Stahlglühen als eine Art Wärmebehandlung. Metalltechnik

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-02 13:52

Neue Materialien zu erschaffen und ihre Eigenschaften zu kontrollieren, ist die Kunst der Metalltechnologie. Eines seiner Werkzeuge ist die Wärmebehandlung. Diese Verfahren ermöglichen es, die Eigenschaften und damit die Einsatzgebiete von Legierungen zu verändern. Das Glühen von Stahl ist eine weit verbreitete Option, um Herstellungsfehler in Produkten zu beseitigen und ihre Festigkeit und Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Prozessaufgaben und ihre Varianten

Glühvorgänge werden durchgeführt mit dem Ziel:

• Optimierung der intrakristallinen Struktur, Ordnung der Legierungselemente;
• Minimierung interner Verzerrungen und Spannungen aufgrund schneller Schwankungen der Prozesstemperatur;
• Erhöhung der Biegsamkeit von Objekten für das spätere Schneiden.

Die klassische Operation heißt „Vollglühen“, es gibt jedoch je nach den angegebenen Eigenschaften und den Merkmalen der Aufgaben eine Reihe von Varianten: unvollständig, niedrig, Diffusion (Homogenisierung),isotherm, Umkristallisation, Normalisierung. Alle sind im Prinzip ähnlich, jedoch unterscheiden sich die Arten der Wärmebehandlung von Stählen erheblich.

Wärmebehandlung nach Tabelle

Alle Umwandlungen in der Eisenmetallurgie, die auf dem Spiel der Temperaturen beruhen, entsprechen eindeutig dem Diagramm der Eisen-Kohlenstoff-Legierungen. Es ist ein visuelles Hilfsmittel zur Bestimmung der Mikrostruktur von Kohlenstoffstählen oder Gusseisen sowie der Umwandlungspunkte von Strukturen und ihrer Merkmale unter dem Einfluss von Erwärmung oder Abkühlung.

Die Metalltechnik regelt mit diesem Schema alle Arten des Glühens von Kohlenstoffstählen. Bei unvollständiger, niedriger und auch bei Rekristallisation sind die „Start“-Temperaturwerte die PSK-Linie, nämlich ihr kritischer Punkt Ac₁. Vollglühen und Normalisieren von Stahl orientieren sich thermisch an der GSE-Diagrammlinie, ihren kritischen Punkten Ac₃ und Ac_{m. Das Diagramm stellt auch den Zusammenhang eines bestimmten Wärmebehandlungsverfahrens mit der Art des Materials hinsichtlich des Kohlenstoffgeh alts und die entsprechende Möglichkeit seiner Implementierung für eine bestimmte Legierung klar her.}

Vollglühen

Gegenstände: Guss- und Schmiedestücke aus einer untereutektoiden Legierung, wobei die Stahlzusammensetzung bis zu 0,8 % Kohlenstoff enth alten sollte.

Ziel:

• maximale Gefügeveränderung durch Gießen und Heißdruck, wodurch die inhomogene grobkörnige Ferrit-Perlit-Zusammensetzung in eine homogene feinkörnige übergeht;
• Reduzierung der Härte und Erhöhung der Duktilität für die Weiterverarbeitungschneiden.

Technologie. Die Glühtemperatur von Stahl ist 30-50˚С höher als der kritische Punkt Ac_{3. Wenn das Metall die angegebenen thermischen Eigenschaften erreicht, werden sie einige Zeit auf diesem Niveau geh alten, wodurch alle erforderlichen Umwandlungen durchgeführt werden können. Große perlitische und ferritische Körner wandeln sich vollständig in Austenit um. Die nächste Stufe ist die langsame Abkühlung zusammen mit einem Ofen, bei der Ferrit und Perlit wieder von Austenit getrennt werden, das ein feines Korn und eine gleichmäßige Struktur hat.}

Das vollständige Glühen von Stahl ermöglicht die Beseitigung der schwierigsten inneren Defekte, ist jedoch sehr langwierig und energieintensiv.

Unvollständiges Glühen

Objekte: untereutektoide Stähle ohne gravierende innere Inhomogenitäten.

