen). Der Zweck des Glühens besteht darin, die Härte zu verringern, die Bearbeitbarkeit zu verbessern, die Zähigkeit zu erhöhen und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Außerdem können durch das Glühen innere Spannungen, ungleichmäßige Gefüge und eine Vergröberung der Körner in Guss- und Schmiedeteilen beseitigt werden.
Was ist Normalisierung? Was ist ihr Zweck?
Normalglühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem Stahl oder Stahlteile über die Ac3-Temperatur erhitzt und dann an ruhender Luft abgekühlt werden. Das Normalisieren unterscheidet sich vom Glühen durch die Abkühlungsgeschwindigkeit; beim Normalisieren erfolgt eine schnellere Abkühlung, und manchmal ist die Erwärmungstemperatur höher als beim Glühen. Der Zweck des Normalglühens besteht darin, das Gefüge zu verfeinern, die Festigkeit und Zähigkeit von Bauteilen aus Stahl mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt zu erhöhen, innere Spannungen zu verringern und die Bearbeitbarkeit zu verbessern.
