Wärmebehandlung Flashcards
Welche Verarbeitungseigenschaften können durch Wärmebehandlung verbessert werden?
Zerspanbarkeit
Umformbarkeit
Welche Gebrauchseigenschaften können durch Wärmebehandlung verbessert werden?
Härte
Zähigkeit
Festigkeit
Verschleißwiderstand
Wahr oder falsch?
Wärmebehandlung kann zum Zweck der Verfestigung oder zur Entfestigung (Glühen, Anlassen,….) durchgeführt werden.
Wahr
Worum geht es bei der Verfestigung?
Umwandlung zu Martensit
Um welches Verfahren handelt es sich?
Ziele:
- Beseitigung oder Reduzierung der Werkstoffvorgeschichte durch vollständige oder teilweise Umkristallisation
- Feinkörnigkeit und homogeneres Gefüge
- Zähe Stähle
Normalisieren
Um welches Verfahren handelt es sich?
Methode:
- Glühung (> 30 min) und Luftabkühlung
- untereutektoide Stähle: 30-50 K > A3
- übereutektoide Stähle: 30-50 K > A1
Normalisieren
Normalisieren
Bei welchen Temperaturen werden unter- und übereutektiode Stähle geglüht?
untereutektoide Stähle: 30-50 K > A3
übereutektoide Stähle: 30-50 K > A1
(selten: 30-50 K > Acm; Gefahr Grobkornbildung)
vgl. Folie 5
Normalisieren Perlit
vgl. Folie 7
vgl. Folie 7
Um welches Verfahren handelt es sich?
Ziele:
- Umwandlung des lamellaren oder Korngrenzenzementits in kugeligen Zementit
- gute Verform- oder gute Zerspanbarkeit
Weichglühen
Um welches Verfahren handelt es sich?
Methode:
Glühung: lange Glühdauern
- untereutektoide Stähle: unterhalb A1
- übereutektoide Stähle: pendeln um A1
Weichglühen
Einformen von Perlit beim Weichglühen
Folie 10
vgl. Folie 10
Um welches Verfahren handelt es sich?
Ziel:
Erzeugung eines überwiegend martensitischen Gefügezustands
Härten
Um welches Verfahren handelt es sich?
Methode:
- Vollständige oder teilweise Austenitisierung bei TA
- und Abkühlung (abschrecken) mit v > vkrit auf T < MS
(Abkühlgeschwindigkeit min. krit und Temperatur muss unterhalb der Martensitstarttemperatur fallen)
Härten
Härten
Wo liegen die Austenitierungstemperaturen für untereutektoide Stähle? Welches Gefüge entsteht nach dem abschrecken?
untereutektoide Stähle: TA = 30 – 50 °C > A3
Gefüge: Martensit und (für 0,5 < cC < 0,8 [Ma.-%]) Restaustenit
Härten
Wo liegen die Austenitierungstemperaturen für übereutektoide Stähle? Welches Gefüge entsteht nach dem abschrecken?
übereutektoide Stähle: TA = 30 – 50 °C > A1
Gefüge: Martensit, Eisencarbid, Mischcarbid, Restaustenit Durch Temperaturwahl --> feinkörnigererMartensit --> geringerer Restaustenitanteil
Wahr oder falsch?
Es kann immer Martensit im gesamten Bauteil erzeugt werden.
Falsch!
Bauteilgeometrie, Legierungsbestandteile und das Abschreckmedium haben Einfluss auf die erreichbare und die kritische Abkühlgeschwindigkeit und damit auf die Bildung von Martensit.
Die Fähigkeit von Stahl, eine vollständig martensitische Struktur in dem gesamten Bauteil bilden, nennt man “…” .
“Durchhärtbarkeit oder Einhärtbarkeit”
Die maximal erreichbare Härte wird durch den Begriff der “…” beschrieben. “…” wird durch den Martensitgehalt bestimmt und ist damit vom C-Gehalt abhängig.
“Aufhärtbarkeit”
Welche Einflussfaktoren auf die Einhärtbarkeit von Stahl kennst du?
Abschreckmedium (Luft: langsame Abkühlung --> geringe Härte Öl: moderate Abkühlung --> mittlere Härte Wasser: schnelle Abkühlung --> hohe Härte)
Teilegeometrie
Legierungsgehalt
Einfluss der Geometrie auf die Einhärtbarkeit von Stahl
Wenn das Oberflächen-/Volumen-Verhältnis steigt, “…” die Abkühlrate und “…” die Härte.
