Wärmebehandlung von Metall

Im Allgemeinen stellen Industriekomponenten Anforderungen an die Festigkeit und verschiedene Eigenschaften der Teile. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Militärindustrie gelten sehr strenge Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Komponenten. Daher ist die Wärmebehandlung nach dem Metalldruck ein wesentlicher Schritt.

Vor der Wärmebehandlung sind jedoch noch einige wichtige Vorbereitungen zu treffen. Beim Drucken werden die Teile mit einer großen Menge Pulver bedeckt. Bevor Sie die Teile herausnehmen und in den Wärmebehandlungsofen legen, versuchen Sie, das an den Teilen anhaftende Pulver so weit wie möglich zu entfernen. Erstens werden dadurch Materialkosten eingespart. Zweitens: Wenn das Teil über eine interne Strömungskanalstruktur verfügt und der Strömungskanal zu eng ist, kann es zu einer Verstopfung des Strömungskanals kommen, wenn das Pulver nicht gereinigt wird.

Bei der Wärmebehandlung werden feste Metalle oder Legierungen auf geeignete Weise erhitzt, isoliert und abgekühlt, um die gewünschte Mikrostruktur zu erhalten. Der Prozess der Wärmebehandlung erfolgt also in drei Schritten: Erhitzen, Isolieren und Abkühlen. Unabhängig von der Art der Wärmebehandlung ist sie in drei Stufen unterteilt, mit Unterschieden in der Heiztemperatur, der Haltezeit und der Abkühlgeschwindigkeit.

Das Charakteristikum des Wärmebehandlungsprozesses besteht darin, dass er die Außenabmessungen von Metallteilen nicht verändert, sondern nur die innere Struktur des Materials und die Leistung der Teile.

Zu den üblichen Wärmebehandlungen gehören Glühen, Normalisieren, Abschrecken und Anlassen. Im Folgenden wird beispielhaft auf Stahl eingegangen:

Der Zweck der Wärmebehandlung von Stahl besteht darin, bestimmte Mängel in der Mikrostruktur des Materials zu beseitigen und, was noch wichtiger ist, die Leistung des Stahls zu verbessern und zu steigern und so sein Potenzial voll auszuschöpfen. Dies ist von großer Bedeutung für die Verbesserung der Produktqualität und die Verlängerung der Lebensdauer.

1、Glühen

Glühen ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem ein Metall- oder Legierungswerkstück auf eine geeignete Temperatur (über oder unter der kritischen Temperatur, also der Temperatur, bei der das Material eine Strukturumwandlung erfährt) erhitzt, über einen bestimmten Zeitraum gehalten und dann erhitzt wird langsam abgekühlt (d. h. im Ofen abgekühlt oder in einem Medium mit schlechter Wärmeleitfähigkeit vergraben). Die Merkmale des Glühprozesses sind eine lange Haltezeit, eine langsame Abkühlung und die Fähigkeit, eine ausgewogene Mikrostruktur zu erhalten.

Der Hauptzweck des Stahlglühens besteht darin, die Struktur zu verfeinern, die Leistung zu verbessern, die Härte zu verringern und die Schneidbearbeitung zu erleichtern. Beseitigen Sie inneren Stress; Verbessern Sie die Zähigkeit und stabilisieren Sie die Abmessungen. Sorgen Sie für eine einheitliche Struktur und Zusammensetzung des Stahls. Es kann auch verwendet werden, um die Organisation auf zukünftige Wärmebehandlungsprozesse vorzubereiten. Abhängig vom Zweck des Glühens gibt es verschiedene Arten des Glühens, z. B. das vollständige Glühen, das Sphäroidisierungsglühen und das Spannungsarmglühen.

Gussteile, Schmiedestücke und geschweißte Teile werden während des Herstellungsprozesses häufig geglüht, um zukünftiges Schneiden oder die Vorbereitung zum Abschrecken zu erleichtern.

 

2、 Normalisierung

Der Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stahlteile auf 30–50 °C über der kritischen Temperatur erhitzt, über einen angemessenen Zeitraum gehalten und an ruhender Luft abgekühlt werden, wird als Normalisieren bezeichnet. Der Hauptzweck des Normalisierens besteht darin, die Struktur zu verfeinern, die Eigenschaften von Stahl zu verbessern und eine Struktur nahe dem Gleichgewicht zu erhalten.