Zweck: Schleifen und Erweichen von Perlitkörnern, ohne die ferritische Basis zu verändern.

Technologie. Erhitzen des Metalls auf Temperaturen, die in das Intervall zwischen den kritischen Punkten Ac₁ und Ac_{3 fallen. Das Aussetzen von Rohlingen im Ofen mit stabilen Eigenschaften trägt zur Vervollständigung der erforderlichen Prozesse bei. Das Abkühlen erfolgt langsam zusammen mit dem Ofen. Am Ausgang erhält man das gleiche Perlit-Ferrit-Feinkorngefüge. Bei einer solchen thermischen Einwirkung wird Perlit feinkörnig, während Ferrit unverändert kristallin bleibt und sich nur strukturell verändern kann, auch Schleifen.}

Unvollständiges Glühen von Stahl ermöglicht es Ihnen, den inneren Zustand und die Eigenschaften einfacher Objekte auszugleichen, es ist weniger energieintensiv.

Low Tempern(Umkristallisation)

Objekte: alle Arten von gewalztem Kohlenstoffstahl, legierter Stahl mit einem Kohlenstoffgeh alt innerhalb von 0,65 % (z. B. Kugellager), Teile und Rohlinge aus Nichteisenmetallen, die keine schwerwiegenden inneren Fehler enth alten, aber müssen Niedrigenergiekorrektur.

Ziel:

• Entfernung innerer Spannungen und Verfestigung durch K alt- und Warmverformung;
• beseitigt die negativen Auswirkungen einer ungleichmäßigen Kühlung von Schweißkonstruktionen, erhöht die Plastizität und Festigkeit der Nähte;
• Vereinheitlichung der Mikrostruktur von Produkten der Nichteisenmetallurgie;
• Sphäroidisierung von lamellarem Perlit - was ihm eine körnige Form verleiht.

Technologie.

Teile werden 50-100˚C unter den kritischen Punkt Ac erhitzt_{1. Unter dem Einfluss solcher Einflüsse werden geringfügige interne Änderungen beseitigt. Der gesamte technologische Prozess dauert etwa 1-1,5 Stunden. Ungefähre Temperaturbereiche für einige Materialien:}

1. Kohlenstoffstahl und Kupferlegierungen - 600-700˚C.
2. Nickellegierungen - 800-1200˚C.
3. Aluminiumlegierungen - 300-450˚C.

Die Kühlung erfolgt an der Luft. Für martensitische und bainitische Stähle gibt es in der Metalltechnik einen anderen Namen für dieses Verfahren – Hochvergüten. Es ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, die Eigenschaften von Teilen und Strukturen zu verbessern.

Homogenisierung (Diffusionsglühen)

Objekte: große Gussprodukte, insbesondere Gussteilelegierter Stahl.

Zweck: gleichmäßige Verteilung von Atomen von Legierungselementen über die Kristallgitter und das gesamte Volumen des Barrens als Folge von Hochtemperaturdiffusion; Erweichen der Struktur des Werkstücks, Verringerung seiner Härte vor der Durchführung nachfolgender technologischer Operationen.

Technologie. Das Material wird auf hohe Temperaturen von 1000-1200 ° C erhitzt. Stabile thermische Eigenschaften müssen über einen langen Zeitraum aufrechterh alten werden - etwa 10 bis 15 Stunden, je nach Größe und Komplexität der Gussstruktur. Nach Abschluss aller Stufen der Hochtemperaturumwandlung folgt eine langsame Abkühlung.

Ein arbeitsintensives, aber hocheffektives Verfahren zum Einebnen der Mikrostruktur großer Strukturen.

Isothermes Glühen

Objekte: Kohlenstoffstahlbleche, legierte und hochlegierte Produkte.

Ziel: Verbesserung der Mikrostruktur, Beseitigung innerer Defekte in kürzerer Zeit.

