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Exkurs zum Thema Wärmebehandlung.

Auf die richtige Wärme kommt es an.

Je nach individueller Anforderung werden verschiedene Wärmebehandlungsverfahren eingesetzt. Diese sorgen dafür, dass sich die Eigenschaften des Werkstoffes, wie etwa Festigkeit, Dehnbarkeit, Haltbarkeit verändern, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Je nach Zieldefinition werden unterschiedliche Aufheizgeschwindigkeiten, Haltezeiten, Haltetemperaturen und Abkühlungsbedingungen eingesetzt, um durch das Umlagern von Teilchen (Atome, Moleküle) die angestrebten Gefügeveränderungen im Werkstoff zu erreichen.

Durch Wärmebehandlungen im Vakuum oder unter Schutzgasen entstehen erstklassige, langlebige und hochwertige Werkstücke mit sauberen und blanken Oberflächen, die hohen Qualitätsstandards genügen.

VERGÜTEN​

Das Vergüten ist ein kombiniertes Wärmebehandlungsverfahren, bestehend aus Härten und anschließendem Anlassen. Hierbei sinken Härte und Zugfestigkeit des gehärteten Stahls ab. Gleichzeitig steigen Dehnbarkeit und Zähigkeit des Materials an. Besonders gut geeignet ist dieses Verfahren für Bauteile, die einer hohen Belastung ausgesetzt sind / dynamisch stark beansprucht werden und eine hohe Zähigkeit benötigen, wie etwa im Maschinen- und Apparatebau.

Vorteile
  • Hohe Zähigkeit und Zugfestigkeit zugleich
  • Optimale Kerbschlagzähigkeit
  • Gute Biegewechselfestigkeit
  • Vermeidung von Verzugs- oder Rissgefahr (durch kontrollierte Anlasstemperatur)

GLÜHEN

Glühverfahren zielen darauf ab, das bestehende Gefüge zu verändern und den Werkstoff besser umformen zu können oder durch ein besseres Gefüge zäher / spanbarer zu machen. Alle Glühvorgänge umfassen mindestens die drei Stationen: Anwärmen, Halten der Temperatur und Abkühlen. Die Anwärm- und Abkühltemperatur bzw. Geschwindigkeiten variieren je nach Werkstoff und gewünschtem Zweck. Bei hohen und komplexeren Anforderungen an den Werkstoff kann es nötig sein, die drei Phasen in Weitere zu unterteilen. Aufgrund unserer Expertise und unseres Know-hows wissen wir, welches Verfahren für welche Zielsetzung am besten geeignet ist.
Vorteile
  • Reduzierung der Be- und Verarbeitungsspannung
  • Verbesserung der mechanischen und magnetischen Eigenschaften
  • Einfachere spangebende Bearbeitung
  • Herstellen eines optimalen Gefüges zur Kaltumformung
  • Wiederherstellung der Zähigkeit
  • Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit
  • Optimale Maß- und Formbeständigkeit
  • Blanke Bauteile durch sauberen Prozess

Typischen Glühverfahren –

1. NORMALGLÜHEN
Ziel des Normalglühens ist es, ein feinkörniges oder gleichmäßiges Gefüge nach einer Vorbehandlung, wie z.B. Schweißen, Gießen, Härten oder Umformen wieder herzustellen. Je nach Kohlenstoffgehalt des Stahls liegt die Glühtemperatur hier bei ca. 800 °C bis 950 °C.
2. WEICHGLÜHEN
Durch das Weichglühen werden Stähle weicher gemacht, damit sie besser bearbeitet werden können. Die Temperaturen liegen hierbei knapp unterhalb der Umwandlungslinie bei 723 °C mit anschließendem langsamem Abkühlen. Dadurch entsteht im Werkstoff kugelförmiges Perlit, ein weicheres Gefüge, das eine optimale Verarbeitung bei spanloser Umformung und bei Zerspanung ermöglicht.
3. SPANNUNGSARMGLÜHEN
Das Spannungsarmglühen baut Eigenspannungen ab, die durch die durch mechanische Verformung oder Bearbeitung des Materials/Werkstückes (z.B. Kaltverformung, Gefügeumwandlung, ungleichmäßiges Abkühlen oder spanabhebende Bearbeitung) entstanden sind. Damit die übrigen Eigenschaften des Stahls, wie etwa die Festigkeit, erhalten bleiben, wird das Spannungsarmglühen in einem Temperaturbereich zwischen 500 und 650° C durchgeführt. Die Abkühlung erfolgt langsam, damit keine neuen Spannungen entstehen.
4. LÖSUNGSGLÜHEN (REKRISTALLISATIONSGLÜHEN)

