Anlassen (Tempern) von Stahl: Verfahren, Temperaturen und Zweck

Anlassen (Tempern) von Stahl

Anlassen ist eine Wärmebehandlung nach der Härtung von Stahl. Ziel ist es, innere Spannungen des Werkstücks abzubauen und damit die Verfestigung oder kalte Verformung zu entspannen. Die mechanischen Eigenschaften verbessern sich durch Verringerung der Sprödigkeit; die Härte nimmt leicht ab. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je höher die Anlasstemperatur gewählt wird. Außerdem dient das Anlassen dazu, innere Spannungen oder Restspannungen zu beseitigen, die beim Härten von Stahl entstehen können. Es wird auch bei geschmiedeten Bauteilen angewendet.

Arten des Anlassens

• Niedertemperatur- oder Spannungsarmglühen: Ziel ist die Reduzierung von Eigenspannungen bei möglichst geringem Härteverlust.
• Hochtemperaturanlassen (Bonifikation): Erhöhung der Zähigkeit und gezielte Veränderung der mechanischen Eigenschaften durch höhere Anlasstemperaturen.
• Stabilisierungsanlassen: Abbau innerer Spannungen zur Erzielung dimensionsstabiler Bauteile, insbesondere bei Baustählen.

Allgemeine Merkmale des Glühens

Das Anlassen ist eine Behandlung, die nach dem Abschrecken durchgeführt wird. Diese Behandlung mildert den Stahl und beseitigt innere Spannungen. Die Heiztemperatur liegt typischerweise zwischen 150 °C und 500 °C (sie muss unterhalb der kritischen Temperatur AC1 liegen, da sonst Phasenumwandlungen stattfinden würden). Die Abkühlung erfolgt in der Regel an der Luft oder in Öl.

Etappen des Temperns

Das Tempern wird in drei Phasen durchgeführt:

1. Erwärmen auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur.
2. Halten der Temperatur, bis die Temperatur im gesamten Bauteil ausgeglichen ist.
3. Abkühlen mit einer definierten Geschwindigkeit; die Abkühlung ist wichtig, darf jedoch nicht zu schnell erfolgen.

Heizen und Öfen

Die Erwärmung wird in der Regel in Salzöfen oder in anderen gleichmäßig heizenden Öfen durchgeführt. Für Baustähle (C‑Stahl) liegt die typische Anlasstemperatur zwischen 450 °C und 600 °C, während für Werkzeugstähle Anlasstemperaturen zwischen 200 °C und 350 °C genannt werden. In diesem Stadium verändert sich der Martensit; es kommt zu einer Relaxation von Spannungen und zu Gefügeveränderungen, die das Gefüge stabilisieren und die Eigenschaften einstellen.

Kühlen

Die Abkühlgeschwindigkeit beim Anlassen hat keinen großen Einfluss auf die Eigenschaften, solange kritische Temperaturen nicht überschritten werden. Wenn beim Anlassen Temperaturen erreicht werden, bei denen die Sprödigkeit des Materials beeinflusst wird, können Stücke kurzfristig in Wasser abgeschreckt werden. Wird das Anlassen bei höheren Temperaturen durchgeführt, sollte zunächst in einem heißen Ölbad auf etwa 150 °C gekühlt und anschließend an der Luft oder in Wasser abgekühlt werden, je nach Verfahren.

Temperieren von Schnellstählen

Das Tempern von Schnellstählen (schnell gehärtete Stähle) erfolgt typischerweise bei höheren Temperaturen zwischen 500 °C und 600 °C, oft in einem Bad aus geschmolzenem Blei oder Salzen. Die Erwärmung muss langsam erfolgen, die Haltezeit mindestens eine halbe Stunde; anschließend darf an der Luft gekühlt werden.

Niedertemperatur-Anlassen – Zweck und Verfahren

Zweck: Senkung der Eigenspannungen innerhalb des gehärteten Materials, ohne eine deutliche Verringerung der Härte (typisch für Werkzeugstähle).

Verfahren:

1. Richtigen Stahl wählen.
2. Die Heiztemperatur auswählen.
3. Die anfängliche Härte bestimmen.
4. Erwärmen auf etwa 200 °C bis 300 °C und Halten bei konstanter Temperatur (t = k) für eine Zeitspanne "X" Minuten, abhängig von der Dicke des Bauteils.
5. Teil aus dem Ofen nehmen und an der Luft abkühlen lassen.
6. Bauteil reinigen (z. B. Entfernen von Zunder/Skala).
7. Die endgültige Härte bestimmen.

Temperieren von Schnellstählen – Verfahren

Verfahren:

1. Geeigneten Stahl auswählen.
2. Heiztemperatur wählen.
3. Ursprüngliche Härte bestimmen.
4. Bauteil auf 550 °C bis 630 °C erwärmen und bei konstanter Temperatur (t = k) für "X" Minuten halten (je nach Dicke).
5. Bauteil aus dem Ofen nehmen und an der Luft kühlen.
6. Reinigung des Bauteils (Entfernen der Zunder/Skala).
7. Endgültige Härte bestimmen.

Hochtemperaturanlassen (Bonifikation) – Zweck und Verfahren

Zweck: Verbesserung der Zähigkeit und Veränderung der Eigenschaften gehärteter Stähle durch Hochtemperaturanlassen.

Empfohlene Materialien: Vergütungsfähige Stähle mit ca. 0,25 bis 0,75 % C.

Verfahren:

1. Richtigen Stahl wählen.
2. Heiztemperatur wählen.
3. Ursprüngliche Härte bestimmen.
4. Erhitzen auf 580 °C bis 630 °C und Halten bei konstanter Temperatur (t = k) für "X" Minuten, abhängig von der Dicke des Bauteils.
5. Bauteil aus dem Ofen nehmen und langsam kühlen, vorzugsweise an der Luft.
6. Bauteil reinigen (Entfernen der Zunder/Skala).
7. Endgültige Härte bestimmen.

Stabilisierungsanlassen – Zweck und Verfahren

Zweck: Beseitigung innerer Spannungen in Baustählen zur Erzielung von Dimensionsstabilität.

Verfahren:

1. Geeigneten Stahl auswählen.
2. Heiztemperatur wählen.
3. Ursprüngliche Härte bestimmen.
4. Erwärmen auf 150 °C und Halten bei konstanter Temperatur (t ≈ 6 bis 8 Stunden).
5. Bauteil aus dem Ofen nehmen und langsam, vorzugsweise an der Luft, abkühlen.
6. Bauteil reinigen (Entfernen der Zunder/Skala).
7. Endgültige Härte bestimmen.

Verallgemeinerte Verfahrensschritte

Unabhängig vom Anlasstyp gelten im Wesentlichen folgende Schritte:

• Richtigen Stahl wählen.
• Die Heiztemperatur bestimmen.
• Die anfängliche Härte bestimmen.
• Erhitzen auf die gewählte Anlasstemperatur und Halten für eine geeignete Zeit (abhängig von Dicke und Material).
• Bauteil aus dem Ofen nehmen und gemäß Verfahren abkühlen (Luft, Öl, Wasser oder gestufte Kühlung).
• Bauteil reinigen (z. B. Entfernen von Zunder/Skala) und die endgültige Härte bestimmen.

Hinweis: Die angegebenen Temperaturen und Zeiten sind allgemeine Richtwerte; genaue Parameter hängen vom verwendeten Stahl, der Bauteildicke und den Anforderungen an Härte, Zähigkeit und Maßhaltigkeit ab.