Wärmebehandlung: Glühverfahren der Stähle
Summary
TLDRDas Video skizziert verschiedene Wärmebehandlungsverfahren für Stähle, die sowohl die Eigenschaften als auch das Gefüge des Materials beeinflussen. Es erläutert, wie durch die Wärmebehandlung unerwünschte Gefügeänderungen rückgängig gemacht und teilweise sogar neue Eigenschaften erzielt werden können. Die Methoden umfassen das Normalglühen, das Weichglühen, das Grobkorngrün, das Kristallisationsgrün und das Spannungsarmglühen. Jeder dieser Prozesse wird detailliert beschrieben, einschließlich der Temperaturbereiche und der Auswirkungen auf die Materialeigenschaften. Das Video betont die Bedeutung von Wärmebehandlungen für die Verbesserung der Verformbarkeit, die Reduzierung von Eigenspannungen und die Steigerung der Zerstörungsfestigkeit von Stahlwerkstoffen.
Takeaways
- 🔧 Die Eigenschaften von Stahl können durch Wärmebehandlungsverfahren beeinflusst werden, um unerwünschte Gefügeänderungen rückgängig zu machen oder neue Eigenschaften zu erzielen.
- 🌡️ Beim Normalglühen wird Stahl bis knapp über die γ-α-Umwandlungstemperatur erwärmt, um ein homogenes Perlitgefüge zu erhalten, das nach dem Abkühlen verliert.
- 🔥 Beim Weichglühen werden Stähle unterhalb der γ-α-Umwandlungstemperatur erwärmt, um eine kugeligen Zementitgefüge zu erhalten, das besser verformbar ist.
- 🌟 Beim Grobkörnig-Grünen wird Stahl zwischen 950°C und 1100°C erwärmt, um die Korngrenzen durch Atomdiffusion zu verlagern und so die Korngrößte zu erhöhen.
- 🛠️ Beim Rekristallisationsglühen wird Stahl unterhalb der γ-α-Umwandlungstemperatur erwärmt, um die Verformungseigenschaften des Materials wiederherzustellen.
- 🧠 Beim Fusionsgrünen werden Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt bei Temperaturen zwischen 1050°C und 1300°C geglüht, um die Verteilung von Legierungselementen zu verbessern.
- 🎚️ Spannungsarme Glühen wird verwendet, um Eigenspannungen im Werkstück zu beseitigen, die durch ungleichmäßige Erwärmung oder Abkühlung entstehen können.
- 🔩 Eigenspannungen können die Festigkeit eines Werkstücks herabsetzen und zu Verzugsproblemen im nachfolgenden Zerspanungsprozess führen.
- 🔄 Die Wärmebehandlung ermöglicht es, die mechanischen Eigenschaften von Stahl durch gezielte Veränderung des Gefüges nachträglich zu optimieren.
- 📉 Eine heterogenes Gefüge nach Schmieden oder Walzen kann zu einer anisotropen Materialstruktur führen, was die Verformbarkeit des Stahls beeinträchtigt.
- ⏱️ Die Dauer der Glühbehandlung hängt von der Dicke des Werkstücks ab und kann mehrere Stunden betragen, um ausreichende Atomdiffusion zu ermöglichen.
Q & A
Was ist der Einfluss des Gefühls von einem Stall auf das Gefüge des Stahls?
-Das Gefühl von einem Stall beeinflusst das Gefüge des Stahls nicht direkt, aber es ist ein metaphorischer Ausdruck, um die Eigenschaften und das Verhalten des Stahls zu beschreiben, die durch unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren beeinflusst werden können.
Wie beeinflussen die Erstattungsbedingungen das Gefüge einer Stadt?
-Die Erstattungsbedingungen haben keinen direkten Einfluss auf das Gefüge einer Stadt. Im Kontext des Stahls können sie jedoch die Art und Weise beeinflussen, wie das Material nach der Wärmebehandlung aussehen und sich verhält.
Was sind die Hauptgründe für die Entwicklung von Wärmebehandlungsverfahren?
