Wärmebehandlung von Metallen: Alles, was Sie wissen müssen

Anwender von Metallen in der Fertigungsindustrie haben gelernt, wie sie die unterschiedlichsten Metalle verbessern können. Dies geschieht meist, um ihre Eigenschaften an die jeweilige Aufgabe anzupassen, etwa an das Verhalten bei der Präzisionsbearbeitung.

Es gibt zahlreiche Methoden zur Verbesserung von Metallen, eine davon ist die Wärmebehandlung von Metallen. Dieses Verfahren kann eine Reihe verschiedener Eigenschaften verändern, darunter Festigkeit, Umformbarkeit, Elastizität, Härte, Duktilität und Zerspanbarkeit.

Wie der Titel dieses Artikels bereits andeutet, konzentriert sich dieser Artikel auf alles, was Sie über die Wärmebehandlung von Metallen wissen müssen.

Was ist die Wärmebehandlung von Metallen?

Die Wärmebehandlung ist ein allgemeines Verfahren, bei dem Erwärmungs- und Abkühlvorgänge in verschiedenen Stufen eingesetzt werden, um die physikalischen Eigenschaften von Metallen (Mikrostruktur) wie Stahl, Aluminium und vielen weiteren zu verändern. Der Hauptzweck einer solchen Behandlung besteht darin, die physikalischen und strukturellen Eigenschaften für einen bestimmten Einsatzzweck oder eine spätere Weiterverarbeitung des Metalls zu verbessern.

Es gibt eine Vielzahl von Wärmebehandlungsverfahren, darunter Einsatzhärten, Glühen, Anlassen, Entkohlen, Normalisieren, Randschichthärten, Auslagern, Abschrecken und mehr. Jedes dieser Verfahren führt zu unterschiedlichen Ergebnissen im Metall, doch alle umfassen drei grundlegende Schritte: Erwärmen, Halten und Abkühlen.

Die Vorteile der Wärmebehandlung von Metallen

In der Fertigungswelt wird die Wärmebehandlung von Metallen allgemein eingesetzt und ist ein präzise gesteuerter Prozess aus Erwärmen und Abkühlen. Die Wärmebehandlung macht das Metall nicht nur härter, sondern auch weicher. Die Enthärtung ermöglicht die Weiterverarbeitung von Metallen durch Verfahren wie Kaltumformen, Zerspanen, Tiefziehen und viele mehr. Die Wärmebehandlung von Metallen ist vorteilhaft und umfasst Folgendes:

• Verbesserung der Zerspanbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit:

Die Wärmebehandlung trägt dazu bei, die Fertigbarkeit eines Metalls zu verbessern. Dies geschieht durch den Abbau innerer Spannungen aus vorangegangenen Fertigungsprozessen wie Warmumformen, Kaltumformen, Zerspanen, Schweißen und Stanzen. Wenn sich ein Metall beispielsweise nur schwer biegen oder zerspanen lässt, kann es einem Glüh- oder Spannungsarmglühprozess unterzogen werden. Dadurch wird die Härte dieses Materials verringert. Wenn sich ein Material bei der Bearbeitung verformt, kann es zur Vermeidung dieser Verformung geglüht oder spannungsarmgeglüht werden. Eine Wärmebehandlung mittels Induktion oder Flamme kann auch eingesetzt werden, um einen bestimmten Bereich des Metalls zu erweichen, während der übrige Teil des Metalls unverändert bleibt.

• Verbesserung der Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit

Es gibt verschiedene Wärmebehandlungsverfahren. Einige davon können genutzt werden, um die Verschleißfestigkeit durch Härten der beteiligten Metalle zu verbessern. Metalle wie Titan, Stahl, Inconel und einige Kupferlegierungen können entweder an der Oberfläche (Einsatzhärten) oder durchgehend (Durchhärten) gehärtet werden. Dies geschieht, um das Material stärker, haltbarer, zäher und widerstandsfähiger gegen Verschleiß zu machen. Diese Methode ist das gängigste Verfahren, um die Haltbarkeit von kostengünstigem Stahl wie 1018 oder A-36 zu erhöhen.