“steigt”
“steigt”
Einfluss von Legierungselementen (und Abschreckmedium) auf die Einhärtbarkeit von Stahl
Zugabe von Legierungselementen “…” den Diffusionsprozess, dadurch bildet sich “…” Martensit (= “…” kritische Abkühlgeschwindigkeit).
“verlangsamt”
“leichter”
“geringere”
Um welches Verfahren handelt es sich?
Ziel:
Gezielte Erzeugung von dispers verteilten Carbidausscheidungen in einer ferritischen Matrix, die günstige mechanische Eigenschaften aufweisen.
Vergüten
Um welches Verfahren handelt es sich?
Methode:
Härten und dann Anlassen auf Temperaturen zwischen 250 und 650 °C für 1-2h
Vergüten
Abb. Temperatur-Zeit-Verlauf beim Anlassvergüten
vgl. Folie 23
Wahr oder falsch?
Beim Vergüten ist das Ergebnis stärker von der Zeit als von der Temperatur abhängig.
Falsch!
Beim Vergüten ist das Ergebnis stärker von der Temperatur als von der Zeit abhängig.
Wahr oder falsch?
Vergüten ist ein diffusionsgesteuerter Prozess.
Wahr
Abb. Veränderung der mechanischen Eigenschaften durch Anlassen
vgl. Folie 28
Abb. Einfluss carbid-bildender Legierungselemente auf das Anlassverhalten von Stählen
vgl. Folie 29
Randschichthärten - Wahr oder falsch?
Auch nicht härtbare Stähle (niedriglegiert) sind mittels
Aufkohlung der Randschicht (–> Einsatzhärten)
verbesserfähig.
Wahr
Randschichthärten - Wahr oder falsch?
Beim Randschichthärten ist keine besonders schnelle Abkühlung notwendig.
Falsch
Beim Randschichthärten ist EINE besonders schnelle Abkühlung notwendig.
Worum geht es?
Einbringung von Stickstoff oder Bor in den Rand des Bauteils–> Nitrieren oder
Borieren (Bildung harter Verbindungsphasen)
Randschichthärten
Um welches Verfahren handelt es sich?
Ziel:
Erzeugung einer harten, überwiegend martensitischen Randschicht bei Stählen mit relativ kleinen C-Gehalten (–> 0,2 Ma.-%)
Randschichthärten, genau Einsatzhärten
Um welches Verfahren handelt es sich?
Methode:
Aufkohlen oberflächennaher Werkstoffbereiche auf ca. 0,8 Ma.-% C durch Glühung in C-abgebender Atmosphäre bei ca. 900°C und abschrecken (Härten)
Randschichthärten, genau Einsatzhärten
Worin unterscheidet man beim Einsatzhärten beim Randschichthärten?
Direkthärtung:
Abschrecken von Aufkohlungstemperatur
Einfachhärtung:
Abschrecken von einer dem Rand-C-Gehalt entsprechenden oder anderen Härtungstemperatur
Doppelhärtung:
Abschrecken von einer dem Kern-C-Gehalt entsprechenden Härtungstemperatur und anschließend von einer dem Rand-C-Gehalt entsprechenden Härtungstemperatur
Um welches Verfahren handelt es sich?
Ziel:
Erzeugung harter Randschichten bei Stählen mit Legierungselementen, die zur Nitridbildung neigen
Randschichthärten, genau Nitrieren
Um welches Verfahren handelt es sich?
Methode:
- Aufstickung oberflächennaher Werkstoffbereiche auf ca. 0,1 Ma.-% N durch Glühung in N-abgebender Atmosphäre bei ca. 550 – 600 °C
- Ablöschen (kein Abschrecken)
–> Verbindungsbildung führt zur Ausbildung einer harten
Schicht!

Randschichthärten, genau Nitrieren
Abb. Struktureller Aufbau einer Nitrierschicht
vgl. Folie 37
- Verbindungsschicht
- Diffusionszone
- Grundwerkstoff
Ordne nach der Härte
Feinstreifiger Perlit
Martensit
Angelassener Martensit
(absteigend)
Martensit
Angelassener Martensit
Feinstreifiger Perlit
Worum geht es?
Bei hohen Temperaturen, die auch zur Grobkornbildung führen, werden Werkstücke wärmebehandelt, die “…” werden sollen. Das geschieht häufig um Seigerungen zu beseitigen. Sie stellen Konzentrationsunterschiede dar, bei hohen Temperaturen und langen Behandlungszeiten können gute Resultate erzielt werden.