-Wärmebehandlungsverfahren wurden entwickelt, um unerwünschte Gefügeänderungen rückgängig zu machen und teilweise sogar vollständig neue Eigenschaften zu erzielen, indem das Gefüge durch hohe Temperaturen und gezielte Steuerung der Abkühlung verändert wird.
Wie wird das normale Glühen definiert?
-Normales Glühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem der Stahl bis knapp über die Gleichgewichtskurve (GSK) erwärmt wird, so dass sich das Perlit vollständig in Austenit umwandelt. Der Stahl wird dann langsam an Luft abgekühlt, was zu einer feinen und homogenen Struktur führt.
Was ist das Ziel beim Weichglühen von Stahl?
-Beim Weichglühen wird der Stahl erwärmt, um seine Verformbarkeit zu erhöhen, ohne seine mechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Dies ist nützlich für Materialien, die in der Produktion leichter verformt werden müssen.
Wie wird die Verformbarkeit von Stahl verbessert, wenn es durch Weichglühen erhöht werden soll?
-Beim Weichglühen werden Stähle bis knapp unterhalb der Perilit-Austenit-Umwandlungstemperatur erwärmt, was die Verformbarkeit erhöht, indem der lamellförmige Zementit in eine thermodynamisch günstigere, kugelige Form umgewandelt wird.
Was ist der Vorteil eines grobkörnigen Gefüges in Stahl?
-Ein grobkörniges Gefüge bietet in der Regel eine bessere Zerspanbarkeit aufgrund der erhöhten Sprödigkeit der großen Körner, was insbesondere für kohlenstoffarme Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,3 Prozent von Vorteil sein kann.
Wie wird die Anisotropie in gewalzten Blechen verursacht?
-Die Anisotropie in gewalzten Blechen entsteht durch die langgestreckten Kristalle, die als Walztextur bezeichnet werden. Diese kann zu einer erhöhten Neigung zur Rissbildung während des Verformungsprozesses führen.
Was ist das Ziel des Rekristallisationskerns?
-Das Ziel des Rekristallisationskerns ist es, die verformten Kristalle eines umgeformten Gefüges wieder in ihre ursprüngliche Form zu bringen, um die Verformbarkeit des Materials wiederherzustellen und die Anisotropie zu reduzieren.
Wie wird die Konzentration von Legierungselementen im Gefüge beeinflusst, wenn sie nicht homogen verteilt sind?
-Nicht homogene Verteilung der Legierungselemente im Gefüge kann zu sogenannten Kristallweigerungen führen, die unterschiedliche Eigenschaften innerhalb eines Kristalls verursachen können. Dies kann das Gefüge schwächen und durch nachträgliche Wärmebehandlung, wie das sogenannte Diffusionsgrün, beseitigt werden.
Was ist das Ziel von Spannungsarmglühen?
-Das Ziel von Spannungsarmglühen ist es, die im Werkstück entstandenen Eigenspannungen zu beseitigen, die die Festigkeit des Werkstücks herabsetzen oder zu einem Verzug des Bauteils führen können, wenn sie sich plötzlich lösen.
Wie wird die Eigenspannung im Werkstück durch das Spannungsarmglühen reduziert?
-Beim Spannungsarmglühen wird das Werkstück unterhalb der Perilit-Austenit-Umwandlungstemperatur erwärmt, wobei die Festigkeit des erwärmten Bauteils mit höherer Temperatur abnimmt und die Streckgrenze unter den Wert der Eigenspannungen fällt. Dadurch werden die Eigenspannungen durch plastische Verformung abgebaut, ohne dass das Gefüge sichtbar verändert.
Outlines
🔧 Wärmebehandlung von Stahl - Grundlagen und Verfahren
Der erste Absatz behandelt die Auswirkungen von Wärmebehandlungsverfahren auf das Gefüge von Stahl. Es wird erklärt, wie unerwünschte Gefügeeigenschaften durch nachträgliche Verfahren wie Tiefziehen und Schweißen beeinflusst werden können. Des Weiteren werden verschiedene Wärmebehandlungsverfahren wie das Normalglühen, Weichglühen, Grobkorngrün und Kristallisationsglühen beschrieben, die dazu dienen, die Materialeigenschaften zielgerichtet zu verändern oder homogen zu machen.
