Stahlherstellung und Wärmebehandlung: Ein Leitfaden

Stahlmaterialien: Gewinnung und Herstellung

Stahl wird aus eisenhaltigen Erzen gewonnen. Die am häufigsten verwendeten Erze sind Oxide, die zunächst mechanisch zerkleinert und klassifiziert werden. Durch physikalische Prozesse wie Hydro- oder magnetische Trennung werden Erz und Gangart getrennt. Das gewonnene Erz durchläuft eine Agglomeration und wird anschließend in einem Hochofen verarbeitet.

Im Hochofen werden Flussmittel zur Schlackenbildung und Kokskohle zur Wärmeerzeugung sowie als Reduktionsmittel hinzugefügt. Bei hohen Temperaturen reduzieren sich die Oxide zu flüssigem Eisen, während die Schlacke obenauf schwimmt und entfernt wird. Da das Roheisen aufgrund seines hohen Gehalts an Kohlenstoff, Silizium, Schwefel, Phosphor und Mangan spröde ist, wird es in Konvertern oder Gießereien weiter raffiniert.

Verfahren zur Stahlherstellung

• Bessemer-Verfahren: Flüssiges Roheisen wird in säurebeschichtete Konverter gefüllt. Durch eine Düse wird Luft eingeblasen, um Verunreinigungen zu oxidieren.
• Thomas-Verfahren: Ähnlich wie Bessemer, jedoch mit basischer Auskleidung, um Verunreinigungen mit basischem Charakter zu entfernen.
• LD-Konverter: Anstelle von Luft wird reiner Sauerstoff durch eine Lanze eingeblasen. Dies ermöglicht die effiziente Entfernung von Phosphor und Schwefel.
• Herdofen: Ein langsamer Prozess, bei dem Roheisen und Schrott unter Zufuhr von Kokskohle und heißer Luft zu hochwertigem Stahl verarbeitet werden.
• Elektroofen: Durch elektrische Lichtbögen wird das Material geschmolzen. Sauerstoffinjektion und die Zugabe von Ferrolegierungen ermöglichen die Herstellung von Qualitätsstählen.

Eigenschaften und Modifikation von Stahl

Stahl korrodiert bei Kontakt mit Luft und Feuchtigkeit und muss daher geschützt werden (z. B. durch Verzinkung). Zudem kann Stahl unter Belastung spröde werden oder ermüden. Die Eigenschaften lassen sich durch Legierungselemente sowie mechanische und thermische Behandlungen gezielt verändern.

Legierungselemente

: die Härte und mechanische Festigkeit zu erhöhen mit dem Prozentsatz der Stähle gewonnen werden, aber zerbrechlich, schwer zu schweißen und Maschine. Das erhöht die Duktilität geringer der Anteil an Kohlenstoff, ist aber schwächer. Die mechanische Festigkeit erhöht sich mit dem Zusatz (Cr, Ni, Si ...), aber schwierig zu erhalten Stähle Bearbeitung. Kupfer sieht Stähle sehr widerstandsfähig gegen Korrosion, Vanadium bietet hohe Oberflächenhärte, Dauerfestigkeit und Schock durch die Tendenz des Metalls. Mangan hat eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit, Zusatz von anderen Elementen kann die Veränderung des Phasendiagramms des Stahls.

- Durch mechanische Behandlungen: kombinierte thermische und mechanische Energie, um Verformungen zu produzieren Kunststoff und verändern Eigenschaften (Elastizität, Plastizität, Härte, Zähigkeit ...). Sind sagte zu kalt sein, wenn die Temperatur niedriger als der Schmelzpunkt und die Härte zu erhöhen, verringert aber den Widerstand. Sie sind heiß sie mit dem geschmolzenen Metalls bewirkt eine Abnahme der Härte, sondern erhöht die Duktilität sind fertig.