Technologie. Das Metall wird zunächst auf volle Glühtemperaturen erhitzt und die Zeit, die für die Umwandlung aller vorhandenen Strukturen in Austenit benötigt wird, wird beibeh alten. Dann durch Eintauchen in heißes Salz langsam abkühlen. Nach Erreichen der Hitze bei 50-100 °C unter dem Ac_{1-Punkt wird es in einen Ofen gestellt, um es auf diesem Niveau für die Zeit zu h alten, die für die vollständige Umwandlung von Austenit erforderlich ist in Perlit und Zementit. Die endgültige Abkühlung erfolgt an der Luft.}

Das Verfahren ermöglicht es Ihnen, die erforderlichen Eigenschaften von legierten Stahlrohlingen zu erreichen, während Sie im Vergleich zum Vollmaterial Zeit sparenGlühen.

Normalisierung

Objekte: Gussteile, Schmiedestücke und Teile aus kohlenstoffarmem, mittelkohlenstoffh altigem und niedriglegiertem Stahl.

Zweck: Rationalisierung des inneren Zustands, Verleihung der gewünschten Härte und Festigkeit, Verbesserung des inneren Zustands vor den nachfolgenden Phasen der Wärmebehandlung und des Schneidens.

Technologie. Der Stahl wird auf Temperaturen erhitzt, die leicht über der GSE-Linie und ihren kritischen Punkten liegen, geh alten und an der Luft abgekühlt. Dadurch erhöht sich die Geschwindigkeit der Abwicklung von Prozessen. Mit diesem Verfahren ist es jedoch nur möglich, ein vernünftiges ruhiges Gefüge zu erreichen, wenn die Zusammensetzung des Stahls durch Kohlenstoff in einer Menge von nicht mehr als 0,4% bestimmt wird. Mit zunehmender Kohlenstoffmenge findet eine Erhöhung der Härte statt. Derselbe Stahl hat nach dem Normalisieren eine größere Härte zusammen mit gleichmäßig verteilten feinen Körnern. Die Technik ermöglicht es, die Beständigkeit von Legierungen gegen Zerstörung und die Duktilität beim Schneiden erheblich zu erhöhen.

Mögliche Glühfehler

Während der Durchführung von Wärmebehandlungsvorgängen ist es notwendig, die vorgeschriebenen Modi der Temperaturerwärmung und -kühlung einzuh alten. Bei Verstoß gegen die Anforderungen können verschiedene Mängel auftreten.

1. Oxidation der Oberflächenschicht und Kesselsteinbildung. Während des Betriebs reagiert das heiße Metall mit Luftsauerstoff, was zur Bildung von Zunder auf der Oberfläche des Werkstücks führt. Mechanisch oder mit reinigenSpezialchemikalien.
2. Kohlenstoffverbrennung. Es tritt auch als Folge des Einflusses von Sauerstoff auf heißes Metall auf. Eine Abnahme der Kohlenstoffmenge in der Oberflächenschicht führt zu einer Abnahme ihrer mechanischen und technologischen Eigenschaften. Um diese Prozesse zu verhindern, muss das Stahlglühen parallel zum Einleiten von Schutzgasen in den Ofen durchgeführt werden, dessen Hauptaufgabe darin besteht, die Wechselwirkung der Legierung mit Sauerstoff zu verhindern.
3. Überhitzung. Es ist eine Folge einer längeren Exposition in einem Ofen bei hoher Temperatur. Es führt zu einem übermäßigen Kornwachstum, dem Erwerb eines inhomogenen grobkörnigen Gefüges und einer Zunahme der Sprödigkeit. Korrektur durch einen weiteren vollständigen Glühschritt.
4. Ausgebrannt. Tritt als Folge der Überschreitung der zulässigen Erhitzungs- und Belichtungswerte auf, führt zur Zerstörung von Bindungen zwischen einigen Körnern, verdirbt die gesamte Struktur des Metalls vollständig und unterliegt keiner Korrektur.

Um Ausfällen vorzubeugen, ist es wichtig, Wärmebehandlungsaufgaben genau auszuführen, über professionelle Fähigkeiten zu verfügen und den Prozess streng zu kontrollieren.

Stahlglühen ist eine hocheffiziente Technologie, um die Mikrostruktur von Teilen beliebiger Komplexität und Zusammensetzung in die optimale innere Struktur und den optimalen Zustand zu bringen, der für nachfolgende Phasen der thermischen Einflüsse, des Schneidens und der Inbetriebnahme der Struktur erforderlich ist.