🔧 Rekristallisation und Eigenspannungen - Wärmebehandlungsziel
Der zweite Absatz konzentriert sich auf die Rekristallisation und die Entstehung von Eigenspannungen in Stahl. Es wird beschrieben, wie durch das Rekristallisationsglühen unterhalb der PSK-Linie (Perlite-Austenit-Umwandlungstemperatur) die Verformungseigenschaften des Stahls wiederhergestellt werden können. Auch die Auswirkungen von Konzentrationsunterschieden in Stahlgefügen und die Notwendigkeit ihrer Beseitigung durch nachträgliche Wärmebehandlung werden erläutert. Abschließend wird das Spannungsarmglühen als Methode zur Beseitigung von Eigenspannungen vorgestellt.
Mindmap
Keywords
💡Stahlgefüge
💡Wärmebehandlung
💡Perlit
💡Austenit
💡Rekristallisationsglühen
💡Grobkörniges Gefüge
💡Zementit
💡Eigenspannungen
💡Spannungsarmglühen
💡Diffusionsglühen
💡Walztextur
Highlights
Das Gefüge von Stahl kann durch nachträgliche Fertigungsverfahren wie Tiefziehen und Schweißen negativ beeinflusst werden.
Wärmebehandlungsverfahren wurden entwickelt, um das Stahlgefüge durchaussetzende hohe Temperaturen und gezielte Steuerung der Abkühlung zu ändern.
Unerwünschte Gefügeänderungen können durch Wärmebehandlungen rückgängig gemacht und teilweise völlig neue Eigenschaften erzielt werden.
Normalglühen umfasst das Aufheizen des Stahls bis knapp über die γ-α-Umwandlungstemperatur, gefolgt von einer langsamen Luftabkühlung.
Weichglühen ermöglicht eine verbesserte Verformbarkeit von Stahl durch Erwärmung knapp unterhalb der γ-α-Umwandlungstemperatur.
Grobkörniges Gefüge kann bei Kohlenstoffarmstählen mit weniger als 0,3 Prozent Kohlenstoff als Alternative zum Weißglühen zur Steigerung der Zerspanbarkeit hergestellt werden.
Beim Grobkornglühen wird der Stahl zwischen 950 Grad Celsius und 1100 Grad Celsius gekühlt, um die Atomanordnung an den Korngrenzen zu ändern.
Rekristallisationsglühen hilft, die Verformung von Stahlgefügen durch Umformprozesse rückgängig zu machen, indem es die Kristalle in ihre ursprüngliche Form zurückbringt.
Die Verformung von Stahl durch Walzen kann zu einer Anisotropie mit langgestreckten Kristallen führen, was als Walztextur bekannt ist.
Diffusionsglühen wird verwendet, um Konzentrationsunterschiede in hochlegierten Stahlen durch längeres Glühen bei Temperaturen zwischen 1050 Grad Celsius und 1300 Grad Celsius auszugleichen.
Spannungsarmglühen beseitigt Eigenspannungen im Werkstück, indem es unterhalb der γ-α-Umwandlungstemperatur von 550 Grad Celsius bis 650 Grad Celsius erfolgt.
Eigenspannungen können die Festigkeit des Werkstücks herabsetzen und im weiteren Zerspanungsprozess zum Verzug führen.
Die Wärmebehandlung von Stahl ist notwendig, um unerwünschte Gefügeeigenschaften zu homogenisieren und wieder reproduzierbare Materialeigenschaften zu gewährleisten.
Die verschiedenen Glühverfahren haben unterschiedliche Temperaturen und Abkühlprozesse, um spezifische Materialeigenschaften zu erreichen.
Glühverfahren wie das Weichglühen und das Normalglühen sind entscheidend für die Veränderung der mechanischen Eigenschaften von Stahl.
Die Wärmebehandlung kann dazu beitragen, die Verformbarkeit von Stahl zu verbessern, was für die Fertigung von komplexen Formen wichtig ist.