Das Lösungsglühen wird in der Regel bei Austenitischen Stählen angewandt. (1.020 °C – 1.080 °C). Werkstoffe verfestigen sich durch Kaltverformung, wie z.B. durch Biegen. Gleichzeitig vermindert sich die Zähigkeit des Materials. Durch das Rekristallationsglühen wird die Verfestigung wieder rückgängig gemacht und das Gefüge weicher und formbarer. Bei Temperaturen knapp oberhalb der Rekristallisationstemperatur, wird das Wachsen neuer Körner angeregt. Gitterdefekte, die bei der Kaltumformung entstanden sind werden abgebaut. Der Werkstoff erhält die Struktur und Eigenschaften zurück, die er vor der Kaltverformung hatte.

 

5. DIFFUSIONSGLÜHEN

Diffusionsglühen ist ein langes Glühen (bis zu 50 Stunden) bei hohen Temperaturen zwischen 1.050 °C und 1.250 °C. Ziel ist es, Konzentrationsunterschiede (z.B. Kristallseigerungen) im Werkstück bzw. Gefügeheterogenitäten zu beseitigen oder zu verringern. Durch die hohen Temperaturen wird das Gefüge des Stahls derart durchlässig, dass sich beim Erkalten entstandene Seigerungen durch Diffusion wieder auflösen und ein gleichmäßig durchmischtes Gefüge entsteht.

6. MAGNETISCHES SCHLUSSGLÜHEN
Bei der Herstellung von weichmagnetischen Bauteilen kommt es durch spanabhebende und umformende Bearbeitung zur Schädigung der magnetischen Eigenschaften, die eine sichere Nutzung in magnetischen Systemen oftmals unmöglich macht. Um die magnetischen Eigenschaften zu optimieren, setzen wir das Magnetische Schlussglühen ein. Ziel hierbei ist es, ein einheitliches Atomgitter mit geringstmöglichen Verzerrungen zu erhalten und im Material einen homogenen magnetischen Zustand zu erreichen. Das Glühen erfolgt hier im Vakuum oder unter Schutz- sowie Reaktionsgasen. Durch spezielle Chargierverfahren kann es gelingen, dass “Verkleben” und “Verbiegen“ von Stanzteilen weitestgehend zu verhindern, was die Qualität und Ergebnisse des Schlussglühverfahrens noch erhöht. Zur Sicherheit sollten die Bauteile auf Ihre magnetischen Eigenschaften überprüft werden und weisen diese mit der Hc-Wertprüfung mit Koerzimat 1.095 z.B. vom Institut Dr. Förster nach. Bei Bedarf kann man auch eine Universalhärteprüfung durchführen lassen.

WÄRMEBEHANDLUNG VON NICHT-EISEN-METALLEN

Zur Wärmebehandlung von Nichteisen-Metallen, wie z.B. Kupfer und Aluminiumlegierungen werden je nach Bauteil und Anwendungsbereich, verschiedene Glühverfahren angewendet.
Vorteile

  • Verbesserung der mechanischen Bearbeitbarkeit

  • Durch das Hochtemperaturlöten besteht die Möglichkeit Kupferlegierungen mit Edelstählen hochfest zu verbinden, somit ist die Wärme-/elektrische Leitfähigkeit  weiterhin gewährleistet als auch die notwendige Festigkeit im Verschleiß/Kontaktbereich