Eine lokale Härtung kann entweder durch Induktion oder durch Flamme erfolgen. Auch damit lässt sich ein bestimmter Bereich härten, während der übrige Teil des Materials unverändert bleibt. Schließlich wird das Nitrieren eingesetzt, um die Bauteiloberfläche bei niedrigen Temperaturen zu härten und so den Verzug zu reduzieren.

• Verbesserung von Zähigkeit und Festigkeit

Zähigkeit und Festigkeit stehen in einem Zielkonflikt, denn eine Erhöhung der über die Härte gemessenen Festigkeit kann die Zähigkeit verringern und Sprödigkeit hervorrufen. Folglich kann die Wärmebehandlung die Zugfestigkeit, die Streckgrenze und die Bruchzähigkeit beeinflussen. Durchhärten oder Einsatzhärten trägt dazu bei, die Festigkeit des Materials zu erhöhen. Allerdings muss das Material anschließend angelassen werden, um die Sprödigkeit zu verringern. Das Ausmaß des Anlassens richtet sich nach der im Bauteil geforderten Endfestigkeit. Ist das gelieferte Material zudem zu spröde, kann es wärmebehandelt werden – entweder durch erneutes Anlassen oder durch Glühen –, um es besser verarbeitbar (duktiler) zu machen.

• Verbesserung der magnetischen Eigenschaften

Viele Metalle, darunter 316 oder 1008, neigen dazu, Magnetismus anzunehmen, der als magnetische Permeabilität gemessen wird. Dies tritt meist dann auf, wenn die betreffenden Werkstoffe durch Verfahren wie Zerspanung, Stanzen, Umformen und Biegen kaltverfestigt werden. Neben dem Erwerb von Magnetismus gibt es eine spezielle Art des Glühprozesses, der hilft, die magnetische Permeabilität zu verringern. Dieser ist wichtig, wenn das Bauteil in einer elektronischen Umgebung eingesetzt wird.

Welche Metalle können wärmebehandelt werden?

In der Welt der Wärmebehandlung machen eisenhaltige Metalle den Großteil der wärmebehandelten Werkstoffe aus. Etwa 80 % der wärmebehandelten eisenhaltigen Metalle sind verschiedene Stahlsorten. Weitere Beispiele für wärmebehandelbare eisenhaltige Metalle sind Edelstahl und Gusseisen. Aber auch andere Metalle wie Magnesium, Aluminium, Nickel, Titan, Messing, Kupferlegierungen und viele mehr sind wärmebehandelbar.

Wärmebehandlung von Aluminium

Die Wärmebehandlung von Aluminium hilft, eine bestimmte Untergruppe von Aluminiumlegierungen zu festigen und zu härten. Dazu gehören Knet- und Gusslegierungen, die ausscheidungshärtbar sind. Diese ausscheidungshärtbaren Aluminiumlegierungen umfassen die Sorten 2XXX, 6XXX, 7XXX und 8XXX. Auch eine Glühung kann für Bauteile erforderlich sein, die während ihres Umformprozesses eine Kaltverfestigung erfahren haben.

Die typische Wärmebehandlung von Aluminium umfasst Glühen, natürliche und künstliche Alterung, Homogenisieren und Lösungsglühen. Während sich die Wärmebehandlung von Aluminium von der anderer Metalle wie Stahl unterscheidet, kann ihre Ofentemperatur je nach verwendetem Verfahren zwischen 240 und 1000 °F liegen.

Wärmebehandlung von Stahl

Wie bereits erwähnt, ist das am häufigsten wärmebehandelte eisenhaltige Metall Stahl. Die Anpassung des Kohlenstoffgehalts von Stahl ist die einfachste Wärmebehandlung von Stahl. Sie hilft, die mechanischen Eigenschaften von Stahl zu verändern. Weitere Änderungen werden durch Wärmebehandlung erzielt – beispielsweise durch Beschleunigung der Abkühlrate über den Umwandlungspunkt von Austenit zu Ferrit. Auch die Erhöhung der Abkühlrate von per litischem Stahl (0,77 % Kohlenstoff) auf etwa 200 °C pro Minute erzeugt einen DPH von etwa 300, und eine Abkühlung mit 400 °C pro Minute erhöht den DPH auf etwa 400. Die zunehmende Härte ist auf die Bildung eines feineren Perlit- und Ferritgefüges zurückzuführen, das bei langsamer Abkühlung an Umgebungsluft entsteht.