Die Kontrolle der Abkühlungsrate ist entscheidend für die Erreichung der gewünschten Gefügeeigenschaften nach der Wärmebehandlung.
Glühverfahren können dazu verwendet werden, um die Eigenschaften von Stahl nach dem Schmieden oder Walzen wieder in einen homogenen Zustand zurückzuversetzen.
Transcripts
blücher fahren
das gefühl gar eines stalls beeinflusst
im besonderen maße dessen eigenschaften
das stadtgefüge wird allerdings nicht
nur durch die erstattungsbedingungen
beeinflusst
das gefüge kann auch durch nachträgliche
fertigungsverfahren wie weizen tief
ziehen und schweißen negativ beeinflusst
werden aus diesen gründen wurden wärme
behandlungsverfahren entwickelt bei
denen das stahl gefüge durchaus setzen
hohe temperaturen und gezielte steuerung
der abkühlung nachträglich in
gewünschter weise geändert werden kann
auf diese weise können unerwünschte
gefüge änderungen nicht nur rückgängig
gemacht werden sondern teilweise völlig
neue eigenschaften erzielt werden im
folgenden sollen deshalb die wichtigsten
wärme behandlungsverfahren für stehle
näher erläutert werden
diese bezeichnet man im allgemeinen auch
als glüh verfahren
normal grün
nach der erstarrung oder nach bestimmten
bearbeitungsverfahren wie zb schmieden
weisen stehle oft sehr heterogene gefüge
mit großen und kleinen körnern auf die
sich dann teilweise erheblich in ihren
eigenschaften unterscheiden
aus diesem grund ist es notwendig ein
uneinheitliches gefüge mit hilfe einer
gezielten wärmebehandlung zu
homogenisieren
der stahl bekommt hier durch seine
normalen eigenschaften verliehen die
immer wieder reproduzierbar sind aus
diesem grund bezeichnet man das gezielte
homogenisieren eines stahl gefüges auch
als normal glühen beim normal glühen
wird der stahl bis knapp über die gsk
linie erwärmt so dass sich das perlit
vollständig in aus zenit wandelt
anschließend wird der aus zehn iti
sierte stahl langsam an luft abgekühlt
da sich während der gamma alpha
umwandlung die körner neu bilden tritt
eine kornfeind ein und verleiht dem
gefüge eine homogene struktur
weich glühen
nicht jeder werkstoff muss darauf
ausgelegt sein hohen mechanischen
kräften stand zu halten in der fertigung
liegt der fokus bei der werkstoffauswahl
oftmals auf einer guten verformbarkeit
dies kann mit hilfe des so genannten
weich bruins erzielt werden
beim weich blühen werden unter teck
thiede stehle bis knapp unterhalb der ps
linie erwärmt so dass der zement gerade
noch nicht in austin zerfällt der
lamellen förmige zementiert hat nun
genügend zeit sich durch die
fusionsprozesse in die thermodynamische
günstigere gründliche reform umzuwandeln
es bildet sich aus dem streifen
zementiert des palace kugelförmiger
zementiert dieser wird auch als kugel
zementiert bezeichnet nachdem der zement
in die rundliche form zerfallen ist wird
der stahl langsam abgekühlt im gegensatz
zu und technoiden stellen werden überall
technoide stehle beim weich glühen dicht
oberhalb beziehungsweise pendelnd um die
psk linie erwärmt
group.com blühen
in der regel ist ein grobkörniges stahl
gefüge aufgrund der relativ niedrigen
zähigkeit werte und festigkeit werte
unerwünscht
vorteil eines größeren konz ist jedoch
die bessere zerspant barkeit die der
erhöhten sprödigkeit des grob korns
geschuldet ist vor allem für
kohlenstoffarme stele mit einem
kohlenstoffgehalt unter 0,3 prozent
bietet sich das so genannte grob korn
grün als alternative zum weiß blühen an
um die spahn barkeit entsprechend zu
verbessern
beim grob korn blühen wird der stahl im
bereich zwischen 950 grad celsius und
1100 grad celsius gekühlt bei diesen
hohen temperaturen können die
fusionsprozesse in ausreichendem maße
stattfinden so dass sich die atome an
den korngrenzen neu anlagern können und
