WärmebehandlungWärmebehandlung

1)Härten1)Härten

2)Glühen2)Glühen

3)Anlassen3)Anlassen

HärtenHärten Def.:Def.: Härten ist die Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Stahl, die Härten ist die Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Stahl, die

durch Erhitzen des Materials mit darauf folgender Abkühlung durch Erhitzen des Materials mit darauf folgender Abkühlung durchgeführt wird. Härte ist die Gegenkraft eines Bauteils die der durchgeführt wird. Härte ist die Gegenkraft eines Bauteils die der Kraft eines eindringenden Werkstückes entgegenwirkt. Kraft eines eindringenden Werkstückes entgegenwirkt.

Arbeitsschritte:Arbeitsschritte:

1) Erhitzen: Der Stahl wird langsam erhitzt. 1) Erhitzen: Der Stahl wird langsam erhitzt.

2) Temperatur halten: Das Werkstück muss auf Arbeitstemperatur 2) Temperatur halten: Das Werkstück muss auf Arbeitstemperatur gehalten werden.gehalten werden.

3) Abschrecken: Das Bauteil wird entweder an der Luft in Wasser 3) Abschrecken: Das Bauteil wird entweder an der Luft in Wasser oder in Öl abgeschreckt.oder in Öl abgeschreckt.

Temperatur-Zeit-DiagrammTemperatur-Zeit-Diagramm

HärtungsverfahrenHärtungsverfahren Umwandlungshärtung:Umwandlungshärtung:

- Eine der wichtigsten Härtungsverfahren- Eine der wichtigsten Härtungsverfahren

- Werkstoff wird solange erhitzt bis sich Ferrit in Austenit umwandelt- Werkstoff wird solange erhitzt bis sich Ferrit in Austenit umwandelt

- Anschließendes Abschrecken nach Umwandlung- Anschließendes Abschrecken nach Umwandlung

Ausscheidungshärtung:Ausscheidungshärtung:

- Fremdatome werden beim Abschrecken ausgeschieden- Fremdatome werden beim Abschrecken ausgeschieden

- Kristallgitter verspannt sich- Kristallgitter verspannt sich

Kaltverfestigung:Kaltverfestigung:- Erhöhung der Versetzungsdichte- Erhöhung der Versetzungsdichte

- Behinderung der Gleitvorgänge- Behinderung der Gleitvorgänge

Chemische VeränderungenChemische Veränderungen

Veränderung beim Erhitzen:Veränderung beim Erhitzen:- Kubisch-raumzentriertes Ferritgitter ändert sich in ein kubisch-- Kubisch-raumzentriertes Ferritgitter ändert sich in ein kubisch-flächenzentriertes Austenitgitter.flächenzentriertes Austenitgitter.- Kohlenstoffteilchen füllen Freiräume im Gitter- Kohlenstoffteilchen füllen Freiräume im Gitter

Veränderung beim Abkühlen an der LuftVeränderung beim Abkühlen an der Luft- Werkstoff wird nicht gehärtet- Werkstoff wird nicht gehärtet- Kohlenstoffteilchen wandern wieder aus dem Austenitgitter- Kohlenstoffteilchen wandern wieder aus dem Austenitgitter

Veränderung beim AbschreckenVeränderung beim Abschrecken- Durch Abschrecken verhindert man dass sich das Kohlenstoffteilchen aus - Durch Abschrecken verhindert man dass sich das Kohlenstoffteilchen aus dem Austenitgitter abspaltet dem Austenitgitter abspaltet - Wegen dem zusätzlichen Kohlenstoffatoms wird das Gitter stark verzerrt- Wegen dem zusätzlichen Kohlenstoffatoms wird das Gitter stark verzerrt- Es entsteht Martensit- Es entsteht Martensit

MartensitMartensit

Hartes und sprödes GewebeHartes und sprödes Gewebe Ausreichender Kohlenstoffgehalt wird benötigtAusreichender Kohlenstoffgehalt wird benötigt Härten ist unter einem Kohlenstoffgehalt von Härten ist unter einem Kohlenstoffgehalt von

0,2% nicht mehr möglich.0,2% nicht mehr möglich.