Im Allgemeinen umfassen die üblicherweise für Stahl eingesetzten Wärmebehandlungsverfahren Glühen, Abschrecken, Anlassen, Borieren, Aufkohlen, Einsatzhärten, Nitrieren, Entkohlen, Zyanidhärten und viele mehr. Allerdings muss nicht jede Stahlsorte alle genannten Wärmebehandlungen durchlaufen, aber jeder Stahl muss behandelt werden.

Wärmebehandlung von Edelstahl

Ein weiteres wärmebehandelbares Metall ist Edelstahl. Edelstahl wird in der Regel je nach Sorte oder Legierungstyp behandelt. Wärmebehandlungsverfahren wie Härten, Spannungsarmglühen und Glühen helfen, die Korrosionsbeständigkeit und die Duktilität von Edelstahl während der Fertigung zu verbessern. Sie tragen außerdem dazu bei, ein hartes Gefüge zu erzeugen, das Abrieb und hohen mechanischen Belastungen standhält.

Die Wärmebehandlung von Edelstahl erfolgt meist unter kontrollierten Bedingungen, um Entkohlung, Aufkohlung und Zunderbildung auf der Oberfläche von Edelstahl zu verhindern. Die üblicherweise eingesetzten Verfahren zur Wärmebehandlung von Edelstahl umfassen Glühen (Abschreckglühen, Prozessglühen und Stabilisierungsglühen), Härten, Spannungsarmglühen und viele mehr.

Wärmebehandlung von Titan

Titan und seine Legierungen werden wärmebehandelt, um die während der Fertigung entstandenen Eigenspannungen zu verringern (Spannungsarmglühen). Darüber hinaus führt dies zu einer optimalen Kombination aus Maßhaltigkeit und Zerspanbarkeit (Glühen). Zur Erhöhung der Festigkeit von Titan und seinen Legierungen werden Lösungsglühen und Auslagern eingesetzt. Bei der Wärmebehandlung werden Titanlegierungen in Alpha-, Near-Alpha-, Alpha-Beta- oder Beta-Legierungen eingeteilt.

• Während Alpha- und Near-Alpha-Legierungen von Titan spannungsarmgeglüht und geglüht werden können, lässt sich die hohe Festigkeit durch keine Art der Wärmebehandlung erzielen
• Die kommerziellen Beta-Legierungen gelten als metastabile Beta-Titanlegierungen. Bei ausgewählten hohen Temperaturen zerfällt die zurückgehaltene Beta-Phase und es kommt zu einer Verfestigung des Werkstoffs. Zur Erzielung von Beta-Legierungen können Auslagern und Spannungsarmglühen kombiniert werden, während Glühen und Lösungsglühen identische Vorgänge sein können.
• Wie der Name schon sagt, sind Alpha-Beta-Legierungen zweiphasige Legierungen, die sowohl Alpha- als auch Beta-Phasen umfassen. Sie gelten als die vielseitigste und gebräuchlichste der drei Titanlegierungsarten.

Wärmebehandlung von Kupfer

Kupfer als Metall weist eine ansprechende Farbe auf, doch die wichtigsten Eigenschaften von Kupfer sind seine hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit, Festigkeit, Zerspanbarkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, Unmagnetismus und einfache Verarbeitung. Die Endprodukte der Kupferverarbeitung werden im Allgemeinen als Gießerei- und Hüttenprodukte bezeichnet. Dazu können Kabel und Drähte, Bänder, Stangen, Rohre, Gussstücke, pulvermetallurgische Formteile, Bleche, Platten, Stäbe, Schmiedestücke und mehr gehören. Diese genannten Produkte werden aus Kupfer und seinen Legierungen hergestellt und können für die unterschiedlichsten Zwecke wärmebehandelt werden.