diese somit zum wachsen bringen
triebkraft hierfür ist letztlich die
verringerung der oberflächen energie die
mit einem größeren korn einhergeht
anstatt mit vielen kleinen da die die
fusionsprozesse zeit benötigen muss je
nach dicke des werkstückes mehrere
stunden lang geblüht werden
die kristallisation glühen
das gefüge von einen gebogenen oder
tiefgezogenen werkstücken wird durch die
hohen umform kräfte stark verformt
hierdurch ändern sich auch die
werkstoffeigenschaften
bei gewalzten blechen kann dies zu einer
starken anisotropie durch die
langgestreckten kristalle führen die
auch als walts textur bezeichnet wird
eine solche wald textur birgt die gefahr
der rissbildung während eines verformung
prozesses ziel muss es deshalb sein die
verformten kristalle eines umgeformten
gefüges vor jedem mehrstufigen umform
prozess wieder in ihre ursprüngliche
form zu bringen
dies kann mit hilfe des sogenannten re
kristallisation screens erreicht werden
beim re kristallisationskern wird der
stahl unterhalb der psk linie im bereich
zwischen 550 grad celsius bis 700 grad
celsius geblüht es findet somit keine
gitter umwandlung stadt wie dies beim
normal blühen oder teilweise auch beim
weich glühen der fall ist obwohl auch
bei diesen beiden genannten verfahren
ebenfalls ein reh kristallisation effekt
einsetzt beim re kristallisationskern
können die korngrenzen durch die
fusionsprozesse wandern und die körner
sich somit neu bilden die verformten
körner nehmen ihre ursprüngliche gestalt
wieder an und der werkstoff erhält seine
verformbarkeit zurück
die fusions grün
beim erstarren von stellen mit hohem
regierungs konzentrationen kann es dazu
kommen dass sich die regierungs elemente
nicht homogen im gefüge beziehungsweise
in den einzelnen kristallen verteilen
solche konzentrations unterschiede
innerhalb der einzelnen kristalle werden
auch kristall weigerungen genannt
verbunden mit den unterschiedlichen
regierungs konzentrationen sind auch
unterschiedliche eigenschaften innerhalb
eines korns die das gefüge unter
umständen schwächen aus diesem grund
müssen konzentrations unterschiede
innerhalb eines gefüges durch eine
nachträgliche wärmebehandlung beseitigt
werden dies kann mit hilfe des so
genannten diffusions grüns geschehen
beim die fusions glühen wird der
starrlauf relativ hohe temperaturen im
bereich zwischen 1050 grad celsius und
1300 grad celsius geglüht
hierdurch wird sichergestellt dass die
die fusionsprozesse in ausreichendem
maße stattfinden können damit die atome
die teilweise relativ langen diffusions
wege zurücklegen können dennoch sind
hierfür in der regel mehrere stunden
blühzeit notwendig
spannungsarm blühen
wird ein stall ungleichmäßig erwärmt
oder abgekühlt wie beispielsweise beim
schweißen so können im inneren
spannungen entstehen die auch als eigen
spannungen bezeichnet werden solche
eigenspannungen können die festigkeit
des werkstücks herabsetzen des weiteren
können eigenspannungen bei einem
nachträglichen zerspanungs prozess auch
zum verzug des bauteils führen wenn sich
die eigenspannungen hierdurch plötzlich
lösen
deshalb wird es in manchen fällen
erforderlich entstandene eigenspannungen
im werkstück zu beseitigen dies wird
durch das sogenannte spannungsarm blühen
erreicht
beim spannungsarm blühen wird das
werkstück unterhalb der psk linie im
bereich zwischen 550 grad celsius und
650 grad celsius geblüht der effekt des
spannungsabbau beruht darauf dass die
festigkeit des erwärmten bauteils mit
höherer temperatur abnimmt
fällt die streck grenze genauer gesagt
die warm den grenze dabei unter den wert
der eigenspannungen so werden diese
durch plastische verformung abgebaut das
gefüge ändert sich dabei nicht sichtbar
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