Betrachtung und Messung von wärmebehandelten Metallen mit einem Digitalmikroskop

Was ist Wärmebehandlung?

Die Wärmebehandlung ist ein Verfahren, bei dem Metall erhitzt wird, bis es rot wird, und anschließend abgekühlt wird. Es handelt sich um eine Technik der Metallbearbeitung, bei der die Eigenschaften von Metallwerkstoffen durch Erhitzen und Abkühlen verbessert werden, ohne ihre Form zu verändern. Die Wärmebehandlung ist ein Metallbearbeitungsverfahren, wie das Schneiden und die plastische Verformung. Zu den Eigenschaften, die damit verändert werden können, gehören Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Stoßfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Bearbeitungseigenschaften und Kaltverformbarkeit.

Übliche Wärmebehandlungsmethoden

Abschrecken

Diese Wärmebehandlungsmethode dient zum Härten von Stahl. Normalerweise färben sich Stähle rot, wenn sie auf ca. 700°C erhitzt werden und sich ihre Kristallstrukturen und Eigenschaften verändern. Diese Eigenschaftsänderung wird als Umwandlung bezeichnet und die Temperatur, bei der die Änderung beginnt, heißt Umwandlungstemperatur. Das Abschrecken ist eine Wärmebehandlungsmethode, bei der die Eisenkristalle in Austenit umgewandelt werden. Dabei wird eine große Menge Kohlenstoff bei Temperaturen, die über der Umwandlungstemperatur liegen, gelöst (Mischkristall) und dann schnell mit Wasser oder Öl abgekühlt, um sie in sehr harte Kristalle, den Martensit, umzuwandeln.

Glühen

Bei dieser Wärmebehandlung wird die Korngröße des Stahls angepasst und der Stahl weicher gemacht. Das Metall wird auf eine Temperatur erhitzt, die etwa 50°C über dessen Umwandlungstemperatur liegt. Nachdem das Metall etwa eine Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten wurde, wird es langsam im Ofen abgekühlt. Diese Behandlung wird durchgeführt, um das Schneiden bei der Metallbearbeitung zu erleichtern.

Normalglühen

Durch diese Wärmebehandlung werden ungleiche Stahlgefüge so verändert, dass sie sich zum Schneiden und Pressen eignen. Die Kristallkörner werden kleiner und stärker, wenn sie auf eine Temperatur von etwa 50°C über der Umwandlungstemperatur erhitzt und dann an der Luft abgekühlt werden.

Anlassen

Diese Wärmebehandlung verringert die Härte von abgeschrecktem oder normalisiertem Stahl und erhöht dessen Zähigkeit. Der Stahl wird auf etwa 500°C erhitzt und dann abgekühlt. Dieser Prozess macht Stähle härter und widerstandsfähiger. Das Anlassen ist eine Wärmebehandlung, die die Festigkeit (Zähigkeit) wiederherstellt, indem das Gefüge von Martensit in ein Gefüge zurückgeführt wird, in dem feiner Ferrit und Zementit ausgefällt sind.

Grundlagen des Abschreckens und Anlassens

Eisen hat bei Raumtemperatur die Form eines kubisch-raumzentrierten Gitters, in dem sich die Atome an jedem Scheitelpunkt und in der Mitte des Würfels befinden.
Nach dem Abschrecken nimmt das Eisen die Form eines kubisch flächenzentrierten Gitters an, bei dem sich die Atome an jedem Scheitelpunkt und in den Zentren der Flächen des Würfels befinden, und der Kohlenstoff schmilzt in diese Form hinein.
Bei der raschen Abkühlung versucht Eisen, zu einem kubisch-raumzentrierten Gittergefüge zurückzukehren. Da jedoch bereits Kohlenstoff aufgenommen ist, verformt sich das Gefüge und härtet aus.

Abschrecken

Anlassen