- Durch Wärmebehandlung: keine Veränderungen der Zusammensetzung, sondern die Zusammensetzung und Struktur, Änderung einiger Eigenschaften (hohe Härte und Festigkeit, stark abnimmt, beseitigen Innendruck ...). Diese Behandlung wird von Wählern metastabilen Restaustenit. Martensit ist eine übersättigte feste Lösung von alpha Eisen und Kohlenstoff wird durch schnelle Abkühlung von Austenit erhalten. Bainit ist eine Mischung aus Ferrit und Zementit und bildeten durch langsames Abkühlen von Austenit.

Temple:
Die Behandlung Terrain, dessen Ziel ist, um martensitischen Stähle zu erhalten. Der Austenit wird erhitzt auf einer höheren und gewartet wird dann lange genug abgekühlt schnell geändert (für eine Kristallstruktur). Einflussfaktoren auf die Tempel sind die Stahl-Zusammensetzung, Temperatur, um die warme, die Aufheizzeit und Abkühlgeschwindigkeit.

Cooling Media:
Wasser ist die schnellste und am meisten verwendeten. Das Öl würde langsamer und weicher gehärtetem Stahl verwendet.
TTT-Diagramme:
Stellt die Zeit benötigte Temperatur jederzeit zu starten und die komplette Phase-Change. Ist Exemplare erhalten durch die Prüfung.
Oberhalb der Temperatur AC1 ganze Struktur ist Austenit. Ps Linie kennzeichnet den Beginn der Veränderung in Perlit und Pf Linie zeigt das Ende. Bs ändern markiert den Beginn des Bainit und Bf Ende. Ms der Beginn einer Veränderung der Martensit und Mf das Finale. Der Tempel geschieht, wenn die Kühlleistung des S. ist schnell kommen in den Bereich
Arten der Tempel:
Temple Austenitisierungstemperatur: gilt für alle Stähle, Heizung über dem T ª Härten und Kühlen in geeigneten Medien.
Temple martenpering: Stahl Austenitisierungstemperatur erhitzt über dem, halten die Zeit und dann abgekühlt Temp in einem Salzbad auf eine höhere Transformation zu Martensit, bleibt es die erforderliche Zeit und kühlt schnell ab.
Bainitisieren Temple: martempiring identisch, aber mit einem anderen dauerhaften Badesalze, dass Austenit muss lange die S-Kurven zu überqueren und gehen Bainit um. Die anschließende Bainit ist unverändert.
Temple oberflächliche Erwärmung ist Teil des rasch, bis es die Temperatur erreicht Austenitisieren und kühlt schnell ab, so haben Sie eine dünne Schicht von Martensit und der Rest bleibt intakt.
Härtbarkeit Behandlung ist definiert als die Fähigkeit von Stahl zu härten durch die Hitze der Martensitbildung durch, der Test ist entschlossen, die Jominy Werkstück ist der konstant zu halten alle Faktoren, die Einfluss auf die Härten. Die Probe wird entnommen, um die Härten T ª, bleibt eine Zeit, aus dem Ofen nehmen, schnell abgekühlt und verfeinert und bestimmt die Härte.

Glühen:
Ist ein Erwärmen der Teil unterhalb der T ª Härten und kühlen langsam, Beschichtung das Stück mit heißer Asche oder Sand. Das Ziel ist, zu beseitigen Tempel Spannungen und Defizite der, um Strukturen zu erhalten feinkörnigen homogenen, entfernen Sie die Bitterkeit, geringere Härte und erhöhen die Plastizität und Zähigkeit
Anlassen:
Wärmebehandlung nach dem Abschrecken dient dazu, die Spannungen zu beseitigen und innere Brüchigkeit. Verringert die Härte, sondern erhöht Zähigkeit. Umfasst Heizung unter T ª Härten erhalten damit mehr stabile Strukturen und kühlt den Raum schnell.
Standard:
Ist ein Erwärmen auf T unlegierte Stähle fünftgrößte in der Austenitisierungstemperatur, beibehalten, bis die komplette Umgestaltung und kühlen die Luft. Stahlveredelung erreicht wird, wodurch Spannungen und weiche Produkte erhalten werden.
Oberflächenbehandlungen -> thermochemische:
Modifizieren der chemischen Zusammensetzung des Stahls Oberfläche durch den Zusatz von anderen Elementen, die Eigenschaften zu verbessern.