Wärmebehandlung und Legierungen von Stahl

Wärmebehandlung von Stahl

Härten

Steigerung der Härte und der mechanischen Festigkeit von Stahl. Für ein erfolgreiches Härten ist eine ausreichend schnelle Abkühlung erforderlich. Diese schnelle Abkühlung verhindert bestimmte Gefügeumwandlungen.

Anlassen

Dient der Verbesserung der Materialeigenschaften durch die Verringerung der Sprödigkeit. Das Anlassen wird immer nach dem Härten durchgeführt, da die Werkstücke dadurch sehr hart und spröde werden. Ziel ist es, die durch das Härten entstandenen Spannungen abzubauen.

Glühen

Langsames Abkühlen, um die vollständige Entwicklung von Gefügeumwandlungen zu ermöglichen. Ziel ist es, das Material weicher zu machen. Es ist ein langsamer Prozess, der den Atomen genügend Zeit gibt, in ihre Gleichgewichtslage zurückzukehren.

Normalisieren

Dient der Verfeinerung der Struktur und der Beseitigung innerer Spannungen. Eine schnellere Abkühlung an der Luft ermöglicht eine teilweise Entwicklung der Umwandlungen. Dieses Verfahren ist schneller als das Glühen, aber langsamer als das Härten.

Thermochemische Behandlungen

Bei thermochemischen Behandlungen wird die chemische Zusammensetzung der Stahloberfläche durch das Hinzufügen von Elementen verändert, um bestimmte Oberflächeneigenschaften, vor allem Härte und Korrosionsbeständigkeit, zu verbessern.

Kristallstruktur von Eisen

Ferrit

Besitzt eine geringe Fähigkeit, Kohlenstoff in fester Lösung aufzunehmen. Die maximale Menge an Kohlenstoff, die es auflösen kann, beträgt 0,025 %.

Austenit

Hat die Fähigkeit, größere Mengen Kohlenstoff in fester Lösung aufzunehmen (bis zu 2,06 %) und ist nicht magnetisch.

Zementieren (Aufkohlen)

Wird bei Teilen angewendet, die verschleiß- und stoßfest sein müssen, d. h. eine harte Oberfläche und einen zähen Kern haben sollen.

Sulfinieren

Verbessert die Verschleißfestigkeit sowie die Schmiereigenschaften und verhindert das Fressen von Bauteilen.

Cyanieren

Nach dem Cyanieren müssen die Teile gehärtet werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.

Nitrieren

Dies ist eine Oberflächenhärtebehandlung für bestimmte Stähle und Gusseisen, mit der sehr hohe Härten erreicht werden. Die behandelten Werkstücke sind oberflächlich sehr hart und korrosionsbeständig.

Legierungskomponenten

Stähle

Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,02 % und 2,06 % werden als Stahl bezeichnet. Sie sind schmiedbar und können mit anderen Elementen legiert werden.

Gusseisen

Wenn der Kohlenstoffanteil höher als 2,06 % ist, spricht man von Gusseisen. Der maximale Kohlenstoffanteil beträgt 6,67 %, wobei industriell meist Legierungen bis 5 % verwendet werden. Gusseisen ist im Allgemeinen nicht schmiedbar.

Ziele der Wärmebehandlung

1. Verbesserung der Bearbeitbarkeit.
2. Beseitigung von inneren Spannungen.
3. Beseitigung der durch Kaltverformung verursachten Sprödigkeit.
4. Erzielung eines homogeneren Gefüges.
5. Erzielung maximaler Festigkeit und Zähigkeit.
6. Veränderung bestimmter physikalischer Eigenschaften.