Was ist die Wasserstoffglühung?Vorteile, Risiken und Anwendungen erklärt

Wasserstoffglühen ist ein spezielles Wärmebehandlungsverfahren, das in einer kontrollierten Wasserstoffatmosphäre durchgeführt wird, in der Regel bei erhöhten Temperaturen (200-300 °C). Es dient mehreren Zwecken, u. a. der Verhinderung von Oxidation, der Verringerung von Oberflächenoxiden, dem Abbau innerer Spannungen und der Beseitigung von Wasserstoffversprödung. Das Verfahren wird oft als Blankglühen" bezeichnet, da es eine saubere, oxidationsfreie Oberfläche erzeugt. Es erfordert jedoch eine sorgfältige Handhabung, da Wasserstoff den Stahl entkohlen kann und im Vergleich zu anderen Glühatmosphären teurer ist. Stickstoff-Wasserstoff-Gemische werden manchmal als kostengünstige Alternative verwendet. Darüber hinaus wird das Glühen mit niedrigem Wasserstoffgehalt (oder "Backen") eingesetzt, um den Wasserstoffgehalt in den Werkstoffen zu reduzieren, wodurch die Wasserstoffversprödung verhindert und die mechanischen Eigenschaften verbessert werden.

Die wichtigsten Punkte werden erklärt:

1. Definition und Zweck des Wasserstoffglühens:

   • Das Wasserstoffglühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, das in einer 100%igen Wasserstoffatmosphäre durchgeführt wird, in der Regel bei Temperaturen zwischen 200-300°C.
   • Seine Hauptziele sind:
     • Verhinderung von Oxidation und Produktverfärbung.
     • Reduktion von Oberflächenoxiden durch die reduzierenden Eigenschaften von Wasserstoff.
     • Abbau von inneren Spannungen, die durch Fertigungsverfahren wie Gießen verursacht werden.
     • Bekämpfung der Wasserstoffversprödung in bestimmten Materialien.

2. Blankglühen und Oberflächenreinigung:

   • Das Wasserstoffglühen wird oft als "Blankglühen" bezeichnet, weil es eine saubere, oxidationsfreie Oberfläche erzeugt.
   • Wasserstoff wirkt als Reduktionsgas und entfernt Oxide von der Oberfläche von Metallteilen, was besonders bei Drähten und anderen Komponenten, die eine makellose Oberfläche erfordern, von Vorteil ist.

3. Mögliche Risiken und Vorsichtsmaßnahmen:

   • Wasserstoff kann Stahl entkohlen, was zu einem Verlust an Kohlenstoffgehalt führt und das Material möglicherweise schwächt.
   • Es müssen Vorkehrungen getroffen werden, um diesen Effekt zu minimieren, insbesondere beim Glühen von kohlenstoffreichen Stählen.
   • Das Verfahren ist wegen der Kosten für die Aufrechterhaltung einer reinen Wasserstoffatmosphäre teuer, aber Stickstoff-Wasserstoff-Gemische bieten eine wirtschaftlichere Alternative.

4. Wasserstoffarmes Glühen (Backen):

   • Das wasserstoffarme Glühen, auch "Backen" genannt, ist eine spezielle Art des Wasserstoffglühens, die darauf abzielt, den Wasserstoff in den Werkstoffen zu reduzieren oder zu eliminieren, um eine Wasserstoffversprödung zu verhindern.
   • Wasserstoffversprödung ist ein Phänomen, bei dem Wasserstoffatome in das Metallgitter diffundieren, Risse verursachen und die mechanischen Eigenschaften wie Plastizität, Duktilität und Bruchzähigkeit verschlechtern.
   • Dieser Prozess ist besonders wichtig für Materialien wie Stahl, die anfällig für wasserstoffinduzierte Risse sind.

5. Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften:

   • Eine Glühung mit niedrigem Wasserstoffgehalt kann die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen erheblich verändern. Zum Beispiel:
     • Bei X80-Rohrleitungsstahl erhöht sich die Streckgrenze durch 12-stündiges Glühen bei 200 °C um etwa 10 %, während die Dehnung um etwa 20 % abnimmt.
     • Dies ist auf die Bildung einer Cottrell-Atmosphäre zurückzuführen, in der Kohlenstoffatome in die Zwischengitterplätze von Versetzungen diffundieren, sie festhalten und die Dichte der beweglichen Versetzungen verringern.
   • Dieses Verfahren ist zwar für die Verringerung der inneren Wasserstoffversprödung wirksam, kann aber nicht gegen die Wasserstoffversprödung durch an der Oberfläche absorbierten Wasserstoff eingesetzt werden.

6. Anwendungen und Alternativen:

   • Das Wasserstoffglühen wird in vielen Industriezweigen eingesetzt, in denen eine hohe Oberflächengüte und ein Spannungsabbau erforderlich sind, z. B. in der Drahtherstellung und beim Gießen.
   • Aufgrund der hohen Kosten für reinen Wasserstoff werden häufig Stickstoff-Wasserstoff-Gemische als kosteneffiziente Alternative verwendet, auch wenn sie möglicherweise nicht den gleichen Grad an Oberflächenreinigung bieten.

7. Prozess-Parameter:

   • Temperatur: In der Regel zwischen 200-300 °C, je nach Material und gewünschtem Ergebnis.
   • Atmosphären: 100% Wasserstoff oder Stickstoff-Wasserstoff-Gemische.
   • Dauer: Variiert je nach Materialstärke und spezifischen Anforderungen, z. B. 12 Stunden für wasserstoffarmes Glühen von X80-Rohrleitungsstahl.

8. Vorteile und Beschränkungen:

   • Vorteile:
     • Erzeugt eine saubere, oxidationsfreie Oberfläche.
     • Reduziert die inneren Spannungen und verringert die Wasserstoffversprödung.
   • Beschränkungen:
     • Risiko der Entkohlung von Stahl.
     • Hohe Kosten für die Aufrechterhaltung einer reinen Wasserstoffatmosphäre.
     • Begrenzte Wirksamkeit gegen Wasserstoffversprödung durch Oberflächenabsorption.

Wenn die Käufer von Geräten und Verbrauchsmaterialien diese wichtigen Punkte kennen, können sie fundierte Entscheidungen darüber treffen, wann und wie sie das Wasserstoffglühen einsetzen und dabei die Vorteile gegen die potenziellen Risiken und Kosten abwägen.

Zusammenfassende Tabelle:

Aspekt	Einzelheiten
Zweck	Verhindert Oxidation, reduziert Oberflächenoxide, baut Spannungen ab und verhindert Versprödung.
Temperaturbereich	200-300°C
Atmosphäre	100% Wasserstoff oder Stickstoff-Wasserstoff-Gemische
Wichtigste Vorteile	Saubere Oberfläche, Spannungsabbau, geringere Wasserstoffversprödung.
Risiken	Entkohlung von Stahl, hohe Kosten, begrenzte Wirksamkeit bei an der Oberfläche absorbiertem Wasserstoff.
Anwendungen	Drahtherstellung, Gießerei und Industriezweige, die hochwertige Oberflächen erfordern.

Entdecken Sie, wie die Wasserstoffglühung Ihre Materialverarbeitung optimieren kann kontaktieren Sie unsere Experten noch heute !