Typischen Glühverfahren bei NICHT-EISEN-METALLEN

1. ALUMINIUMLEGIERUNGEN
Das Leichtgewicht Aluminium ist als Werkstoff auf dem Vormarsch und aufgrund seiner sehr guten technischen Eigenschaften aus dem Flugzeug- oder Fahrzeugbau nicht mehr wegzudenken. Aluminiumbauteile stehen für eine hohe Festigkeit bei geringer Dichte. Dadurch lassen sich enorme Energie- und Kosteneinsparungen realisieren. Durch spezielle Wärmebehandlungsverfahren werden die mechanische Bearbeitbarkeit von Aluminiumlegierungen positiv beeinflusst. Auch tiefgezogene Aluminiumbauteile können Spannungsfrei geglüht werden, um eine weitere Verformbarkeit zu gewährleisten.
2. KUPFERLEGIERUNGEN
Kupfer zeichnet sich durch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und eine sehr hohe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität aus. Es verfügt über eine mittlere Festigkeit und lässt sich gut umformen. Die Eigenschaften des reinen Kupfers sind jedoch für zahlreiche industrielle Anwendungen nicht ausreichend. Durch eine Verbindung mit anderen Elementen können sie aber deutlich optimiert werden. Meistens ist nur ein geringes „Zulegieren“ nötig, um z.B. die Festigkeit oder Zerspanbarkeit zu verändern. Bei diesen verschiedenen Legierungen können je nach Anspruch z.B. folgende
WERKSTOFFE

KUPFER UND SILBER-
LEGIERTES KUPFER

VERFAHREN

SPANNUNGSARMGLÜHEN

WEICHGLÜHEN

GLÜHTEMPERATUREN
WERKSTOFFE
MESSING (CuZn)
VERFAHREN

SPANNUNGSARMGLÜHEN

WEICHGLÜHEN

HOMOGENISIEREN

GLÜHTEMPERATUREN
WERKSTOFFE

BRONZE (CuSn), KNETWERKSTOFFE

VERFAHREN

SPANNUNGSARMGLÜHEN

WEICHGLÜHEN

HOMOGENISIEREN

GLÜHTEMPERATUREN
WERKSTOFFE

BRONZE, GUSSWERKSTOFFE

VERFAHREN

SPANNUNGSARMGLÜHEN

WEICHGLÜHEN

GLÜHTEMPERATUREN
WERKSTOFFE

NEUSILBER (CuNiZn)

VERFAHREN

SPANNUNGSARMGLÜHEN

WEICHGLÜHEN

GLÜHTEMPERATUREN
WERKSTOFFE

CUAL-LEGIERUNGEN (AL-BRONZE)

VERFAHREN

SPANNUNGSARMGLÜHEN

WEICHGLÜHEN

GLÜHTEMPERATUREN
WERKSTOFFE
CUNI-LEGIERUNGEN
VERFAHREN

SPANNUNGSARMGLÜHEN

WEICHGLÜHEN

GLÜHTEMPERATUREN

ALTERN

Unter Altern versteht man die Änderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Werkstoffes. Die natürliche Alterung erfolgt über einen längeren Zeitraum.
Durch Wärmebehandlung kann dieser Prozess jedoch beschleunigt werden. Man spricht dann von einer künstlichen Alterung. Ziel dieses Verfahrens ist es, den Werkstoff durch Erwärmen auf mäßiger Temperatur in einen Zustand zu versetzen, der nicht mehr veränderbar ist.

Das künstliche Altern wird oft bei Bauteilen angewendet, die zwar nach dem Verarbeitungsprozess (z.B. Zerspanung) die gewünschte Maßhaltigkeit haben, bei denen jedoch ein Bauteilverzug durch den natürlichen Alterungsprozess nur in sehr geringem Maße toleriert werden kann.

Vorteile
  • Beschleunigung von Gefüge- und Eigenschaftsveränderungen zum Zwecke der maßlichen Stabilisierung im Einsatz von eng tolerierten Bauteilen
  • Verhinderung von Bauteilverzug oder anderen altersbedingten Prozessen

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