Zu den am häufigsten verwendeten Wärmebehandlungsverfahren für Kupfer gehören Homogenisieren, Spannungsarmglühen, Weichglühen, Ausscheidungshärten und viele mehr.

Gängige Wärmebehandlungsverfahren

Weichglühen

Weichglühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein Metall auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und anschließend langsam abgekühlt wird, wodurch ein verfeinertes Gefüge entsteht. Dieses Verfahren kann vollständig oder teilweise durch Trennung der Bestandteile durchgeführt werden. Es wird üblicherweise eingesetzt, um ein Metall für die Kaltumformung zu erweichen und seine Eigenschaften wie Zerspanbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Duktilität und Zähigkeit zu verbessern.

Es ist vorteilhaft, um Spannungen im Metall abzubauen, die durch vorangegangene Kaltumformprozesse entstanden sind. Während der Rekristallisation wird die aufgetretene plastische Verformung beseitigt, wenn die Temperatur des Metalls die obere kritische Temperatur überschreitet.

Mit diesem Wärmebehandlungsverfahren können zu behandelnde Teile eine Vielzahl von Techniken durchlaufen. Zu diesen Techniken gehören unter anderem Teilglühen, Vollglühen, Rekristallisationsglühen und Fertigglühen.

Eisenlegierungen können entweder prozessgeglüht oder vollgeglüht werden. In diesem Fall umfasst das Prozessglühen eine schnellere Abkühlrate bis hin zum Normalglühen, um ein gleichmäßiges Gefüge zu erzeugen. Das Vollglühen hingegen beinhaltet eine langsame Abkühlung, um eine Form von grobem Perlit zu erzeugen.

Nichteisenmetalle werden zumeist einer Vielzahl von Glühverfahren unterzogen. Dazu gehören Teilglühen, Vollglühen, Rekristallisationsglühen und Fertigglühen.

Normalglühen

Das Normalglühen wird eingesetzt, wenn der Abbau innerer Spannungen erforderlich ist. Diese Spannungen können durch Prozesse wie Gießen, Schweißen oder Abschrecken entstehen. Dieses Verfahren erfordert das Erhitzen der Metallteile auf eine Temperatur, die 40 °C über ihrer oberen kritischen Temperatur liegt.

Ein weiterer Nutzen des Normalglühens ist die Gewährleistung von Gleichmäßigkeit in Größe und Zusammensetzung, wenn eine Legierung hergestellt werden soll. Normalglühen kann auch für austenitisierte Eisenlegierungen angewendet werden, die an der Luft abgekühlt wurden.

Diese Technik ist vorteilhaft, weil sie Martensit, Perlit und sogar Bainit erzeugt. Dadurch entsteht ein härterer und festerer Stahl als bei geglühtem Stahl. Es ist Tatsache, dass normalgeglühter Stahl zäher ist als jeder wärmebehandelte Stahl. Aus diesem Grund werden Teile, die große äußere Lasten tragen oder Schlagfestigkeitsanforderungen erfüllen müssen, stets normalgeglüht. Dies hilft dem Teil, die Anforderungen des für das Projekt benötigten Teils zu erfüllen.

Spannungsarmglühen

Wenn Teile Prozessen wie Umformen, Walzen, Richten oder Zerspanen unterzogen werden, entstehen bestimmte innere Spannungen im Teil. Um diese inneren Spannungen abzubauen, wird das Spannungsarmglühen eingesetzt.

Das Spannungsarmglühen dient dazu, Spannungen zu reduzieren oder zu beseitigen, die sich in einem Teil aufgrund vorheriger technischer Bearbeitungen aufgebaut haben. Es erfolgt zumeist durch Erhitzen der Teile auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur und anschließendes gleichmäßiges Abkühlen.

Das Spannungsarmglühen wird bei Bauteilen wie Kesseln, Lufttanks, Druckbehältern und vielen mehr eingesetzt.