 

Der Hauptunterschied zwischen Normalisierungs- und Glühprozessen besteht darin, dass die Abkühlgeschwindigkeit beim Normalisieren etwas schneller ist, sodass der Produktionszyklus der normalisierenden Wärmebehandlung kürzer ist. Wenn Glühen und Normalisieren die Leistungsanforderungen der Teile erfüllen können, wird empfohlen, so viel Normalisieren wie möglich zu verwenden. Die meisten Stahlknüppel mit mittlerem und niedrigem Kohlenstoffgehalt werden im Allgemeinen einer normalisierenden Wärmebehandlung unterzogen. Glühen wird üblicherweise für allgemeine Knüppel aus legiertem Stahl verwendet. Wenn Normalisieren verwendet wird, ist die Härte nach dem Normalisieren aufgrund der schnellen Abkühlgeschwindigkeit höher, was der Schneidbearbeitung nicht förderlich ist.

 

3. Abschrecken

Der Wärmebehandlungsprozess besteht darin, Stahlteile auf eine bestimmte Temperatur über dem kritischen Punkt zu erhitzen (die Abschrecktemperatur von 45-Stahl beträgt 840–860 °C, die Abschrecktemperatur von Kohlenstoff-Werkzeugstahl beträgt 760–780 °C), das Halten über einen bestimmten Zeitraum und Das anschließende Abkühlen mit einer geeigneten Geschwindigkeit, um eine martensitische oder bainitische Struktur zu erhalten, wird als Abschrecken bezeichnet.

Der Hauptunterschied zwischen der Abschreck-, Glüh- und Normalisierungsbehandlung hinsichtlich des Prozesses ist die schnelle Abkühlgeschwindigkeit, die darauf abzielt, eine martensitische Struktur zu erhalten. Das heißt, um eine martensitische Struktur zu erhalten, muss die Abkühlgeschwindigkeit des Stahls größer als seine kritische Geschwindigkeit sein. Die kritische Geschwindigkeit bezieht sich auf die minimale Abkühlgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um eine martensitische Struktur zu erhalten. Die kritische Abkühlgeschwindigkeit variiert je nach Stahlsorte, wobei Kohlenstoffstahl im Allgemeinen eine höhere kritische Abkühlgeschwindigkeit aufweist als legierter Stahl. Daher muss Kohlenstoffstahl nach dem Erhitzen in Wasser abgekühlt werden, während legierter Stahl in Öl abgekühlt werden muss. Wenn die Abkühlgeschwindigkeit unter der kritischen Abkühlgeschwindigkeit liegt, kann kein martensitisches Gefüge erhalten werden. Wenn die Abkühlgeschwindigkeit jedoch zu schnell ist, erhöht sich die innere Spannung im Stahl, was zu Verformungen und sogar Rissen im Stahlbauteil führt.

 

4、 Temperieren

Der Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stahlteile abgeschreckt, auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur erhitzt, für einen bestimmten Zeitraum gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt werden, wird Anlassen genannt.

Abgeschreckte Stahlteile können in der Regel nicht direkt verwendet werden und müssen vor der Verwendung angelassen werden. Aufgrund der hohen Härte und Sprödigkeit von vergütetem Stahl führt der direkte Einsatz häufig zu Sprödbruch. Durch Anlassen können innere Spannungen beseitigt oder verringert, die Sprödigkeit verringert und die Zähigkeit verbessert werden. Andererseits können die mechanischen Eigenschaften von vergütetem Stahl angepasst werden, um die Gebrauchseigenschaften des Stahls zu erreichen. Entsprechend den unterschiedlichen Anlasstemperaturen kann das Anlassen in drei Arten unterteilt werden: Anlassen bei niedriger Temperatur, Anlassen bei mittlerer Temperatur und Anlassen bei hoher Temperatur.

(1) Anlassen bei niedriger Temperatur

Das Anlassen von vergüteten Stahlteilen unter 250 °C wird Niedertemperaturanlassen genannt. Das Anlassen bei niedriger Temperatur wird hauptsächlich verwendet, um innere Spannungen zu beseitigen und die Sprödigkeit von Stahl zu verringern.

(2) Anlassen bei mittlerer Temperatur

Das Anlassen von vergüteten Stahlteilen zwischen 250 ℃ und 500 ℃ wird als Anlassen bei mittlerer Temperatur bezeichnet, wodurch eine gute Elastizität erreicht werden kann.

(3) Anlassen bei hoher Temperatur

Das Anlassen von vergüteten Stahlteilen über 500 °C wird als Hochtemperaturanlassen bezeichnet. Nach dem Abschrecken bei hoher Temperatur weisen abgeschreckte Stahlteile gute umfassende mechanische Eigenschaften auf. Abschrecken und Hochtemperaturanlassen werden als Abschreck- und Anlassbehandlung bezeichnet.