Diffusionsglühen
“diffusionsgeglüht”
Worum geht es?
Dieses Verfahren wird bei Temperaturen unter PSK (A1) angewandt. Mit diesem Verfahren können Eigenspannungen, die durch ungleichmäßige Temperatureinflüsse oder mechanische Beanspruchungen entstanden sind, reduziert werden. Eigenspannungen können gewollt sein, weil sie die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs erhöhen können (Druckeigenspannungen). Nicht gezielt eingestellt können sie zu Verzug führen oder die Rissbildung unterstützen.
Bei diesem Verfahren wird das Gefüge nicht beeinflusst. Die Behandlung erfolgt unterhalb von PSK. Wichtig ist, dass das gesamte Werkstück die gleiche Temperatur erreicht, weil sonst nach dem Abkühlen wieder Eigenspannungen resultieren.
Spannungsarmglühen
Bei hohen Temperaturen, die auch zur Grobkornbildung führen, werden Werkstücke wärmebehandelt, die “…” werden sollen. Das geschieht häufig um Seigerungen zu beseitigen. Sie stellen Konzentrationsunterschiede dar, bei hohen Temperaturen und langen Behandlungszeiten können gute Resultate erzielt werden.
“diffusionsgeglüht”
(…) Das bei diesem Vorgang entstehende Grobkorn sollte mit “…” nachbehandelt werden.
“Normalglühen”
Das “…”, wird bei Guss- und Schmiedeteilen eingesetzt, die nach der Wärmebehandlung eine unkontrollierte Abkühlung erfahren haben und häufig ein grobes Korn besitzen. Das Ziel ist, ein Gefüge einzustellen, das feinkörnig ist und dessen Kristallite etwa gleich groß sind, das “normale” Gefüge. Bei diesem Vorgang stellt sich ein Gefüge ein, dessen Eigenschaften relativ unabhängig von seiner Vorgeschichte sind. “…” wird, wie in Bild 1 erkennbar, abhängig vom C-Gehalt. Untereutektoider Stahl wird über die Linie GS (A3) erhitzt, übereutektoider Stahl über SK.
“Normalisieren, auch Normalglühen genannt”
“Normalgeglüht”
An die Stelle des Normalglühens tritt für übereutektoide Stähle das “…”.
“Weichglühen”
Worum geht es?
Ein weiches Gefüge lässt sich einstellen, indem der Zementit im Perlit aufgelockert wird. Der Zementit ist eine Hartphase (intermetallische Phase).
Übereutektoide (überperlitische) Stähle werden pendelnd um PSK erhitzt.
Untereutektoide Stähle werden für mehrere Stunden unterhalb PSK gehalten.
Weichglühen
Dieses Verfahren wird bei Temperaturen unter PSK (A1) angewandt. Mit diesem Verfahren können Eigenspannungen, die durch ungleichmäßige Temperatureinflüsse oder mechanische Beanspruchungen entstanden sind, reduziert werden. Eigenspannungen können gewollt sein, weil sie die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs erhöhen können (Druckeigenspannungen). Nicht gezielt eingestellt können sie zu Verzug führen oder die Rissbildung unterstützen.
Spannungsarmglühen
Der Wärmebehandlungsablauf des “…” setzt sich aus Austenitisieren und nachfolgendem Abschrecken des Bauteiles zusammen. Das Austenitisieren hat die Auflösung der spröden Zweitphase Fe3C (Zementit) zum Ziel. Hierfür werden wegen der hohen C-Löslichkeit des γ-Gitters Temperaturen im Existenzbereich der γ-Phase gewählt. Bild 7 gibt die üblichen Austenitisierungstemperaturen mit 30 °C bis 50 °C über Ac3 für untereutektoide, und 30 °C bis 50 °C über Ac1 für eutektoide bzw. übereutektoide Stähle wieder. Höhere Austenitisierungstemperaturen sind wegen der Gefahr der Grobkornbildung nicht sinnvoll. Bei eutektoiden und übereutektoiden Stählen wird bewusst auf eine vollständige Austenitisierung verzichtet, um zu hohe Restaustenitgehalte nach dem “…” zu vermeiden.
“Härtens”
“Härten”
Worum geht es?
Die Zähigkeit steigt zu Lasten der Festigkeit und Härte.
Vergüten = Härten + Anlassen
