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2022

Wie gut kennen Sie die Grundlagen des Wärmebehandlungsverfahrens für Metalloberflächen?

Die Oberflächenwärmebehandlung ist ein Wärmebehandlungsverfahren für Metalle, bei dem ausschließlich die Oberfläche des Werkstücks erwärmt wird, um dessen mechanische Eigenschaften zu verändern. Um nur die Oberfläche des Werkstücks zu erwärmen, ohne zu viel Wärme in das Innere zu übertragen, muss die verwendete Wärmequelle eine hohe Energiedichte aufweisen, d. h. dem Werkstück eine große Wärmemenge pro Flächeneinheit zuführen, sodass die Oberfläche oder ein Teil des Werkstücks in kurzer Zeit eine hohe innere oder momentane Temperatur erreicht.

Die wichtigsten Verfahren der Oberflächenwärmebehandlung sind das Flammhärten und die Induktionserwärmung. Gängige Wärmequellen sind Flammen wie Acetylen- oder Propan-Sauerstoff-Flammen, induzierter Strom, Laser und Elektronenstrahlen. Die chemische Wärmebehandlung ist ein Wärmebehandlungsverfahren für Metalle, das die chemische Zusammensetzung, das Mikrogefüge und die Eigenschaften der Werkstückoberfläche verändert. Der Unterschied zwischen chemischer und Oberflächenwärmebehandlung besteht darin, dass letztere die chemische Zusammensetzung der Werkstückoberfläche verändert.

Die chemische Wärmebehandlung dient dazu, das Werkstück in einem Medium (gasförmig, flüssig oder fest) mit Kohlenstoff, Stickstoff oder anderen Legierungselementen zu erhitzen und die Temperatur über einen längeren Zeitraum zu halten. Dadurch wird die Werkstückoberfläche mit Kohlenstoff, Stickstoff, Bor, Chrom und anderen Elementen durchdrungen. Nach der Infiltration sind mitunter weitere Wärmebehandlungsverfahren wie Härten und Anlassen erforderlich. Die wichtigsten Methoden der chemischen Wärmebehandlung sind Aufkohlen, Nitrieren und Metallisieren.

Sie ist ein wichtiger Prozess bei der Wärmebehandlung von Maschinenteilen und Werkzeugen. Im Allgemeinen kann sie verschiedene Eigenschaften des Werkstücks, wie Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit, gewährleisten und verbessern. Zudem kann sie die Struktur und den Spannungszustand des Rohlings optimieren und so die Kalt- und Warmumformung erleichtern. Beispielsweise kann Weißguss durch langes Glühen zu formbarem Gusseisen mit verbesserter Plastizität werden. Mit der richtigen Wärmebehandlung kann die Lebensdauer eines Zahnrads im Vergleich zu einem unbehandelten Zahnrad verdoppelt oder sogar um ein Vielfaches verlängert werden. Darüber hinaus weist günstiger Kohlenstoffstahl durch die Beimischung von Legierungselementen einige Eigenschaften teurer legierter Stähle auf und kann hitzebeständige Stähle und Edelstähle teilweise ersetzen. Fast alle Formen müssen vor dem Einsatz wärmebehandelt werden.

Stahl ist eine Legierung, die hauptsächlich aus Eisen und Kohlenstoff besteht, wobei der Kohlenstoffgehalt in der Regel unter 2,11 % liegt. Stahl ist ein äußerst wichtiger Werkstoff im Bauwesen. Chemisch gesehen wird Stahl in Kohlenstoffstahl (im Folgenden kurz Kohlenstoffstahl genannt) und legierten Stahl unterteilt. Kohlenstoffstahl ist eine Legierung, die durch Schmelzen von Roheisen gewonnen wird. Neben Eisen und Kohlenstoff enthält er geringe Mengen an Mangan, Silizium, Schwefel, Phosphor und anderen Verunreinigungen. Kohlenstoffstahl zeichnet sich durch bestimmte mechanische Eigenschaften, gute Verarbeitbarkeit und einen niedrigen Preis aus. Daher findet er breite Anwendung. Mit der rasanten Entwicklung moderner Industrie und Wissenschaft und Technologie reichen die Eigenschaften von Kohlenstoffstahl jedoch nicht mehr aus, um den Anforderungen vollständig gerecht zu werden. Daher wurden verschiedene legierte Stähle entwickelt. Legierter Stahl ist eine Mehrkomponentenlegierung, die durch gezieltes Hinzufügen bestimmter Elemente (sogenannter Legierungselemente) auf Basis von Kohlenstoffstahl hergestellt wird.

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