Ausscheidungshärten (Aging)

Aging ist auch als Ausscheidungshärten bekannt. Diese Wärmebehandlungstechnik ist vor allem für ihre Anwendung bei der Erhöhung der Streckgrenze von formbaren Metallen bekannt. Der Wirkmechanismus dieses Verfahrens erzeugt gleichmäßig verteilte Partikel innerhalb der Kornstruktur eines Metalls, die zu Eigenschaftsänderungen führen.

Nach dem Wärmebehandlungsverfahren, das hohe Temperaturen erreicht, folgt das Ausscheidungshärten. Beim Auslagern hingegen wird die Temperatur nur auf ein optimales Niveau angehoben und anschließend schnell wieder abgesenkt.

Während einige Metalle natürlich altern (bei Raumtemperatur), altern andere künstlich – im Wesentlichen bei erhöhten Temperaturen. Natürlich alternde Metalle lassen sich sehr einfach bei niedrigeren Temperaturen lagern. Natürlich alternde Legierungen werden in manchen Anwendungen im Gefrierschrank aufbewahrt, um eine Aushärtung bis zur Verwendung zu vermeiden. Zu den Legierungen, die ausscheidungsgehärtet werden können, zählen eine Aluminiumlegierung (2000er-, 6000er- und 7000er-Serie), Stahl (martensitischer Stahl) und viele weitere.

Abschrecken

Beim Abschrecken bzw. Abschreckhärten werden die Teile über ihre obere kritische Temperatur erhitzt und anschließend schnell wieder auf Raumtemperatur gebracht. Die Rückführung auf Raumtemperatur erfolgt, indem das heiße Metall in Öl, Sole, ein in Wasser gelöstes Polymer oder eine andere geeignete Flüssigkeit gelegt wird, um das Gefüge vollständig zu härten. Dieser Prozess läuft sehr schnell ab. Das Abschrecken wird sowohl bei Eisenlegierungen als auch bei Nichteisenlegierungen durchgeführt. Während Nichteisenmetalle weichere Teile als üblich ergeben, entstehen bei Eisenlegierungen härtere Teile.

Die Abschreckhärte des gewünschten Teils hängt von der verwendeten Abschreckmethode und der chemischen Zusammensetzung des Metalls ab. Das Abschrecken wird bei Eisenmetallen wie Eisen und Stahl sowie bei Nichteisenmetallen wie Legierungen von Nickel, Kupfer, Aluminium und vielen weiteren durchgeführt. Bei den meisten Nichteisenmetallen tritt beim Abschrecken jedoch der gegenteilige Effekt ein. Zu solchen Werkstoffen zählen Aluminium, Kupfer oder Nickel sowie austenitischer Edelstahl wie 316 und 304.

Härten

Im Bereich der Wärmebehandlung ist das Härten die gebräuchlichste Technik, um die Härte von Teilen zu erhöhen. In manchen Fällen wird nur die Oberfläche dieser Teile gehärtet.

Dazu wird das für die Wärmebehandlung vorgesehene Teil durch Wärmebehandlung auf eine festgelegte Temperatur erhitzt und anschließend durch Eintauchen in ein Kühlmedium schnell abgekühlt. Zu den verwendeten Kühlmedien zählen unter anderem Sole, Wasser oder Öl. Das Endprodukt der Wärmebehandlung durch Härten weist eine höhere Festigkeit und Härte auf, gleichzeitig nimmt jedoch die Sprödigkeit des Materials zu.

Eine Art des Härtens ist das Einsatzhärten, bei dem nur die Außenschicht der Metallteile gehärtet wird. Das bedeutet, dass das resultierende Werkstück einen weicheren Kern, aber eine härtere Außenschicht aufweist. Diese Härte der Außenschicht ist bei Wellen üblich, da sie die Außenschicht vor Materialverschleiß schützt.

