Wärmebehandlung und Korrosionsschutz von Metallen

Grundlagen der Wärmebehandlung

Wärmebehandlungen sind Prozesse, bei denen die Temperatur als veränderliche Größe verwendet wird, um die Mikrostruktur und die Beschaffenheit von Metallen und Legierungen zu beeinflussen, ohne dabei ihre chemische Zusammensetzung zu verändern. Zudem gibt es thermochemische Oberflächenbehandlungen, bei denen die chemische Zusammensetzung einer Oberflächenschicht durch chemische Reaktionen gezielt verändert wird.

Härten (Abschrecken)

Das Härten ist eine konventionelle Wärmebehandlung, um martensitische Stähle zu erhalten. Sie ist gekennzeichnet durch eine rasche und kontinuierliche Kühlung in einem geeigneten Medium wie Wasser, Öl oder Luft.

Einflussfaktoren auf das Härten:

• Zusammensetzung des Stahls
• Temperatur:
• Erwärmung: Bezogen auf die Masse des Werkstücks, um die Austenitisierung zu erreichen.
• Abkühlgeschwindigkeit: Der wichtigste Faktor.
• Merkmale der Umgebung:
• Größe und Geometrie der Probe

Arten des Härtens

• Kontinuierliches Härten mit vollständiger Austenitisierung: Für untereutektoide Stähle.
• Kontinuierliches Härten mit unvollständiger Austenitisierung: Für übereutektoide Stähle.
• Martensitisches Härten
• Bainitisieren: Im Unterschied zu den vorherigen Verfahren muss die Verweildauer in den Salzbädern lang genug sein, um die Umwandlungskurven zu durchqueren und Austenit in Bainit umzuwandeln.
• Oberflächenhärten

Glühen

Das Glühen ist eine Wärmebehandlung, bei der ein Material für einen bestimmten Zeitraum auf eine Temperatur erhitzt und anschließend langsam abgekühlt wird. Dies dient dazu, Mängel des Härtens zu beseitigen.

Arten des Glühens:

• Regenerationsglühen (vollständige Austenitisierung)
• Weichglühen (unvollständige Austenitisierung)
• Unterkritisches Glühen
• Erweichungsglühen

Anlassen

Das Anlassen ist eine Behandlung, die dem Härten folgt, um Sprödigkeit zu verringern und Spannungen zu beseitigen. Der gehärtete Stahl wird auf eine Temperatur unterhalb des kritischen Punktes erhitzt, gefolgt von einer kontrollierten Abkühlung. Diese kann schnell erfolgen, wenn hohe Zähigkeit erzielt werden soll, oder langsam, um thermische Spannungen und Deformationen zu minimieren.

Arten der Korrosion

• Gleichmäßige Korrosion: Das Metall befindet sich in einem Elektrolyten, wobei verschiedene Bereiche als Kathode oder Anode fungieren. Dies ist die häufigste Form und wird durch Lacke verhindert.
• Lochfraßkorrosion: Dringt von der Oberfläche in das Innere ein. Es entstehen kleine Risse, in denen die Oxidation beginnt.