Wärmebehandlung von Stählen

Zusammenfassung

Durch Wärmebehandlungen werden bei Stählen Gefüge-und Zustandsänderungen angestrebt, die die Verarbeitungs- und/oder Gebrauchseigenschaften in günstiger Weise beeinflussen. Man unterscheidet Diffusions-, Grobkorn-, Normal-, Weich-, Spannungsfrei(arm)- und Rekristallisationsglühen. Diese Wärmebehandlungsverfahren umfassen alle die Schritte Erwärmen, Halten und langsames Abkühlen. Bild 1 zeigt schematisch den zeitlichen Temperaturverlauf bei solchen Wärmebehandlungen. Die Erwärmzeit t_e umfaßt die Anwärmzeit t_an, in der die Werkstück oberfläche auf die Haltetemperatur Th gelangt, und die zusätzlich erforderliche Durchwärm-zeit t_d, in der das Werkstoffinnere die Haltetemperatur erreicht. Während der Erwärmzeit t_e treten als Folge der Wärmeleitung um so größere Temperaturunterschiede zwischen Werkstoffoberfläche und -innerem auf, je schneller bei gegebenen Werkstoffabmessungen aufgeheizt wird und je größer bei gegebener Anwärmzeit die Abmessungen sind. Eine kleine Wärmeleitfähigkeit steigert die auftretenden Temperaturunterschiede und begünstigt die damit gekoppelte Ausbildung thermischer Spannungen (vgl. V 33). Deshalb müssen bei Wärmebehandlungen die Aufheizgeschwindigkeiten den Werkstückabmessungen angepaßt werden. Aber auch beim Abkühlen bestimmen die Werkstückabmessungen und die Wärmeleitfähigkeit die sich ausbildenden Temperaturunterschiede. Deshalb müssen auch die Abkühlgeschwindigkeiten hinreichend langsam gewählt werden, wenn nach Abkühlung von hohen Temperaturen auf Raumtemperatur eigenspannungsfreie bzw. -arme Zustände vorliegen sollen. Für unlegierte Stähle lassen sich die bei den genannten Wärmebehandlungen zweckmäßigerweise zu wählenden Haltetemperaturen Th an Hand des EisenEisenkarbid-Diagramms (vgl. V 15) und aus den Bildern 2–5 sowie 7 und 8 festlegen. Die Haltezeiten t_h werden meist 1200 auf Grund vorliegender Erfahrungen gewählt.