Anlassen

Das Anlassen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, mit dem die Zähigkeit von eisenbasierten Legierungen wie Stahl erhöht wird. Eisenbasierte Legierungen weisen zwar eine hohe Härte auf, sind aber für die meisten Anwendungen oft zu spröde. Daher wird das Anlassen eingesetzt, um Duktilität, Härte, Festigkeit und Sprödigkeit so zu verändern, dass die Bearbeitung erleichtert wird. Dazu wird das Teil unterhalb des kritischen Punktes wärmebehandelt, da eine niedrigere Temperatur die Sprödigkeit verringert und gleichzeitig die Härte des Teils erhält. Ist hingegen eine höhere Plastizität bei geringerer Härte und Festigkeit erforderlich, ist eine höhere Temperatur notwendig.

Eine weitere Vorgehensweise besteht darin, bereits gehärtete Teile zu kaufen oder das Teil vor der Bearbeitung zu härten. Anders als bei einer Behandlung nach der Bearbeitung kann die Bearbeitung schwierig sein, doch es entfällt das Risiko von Maßänderungen am Teil. Dieses Verfahren hilft zudem, den Bedarf an einer Schleiferei für enge Toleranzen oder Oberflächen zu vermeiden.

Entkohlung

Bei der Entkohlung wird Kohlenstoff von der Oberfläche der gewünschten Teile entfernt, entweder durch den normalen Alterungsprozess der Oxidation oder durch Wärmezufuhr. Sie ist ein Oberflächenverschleißphänomen bei der Wärmebehandlung und beim Schmieden von Stahl. Sie lässt sich auch als metallurgischer Prozess beschreiben, bei dem die Oberfläche des Stahls ihres Kohlenstoffgehalts beraubt wird. Dies geschieht überwiegend durch chemische Einwirkung oder durch Erhitzen des Stahlteils über die untere kritische Temperatur.

Der Kohlenstoffgehalt des Metalls beeinflusst dessen Härte. Während der Entkohlung diffundiert der Kohlenstoff aus der Oberfläche des Metalls, was zu einer Schwächung des Metalls führt. Das Verfahren senkt zwar die Festigkeit des Metalls, erhöht aber gleichzeitig die Scherdehnung unterhalb der Metalloberfläche. Außerdem verringert es die Ermüdungsbeständigkeit, während die Verschleißrate und das Risswachstum zunehmen.

Gängige Wärmebehandlungsverfahren

In der Fertigung gibt es eine große Vielfalt an Wärmebehandlungstechniken. Jede Wärmebehandlungstechnik hat unterschiedliche Ergebnisse, doch sie weisen gemeinsame Schritte auf, darunter:

• Erhitzen
• Durchwärmen
• Abkühlen

Erhitzen

Bei den meisten Wärmebehandlungsverfahren ist das Erwärmen der erste Schritt. Viele der wärmebehandelbaren Legierungen ändern ihre Struktur, sobald sie auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden. Bei Raumtemperatur kann die Struktur einer Legierung entweder ein mechanisches Gemisch aus Mischkristallen oder eine Kombination aus mechanischem Gemisch und Mischkristall sein.

Ein mechanisches Gemisch lässt sich beispielsweise mit Beton vergleichen, bei dem Sand und Kies durch Zement zu einem Stück zusammengehalten werden. Ebenso sind in einem mechanischen Gemisch die Elemente und Verbindungen sichtbar und werden durch eine Matrix aus Grundmetallen zusammengehalten.

Ein Mischkristall bezeichnet eine Lösung, in der zwei oder mehr Metalle in einem anderen aufgenommen werden und ein Stück bilden. Wenn eine Legierung als Mischkristall vorliegt, sind die Elemente und Verbindungen, aus denen das Stück besteht, ineinander aufgenommen.

Bei Raumtemperatur geht das Metall in seinem mechanischen Gemisch beim Erwärmen in eine Teillösung oder einen Mischkristall über. Während dieses Prozesses können sich die chemischen Eigenschaften und die Zusammensetzung des Stücks in Korngröße und Struktur verändern. Je nach angewandtem Verfahren kann die Legierung in einem der drei zuvor erläuterten Zustände enden.

