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2022

Abschrecken, Temperieren, Normalisieren, Glühen, albern und unklar?

Was ist Abschrecken?

Beim Abschrecken von Stahl wird dieser auf eine Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur Ac3 (hypoeutektoider Stahl) bzw. Ac1 (hypereutektoider Stahl) erhitzt, für eine gewisse Zeit warmgehalten, um eine vollständige oder teilweise Austenitisierung zu erreichen, und anschließend mit einer Abkühlgeschwindigkeit oberhalb der kritischen Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt. Es handelt sich um ein Wärmebehandlungsverfahren mit schneller Abkühlung unterhalb der Martensit- (oder isothermer Abkühlung nahe der Martensit-) bzw. Bainit-Umwandlung. Üblicherweise wird die Lösungsglühung von Aluminium-, Kupfer- und Titanlegierungen, gehärtetem Glas und anderen Werkstoffen oder die Wärmebehandlung mit schneller Abkühlung als Abschrecken bezeichnet.

Zweck des Abschreckens:

1) Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Metallprodukten oder -teilen. Beispiele hierfür sind: Verbesserung der Härte und Verschleißfestigkeit von Werkzeugen, Lagern usw., Erhöhung der Elastizitätsgrenze von Federn, Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Wellenteilen usw.

2) Verbesserung der Materialeigenschaften oder chemischen Eigenschaften bestimmter Spezialstähle. Beispiele hierfür sind die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl, die Erhöhung des Permanentmagnetismus von Magnetstahl usw.

Beim Abschrecken und Abkühlen ist neben der geeigneten Wahl des Abschreckmediums auch das richtige Abschreckverfahren erforderlich. Zu den gängigen Abschreckverfahren zählen das Ein- und Zweiphasenabschrecken, das Stufenabschrecken, das isotherme Abschrecken und das Teilabschrecken.

Werkstücke aus Eisen und Stahl weisen nach dem Abschrecken folgende Merkmale auf:

① Es entstehen unausgewogene (d. h. instabile) Gefüge wie Martensit, Bainit und Restaustenit.
② Es bestehen hohe innere Spannungen.
③ Die mechanischen Eigenschaften erfüllen nicht die Anforderungen. Daher müssen Stahlwerkstücke in der Regel nach dem Härten angelassen werden.
Was ist Anlassen?
Anlassen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem abgeschreckte Metallprodukte oder -teile auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und anschließend nach einer bestimmten Haltezeit auf eine bestimmte Weise abgekühlt werden. Anlassen ist ein Vorgang, der unmittelbar nach dem Härten durchgeführt wird und üblicherweise die letzte Wärmebehandlung des Werkstücks darstellt. Daher wird der kombinierte Prozess des Härtens und Anlassens als Endbehandlung bezeichnet. Der Hauptzweck des Härtens und Anlassens ist:
1) Reduzierung innerer Spannungen und der Sprödigkeit. Abgeschreckte Teile weisen hohe Spannungen und Sprödigkeit auf. Werden sie nicht rechtzeitig angelassen, kommt es häufig zu Verformungen oder sogar Rissen.

2) Anpassung der mechanischen Eigenschaften des Werkstücks. Nach dem Abschrecken weist das Werkstück eine hohe Härte und Sprödigkeit auf. Um den unterschiedlichen Leistungsanforderungen verschiedener Werkstücke gerecht zu werden, können Härte, Festigkeit, Plastizität und Zähigkeit durch Anlassen angepasst werden.

3) Stabile Werkstückabmessungen. Durch Anlassen kann die metallografische Struktur stabilisiert werden, um Verformungen während der späteren Verwendung zu vermeiden.

4) Verbesserung der Zerspanbarkeit einiger legierter Stähle.

Die Rolle des Anlassens ist:

① Verbesserung der Strukturstabilität, sodass das Werkstück während der Verwendung keine Strukturveränderungen mehr erfährt und seine geometrischen Abmessungen und Eigenschaften stabil bleiben.

② Abbau von inneren Spannungen zur Verbesserung der Werkstückeigenschaften und Stabilisierung der geometrischen Abmessungen. ③ Anpassung der mechanischen Eigenschaften von Stahl an die jeweiligen Anwendungsanforderungen.

Der Grund für die Wirkung des Anlassens liegt darin, dass mit steigender Temperatur die Aktivität der Atome zunimmt. Die Atome von Eisen, Kohlenstoff und anderen Legierungselementen im Stahl diffundieren schnell und ordnen sich neu an, wodurch sie instabil werden. Die unausgewogene Struktur wandelt sich allmählich in eine stabile, ausgeglichene Struktur um. Der Abbau von inneren Spannungen steht auch im Zusammenhang mit der Abnahme der Metallfestigkeit bei steigender Temperatur. Im Allgemeinen nehmen Härte und Festigkeit von Stahl beim Anlassen ab, während die Plastizität zunimmt. Je höher die Anlasstemperatur, desto größer die Veränderung dieser mechanischen Eigenschaften. Einige legierte Stähle mit hohem Gehalt an Legierungselementen scheiden beim Anlassen in einem bestimmten Temperaturbereich feinkörnige Metallverbindungen aus, was die Festigkeit und Härte erhöht. Dieses Phänomen wird als Sekundärhärtung bezeichnet.

Anforderungen an das Anlassen: Werkstücke mit unterschiedlichen Verwendungszwecken sollten bei unterschiedlichen Temperaturen angelassen werden, um den jeweiligen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. ① Schneidwerkzeuge, Lager, einsatzgehärtete und oberflächengehärtete Teile werden üblicherweise bei einer Temperatur unter 250 °C angelassen. Nach dem Anlassen bei niedriger Temperatur ändert sich die Härte kaum, die inneren Spannungen nehmen ab und die Zähigkeit verbessert sich leicht.
② Federn werden bei einer mittleren Temperatur von 350–500 °C angelassen, um eine hohe Elastizität und die erforderliche Zähigkeit zu erzielen.
③ Teile aus mittelgekohltem Baustahl werden üblicherweise bei einer hohen Temperatur von 500–600 °C angelassen, um eine gute Kombination aus Elastizität und Zähigkeit zu erreichen.

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