Das Ziel des vollständigen Glühens besteht darin, die vorherige Mikrostruktur bei Raumtemperatur zu entfernen und das zuvor gehärtete Material zu erweichen, in der Regel um die spätere Verformung oder Bearbeitung zu erleichtern. Der Prozess selbst besteht darin, den Stahl zu erhitzen und soll die Zuverlässigkeit von geschweißten Stahlverbindungen gewährleisten. Normalisierendes Glühen, Entspannungsglühen oder vollständiges Glühen - das sind nur einige Elemente des Stahlglühens. Wie sorgt man für eine homogene feinkörnige Struktur und was ist der gesamte Prozess? Darüber schreiben wir unten!
Arbeiten mit Metallen, und das Glühen von Stahl
Vollglühen ist der Prozess der Umwandlung einer verformten, kalt verformten Netzwerkstruktur zurück in eine spannungsfreie Struktur durch Erhitzen. Es handelt sich um einen festen Zustandsprozess, nach dem in der Regel eine langsame Abkühlung im Ofen erfolgt.
Stufen des Glühens
Die Erholung ist der erste Schritt beim Glühen. Es handelt sich um einen Niedertemperaturprozess, der keine signifikanten Änderungen in der Mikrostruktur verursacht. Die Hauptfunktion besteht darin, den internen Stress zu lindern. Die Erholung ist ein zeit- und temperaturabhängiger Prozess. Änderungen in den mechanischen Eigenschaften sind minimal, und die Hauptanwendung der Regeneration besteht in der Entspannung, um Spannungskorrosionsrisse zu verhindern oder Verformungen durch Restspannungen zu minimieren. Die Rekristallisation tritt bei höheren Temperaturen auf, da in der Mikrostruktur neue feine Kristalle auftreten. Sie treten normalerweise in den am stärksten verformten Bereichen auf, wie z.B. an den Kornrändern oder Gleitebenen. Die Rekristallisation erfolgt während der Keimbildung von ungespannten Körnern und dem Wachstum dieser Keime, um das kaltverformte Material zu absorbieren. Die Rekristallisationstemperatur bezieht sich auf die ungefähre Temperatur, bei der ein stark kaltverformtes Material innerhalb von 1 Stunde vollständig rekristallisiert wird. Es ist zu beachten, dass je größer die Verformung ist, desto niedriger ist die Rekristallisationstemperatur. Die Rekristallisationstemperatur von Zink, Blei und Zinn liegt unter der Raumtemperatur, daher ist eine Kaltverformung nicht möglich.
Wärmebehandlung von Stahl
Der gesamte Glühprozess besteht darin, auf die entsprechende Temperatur zu erhitzen und dann langsam im Ofen durch den gesamten Umwandlungsbereich abzukühlen. Das Ziel des Glühens ist die Gewinnung von raffinierten Körnern, ihre Weichmachung, Verbesserung der elektrischen und magnetischen Eigenschaften und manchmal Verbesserung der Zerspanbarkeit. Glühen ist ein langsamer Prozess, der sich einem Gleichgewichtszustand nähert und sich den Phasenmodi nähert. Das Glühen umfasst mehrere thermische Zyklen, die nach der höchsten erreichten Temperatur klassifiziert sind:
• Unterkritisches Glühen: Erhitzen unterhalb der kritischen Temperatur A1;
• Kritisches Glühen: Erhitzen über A1, aber unterhalb der oberen kritischen Temperatur A3 wird für übereutektoiden Stahl verwendet, und Acm für übereutektoiden Stahl;
• Vollglühen: Erhitzen über der kritischen oberen Temperaturgrenze A3.
Wärmetechnik von Stahllegierungssystemen
Das älteste Konzept zur Bewertung der Härtbarkeit auf der Grundlage von Phasenumwandlungsdiagrammen ist die kritische Abkühlgeschwindigkeit. Die kritische Abkühlgeschwindigkeit von Stahl kann als die kontinuierliche Abkühlgeschwindigkeit definiert werden, die notwendig ist, um unerwünschte Umwandlungen zu verhindern. Im Falle von Stahl ist dies die minimale Geschwindigkeit, mit der der Austenit ständig gekühlt werden muss, um Veränderungen über der Ms-Temperatur zu stoppen, oder die langsamste Abkühlrate, die 100% Martensit ergibt. Da die Abkühlkurve, aus der die kritische Abkühlgeschwindigkeit abgeleitet wird, nicht linear ist, gibt es verschiedene Möglichkeiten, sie zu bestimmen. Verwenden Sie die TTT-Kurve für die untersuchte Legierung, Beispiele sind die Abkühlzeit des Austenits zwischen der Austenitisierungstemperatur und der Abschreckbadtemperatur; die durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit berechnet aus (Austenitisierungstemperatur - Abschreckbadtemperatur) / Zeit, die zum Abkühlen verstrichen ist; oder bei einer bestimmten Temperatur (Nasenmethode). Die sogenannte Nasenmethode liefert eine Schätzung des tatsächlichen kritischen Abkühlwerts, der etwa 1,5-mal schneller ist. Darüber hinaus wurde die kritische Abkühlgeschwindigkeit aus stark unterschiedlichen TTT- oder CCT-Diagrammen ermittelt. Daher sollte die Methode zur Berechnung der kritischen Abkühlgeschwindigkeit angegeben werden.