Durchwärmen

Diese Phase wird auch als Haltephase bezeichnet: Das wärmebehandelte Metall wird auf der erforderlichen Temperatur gehalten. Das Metall muss auf dieser Temperatur bleiben, bis die Wärme gleichmäßig verteilt ist – dieser Vorgang wird als Durchwärmen bezeichnet. Die Dauer, die es bei dieser Temperatur verbleibt, hängt von den Anforderungen ab. Je größer beispielsweise die Masse des Teils ist, desto länger dauert das Durchwärmen. Ein weiterer Faktor, der die Dauer beeinflusst, ist die Art des Werkstoffs.

Abkühlen

Nachdem das Teil ordnungsgemäß durchwärmt wurde, ist der nächste Schritt das Abkühlen. Dabei kann die Struktur des Teils von einer chemischen Zusammensetzung in eine andere übergehen, in ihre ursprüngliche Form zurückkehren oder gleich bleiben. Je nach Abkühlgeschwindigkeit und Metallart kann ein Mischkristallmetall beim Abkühlen gleich bleiben, sich in eine Kombination der beiden umwandeln oder in ein mechanisches Gemisch übergehen. Interessant ist, dass das Ergebnis vorhersehbar ist – das Teil wird also erwartungsgemäß ausfallen.

Folglich lässt sich eine große Vielfalt an Metallen auf bestimmte Strukturen einstellen, um ihre Zähigkeit, Härte, Zugfestigkeit, Duktilität und vieles mehr zu erhöhen.

Erforderliche Ausrüstung für die Wärmebehandlung

Für einen erfolgreichen Wärmebehandlungsprozess ist eine genaue Kontrolle aller Faktoren erforderlich, die das Erwärmen und Abkühlen des Teils beeinflussen. Diese Kontrolle ist nur möglich, wenn die geeignete Ausrüstung verfügbar ist und genau den Anforderungen des Projekts entspricht. Der zu verwendende Ofen muss daher von geeigneter Bauart und Größe sein, wobei die Temperatur geregelt und innerhalb der für jeden Vorgang vorgeschriebenen Grenzen gehalten werden muss.

Auch die Atmosphäre im Ofen kann den Zustand der wärmebehandelten Teile beeinflussen. Darüber hinaus müssen das Abschreckmedium und die Abschreckausrüstung passend zum verwendeten Werkstoff und zum Wärmebehandlungsverfahren gewählt werden. Schließlich müssen Einrichtungen für die Handhabung von Teilen und Materialien, zum Richten von Teilen und zum Reinigen von Metallen vorhanden sein. Im Folgenden sind die verschiedenen Ofentypen aufgeführt, die für den Wärmebehandlungsprozess erforderlich sind:

• Kammerofen: besteht aus isolierten Kammern mit einem Heizsystem, einem Stahlmantel und einem Zugang zur Kammer.
• Haubenofen: besteht aus abnehmbaren Hauben, die per Kran über die Charge und den Herd abgesenkt werden können
• Kastenofen: meist zu einem halbkontinuierlichen Chargenofen aufgerüstet, mit Merkmalen wie Langsamkühlkammern und integrierten Abschreckbecken.
• Herdwagenofen: auch als Rollherdofen bezeichnet, ein extrem großer Chargenofen mit einem beweglichen isolierten Wagen, der in den Ofen hinein- und hinausgefahren werden kann.
• Aufzugsofen: Herd und Wagen werden im Gegensatz zum Herdwagenofen unter den Ofen gerollt
• Wirbelschichtofen: besteht aus einer zylindrischen Retorte aus einer Hochtemperaturlegierung.
• Schachtofen: Der Ofen ist in einer Grube errichtet und reicht bis auf Bodenhöhe oder etwas darüber hinaus
• Salzbadofen: verwendet verschiedene Salze für die Wärmebehandlung

Zusammenfassung

Zusammenfassend ist die Wärmebehandlung ein Verfahren, bei dem durch kontrolliertes Erhitzen und Abkühlen die physikalischen Eigenschaften von Metallen verändert und verbessert werden. Dadurch können solche Metalle in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden. Darüber hinaus ist die Wärmebehandlung ein wesentlicher Bestandteil der CNC-Bearbeitung, um Bauteile zu veredeln und sicherzustellen, dass Ihre Teile für Ihre Projekte die erwartete Leistung erbringen.