X. AnlassenX. Anlassen

X.1 Was passiert beim Anlassen?X.1 Was passiert beim Anlassen?

Härte im Austausch durch ZähigkeitHärte im Austausch durch Zähigkeit

Spannungen werden abgebautSpannungen werden abgebaut

X.1.1 Temperatur und ZeitX.1.1 Temperatur und Zeit

Kurzzeitig mit hoher TemperaturKurzzeitig mit hoher Temperatur = Über lange Zeit mit niedriger Temperatur= Über lange Zeit mit niedriger Temperatur

Die wichtigsten Parameter sind Zeit und Die wichtigsten Parameter sind Zeit und TemperaturTemperatur

In der Praxis sind Temperaturen zwischen 300 In der Praxis sind Temperaturen zwischen 300 und 550 °C gebräuchlich und 550 °C gebräuchlich

Beträgt die Temperatur Beträgt die Temperatur 723 °C zersetzt sich 723 °C zersetzt sich Austenit meist zu reinem Perlit, Ferrit und Perlit Austenit meist zu reinem Perlit, Ferrit und Perlit

oder Zementit und Perlitoder Zementit und Perlit

X.1.2 Hollomon-Jaffe-Parameter X.1.2 Hollomon-Jaffe-Parameter

T in °C ist die Temperatur, auf die das Metall angelassen wird

C in °C ist die Werkstoffsabhängige Temperatur

t in h (Stunden) ist die Zeit, in der das Metall angelassen wird

HP ohne Wert mit einem Ergebnis von 15 bis 21

X.1.3 X.1.3 3 Möglichkeiten der Wärmenutzung3 Möglichkeiten der Wärmenutzung

Restwärmenutzung: Nutzung der Restwärmenutzung: Nutzung der WerkstücksrestkerntemperaturWerkstücksrestkerntemperatur

Neuerwärmung: Erhitzen auf Neuerwärmung: Erhitzen auf Anlasstemperatur im Anlass-SalzbadAnlasstemperatur im Anlass-Salzbad

Neuerwärmung: Erhitzen auf Neuerwärmung: Erhitzen auf Anlasstemperatur im HärteofenAnlasstemperatur im Härteofen

X.2 4 AnlassstufenX.2 4 Anlassstufen

X.2.1 Temperaturen unter 80 °CX.2.1 Temperaturen unter 80 °C

Verballungen von Kohlenstoffatomen - als Vorstufe Verballungen von Kohlenstoffatomen - als Vorstufe der Abspaltung - treten in Folge von Segregation der der Abspaltung - treten in Folge von Segregation der C-Atome an den Fehlern im Gitternetz des Metalls C-Atome an den Fehlern im Gitternetz des Metalls auf.auf.

Beispiel: Segregation der Wahrscheinlichkeit in Bayern durch Zecken an FSME zu erkranken.

Segregation leistet einem bestimmten Prinzip folge: In diesem Fall, Ausbreitung der FSME durch Zecken.

X.2.2 Von 80 °C bis 160 °C X.2.2 Von 80 °C bis 160 °C (1. Anlassstufe) (1. Anlassstufe)

Was ist Martensit?Was ist Martensit?Martensit entsteht durch:Martensit entsteht durch:Abkühlung von Metall auf eine niedrige Abkühlung von Metall auf eine niedrige HärtetemperaturHärtetemperatur

Gemeinsame, winkelbeständige und gleichzeitige Gemeinsame, winkelbeständige und gleichzeitige Streckung von Atomen von einem kubisch-Streckung von Atomen von einem kubisch-flächigen Ursprungszustand in den tetragonal-flächigen Ursprungszustand in den tetragonal-raumzentrieren Martensitzustandraumzentrieren Martensitzustand