Glühen von grauem Gusseisen
Der gesamte Glühprozess besteht aus zwei Phasen.
- Die erste wird über dem kritischen Temperaturbereich durchgeführt. Sie zersetzt Karbide und homogenisiert die Matrix. Dies führt zur Streuung von segregierenden Elementen, die zur lokalen Stabilisierung von Karbiden und Perlit führen können.
- Die zweite Stufe erfolgt bei einer Temperatur unterhalb des kritischen Temperaturbereichs. Sie verwandelt das Matrixmaterial in Ferrit, wobei das gesamte C im Lösungsmittel auf den vorhandenen Graphit ausgefällt wird.
Das Unterkritische Glühen von Sphäroguss wird nicht empfohlen, da es zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften aufgrund der Bildung eines Rahmens führen kann. Darüber hinaus sinkt die Ferritrate unter einer bestimmten Temperatur von 650°C stark ab und das Glühen bei mittlerer Temperatur kann weniger Zeit in Anspruch nehmen und eine bessere Leistung gewährleisten. Ein hoher Si-Gehalt fördert den Zerfall von Karbiden. Der Einfluss kleiner Elemente auf die Bildung von Karbiden und Perlit wurde zuvor beschrieben.
Wärmebehandlung von Stahl und Glühen
Beliebte Arten der Wärmebehandlung sind:
- Glühen (Vollglühen): Glühen ist eine der häufigsten Methoden der Wärmebehandlung von Stahl. Es dient zur Weichmachung des Stahls und zur Erhöhung der Dehnbarkeit. Während dieses Prozesses wird der Stahl erhitzt und langsam auf Raumtemperatur im unteren Bereich des Austenitphasenfeldes abgekühlt. Die resultierende Mikrostruktur besteht aus grobem Ferrit oder grobem Ferrit und Perlit, abhängig vom Kohlenstoff- und Legierungsgehalt im Stahl. Dieser Prozess entspannt die Spannungen im Metall, was zu einer großen Kornstruktur und weichen Kanten führt, die es dem Metall ermöglichen, eingedrückt oder gebogen zu werden, anstatt unter dem Einfluss von Schlag oder Spannung zu brechen, und erleichtert auch das Schleifen oder Schneiden des geglühten Metalls.
Aluminiumlegierungen, Wärmebehandlung und Glühen
Je nach Legierungssystem und vorheriger Bearbeitung gibt es verschiedene Arten von Glühbehandlungen für verschiedene Zwecke.
- Vollständiges Glühen (Anlassen O): bietet die weichsten, gleichzeitig aber auch die dehnbarsten und bearbeitbarsten Bedingungen für formbare und nicht wärmebehandelbare Legierungen. Die Kaltverfestigung wird durch die Wärmebehandlung bei Temperaturen von etwa 250°C bis 450°C über einen Zeitraum von Sekunden bis zu einer Stunde reduziert oder eliminiert. Die genaue Zeit und Temperatur hängen von der Menge der vorherigen Kaltarbeit und der Konzentration der gelösten Substanz ab. Um die Effekte der Ausscheidungshärtung zu eliminieren, löst die Glühbehandlung kleine gehärtete Ablagerungen auf. Die Glühtemperatur sollte 415°C nicht überschreiten, um Oxidation und Kornwachstum zu vermeiden. Die Heiz- und Kühlrate muss kontrolliert werden, um eine Ausscheidungshärtung/Weichmachung in wärmebehandelten Legierungen zu vermeiden. Für alle Legierungen wird eine relativ langsame Abkühlung empfohlen, um Verformungen zu minimieren. Bei Legierungen für die Wärmebehandlung kann jedoch eine langsame Abkühlung zur Bildung von grobkörnigen Ablagerungen führen.
Das Glühen von Gussstücken ist nicht üblich. Dieser Prozess kann jedoch angewendet werden, um maximale Dimensionsstabilität bei hohen Temperaturen und hoher Festigkeit zu gewährleisten. Bei Verwendung ist eine Bearbeitung bei einer Temperatur von 315-345°C für 2-4 Stunden erforderlich, um eine optimale Entspannung von Restspannungen und die Ausfällung von Phasen, die durch überschüssige gelöste Substanz im festen Lösungszustand während des Gießens entstehen, zu gewährleisten. Wie oben zu sehen, gibt es viele Arten von Glühverfahren für Eisenlegierungen und andere Metalle. Stabilisierendes Glühen, Rekristallisationsglühen und andere Techniken führen zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Stahls.