Ist spröde und sehr hartIst spröde und sehr hart

Mindest und MaximaltemperaturMindest und Maximaltemperatur

MMSS:: Mindesttemperatur Mindesttemperatur MMSS (S = Start) (S = Start) beim Abkühlen, die es beim Abkühlen, die es mindestenmindesten braucht braucht um Martensit zu erhaltenum Martensit zu erhalten

MMFF:: Maximaltemperatur Maximaltemperatur MMFF (F = Finish), (F = Finish), nach der Abkühlung, ab der sich Martensit nach der Abkühlung, ab der sich Martensit nichtnicht weiter in den tetragonalen Zustand weiter in den tetragonalen Zustand verzieht und damit seinen Anteil im Metall verzieht und damit seinen Anteil im Metall weiter vergrößert.weiter vergrößert.

Umwandlung von Austenitplatten in Umwandlung von Austenitplatten in Martensit-TetraederMartensit-Tetraeder

Umwandlung von

Austenit in Martensit

Kubisch-flächenzentriertes Austenit verdichtet sich zu tetraederfömig-raumzentrierten Martensit

kubisch-flächenzentriert

kubisch-raumzentriet

tetragonal-raumzentriert

Martensit ist sehr spröde - weil sehr hart -Martensit ist sehr spröde - weil sehr hart -deshalb wird es erhitzt, damit das Metall bei deshalb wird es erhitzt, damit das Metall bei plastischer Verformung nicht bröckelt.plastischer Verformung nicht bröckelt.

Deshalb wird es etwas Deshalb wird es etwas erhitzterhitzt um die um die Martensitstruktur in eine stabilere, aber Martensitstruktur in eine stabilere, aber weniger Harte Form zu wandeln.weniger Harte Form zu wandeln.

Weshalb wird das martensitgehärtete Metall erhitzt?

Von 80 °C bis 160 °C Von 80 °C bis 160 °C

Kohlenstoffgehalt > 0,2 %Kohlenstoffgehalt > 0,2 %

Martensit teilt sich auf in Martensit teilt sich auf in -Carbid -Carbid Martensite und Martensite und -Carbide-Carbide

Kohlenstoffgehalt < 0,2 %Kohlenstoffgehalt < 0,2 %

Es bilden sich keine Es bilden sich keine -Carbide -Carbide

X.2.3 Von 200 °C bis 320 °C X.2.3 Von 200 °C bis 320 °C (2. Anlassstufe)(2. Anlassstufe)

Bei niedrig legierten Stählen zwischen 200 Bei niedrig legierten Stählen zwischen 200 und 375 °Cund 375 °C

Das restliche Austenit zerfällt zu Ferrit und Das restliche Austenit zerfällt zu Ferrit und zu Carbidenzu Carbiden

X.2.4 Von 320 °C bis 520 °C X.2.4 Von 320 °C bis 520 °C (3. Anlassstufe)(3. Anlassstufe)

Gleichgewicht von Zementit und Ferrit sorgt Gleichgewicht von Zementit und Ferrit sorgt für eine niedrigere Härtefür eine niedrigere Härte

X.2.5 Temperaturen über 500 °C X.2.5 Temperaturen über 500 °C

Die Zementteilchen formen sich ein und Die Zementteilchen formen sich ein und verballenverballen

X.2.6 Temperaturen über 450 bisX.2.6 Temperaturen über 450 bis550 °C (4. Anlassstufe)550 °C (4. Anlassstufe)(Sondercarbitbildner)(Sondercarbitbildner)

Legierte Stähle scheiden Legierungscarbide Legierte Stähle scheiden Legierungscarbide aus, welche dem Stahl eine besonders aus, welche dem Stahl eine besonders stabile Sonderhärte verleihenstabile Sonderhärte verleihen

EndeEnde

Vielen Dank für Euere AufmerksamkeitVielen Dank für Euere Aufmerksamkeit

Schanzer MichaelSchanzer Michael

Reis AndreasReis Andreas

Freund DavidFreund David

Simmerl MaximilianSimmerl Maximilian

Schröpf Schröpf FranzFranz