Beim Härten von Metallen, insbesondere von Stählen, wird das Material in der Regel über seine obere kritische Temperatur erhitzt, die im Allgemeinen über 900 °C liegt. Diese hohe Temperatur ist notwendig, um die innere Struktur des Metalls von Ferrit in Austenit umzuwandeln, eine Phase, die für den anschließenden schnellen Abkühlungsprozess, das Abschrecken, unerlässlich ist.
Ausführliche Erläuterung:
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Austenitisierungstemperatur: Der Prozess des Härtens beginnt mit dem Erhitzen des Metalls auf eine bestimmte Temperatur, die Austenitisierungstemperatur. Diese Temperatur variiert je nach Art des Metalls und seiner Zusammensetzung. Bei Stählen liegt die Temperatur normalerweise zwischen 815°C und 870°C (1500°F und 1600°F). Bei dieser Temperatur wandelt sich die Kristallstruktur des Stahls von Ferrit in Austenit um. Austenit ist eine Hochtemperaturphase des Stahls, die für die Bildung von Martensit, der gehärteten Phase, beim Abschrecken unerlässlich ist.
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Haltezeit: Nach Erreichen der Austenitisierungstemperatur wird der Stahl für eine bestimmte Dauer auf dieser Temperatur gehalten. Diese Haltezeit beträgt in der Regel eine Stunde pro Zoll Dicke des Metalls. Dieser Schritt stellt sicher, dass die Umwandlung in Austenit im gesamten Metall gleichmäßig erfolgt, was für eine gleichmäßige Härtung entscheidend ist.
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Abschrecken: Nach der Erwärmungs- und Haltezeit wird der Stahl schnell abgekühlt, ein Prozess, der als Abschrecken bekannt ist. Das Abschrecken erfolgt in der Regel in Medien wie Öl, Wasser, Sole oder Gas, je nach den spezifischen Anforderungen und der Art des Stahls. Durch das schnelle Abkühlen von der Austenitisierungstemperatur auf Raumtemperatur wandelt sich der Austenit in Martensit um, eine harte und spröde Phase des Stahls.
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Anlassen: Nach dem Härten wird der Stahl häufig angelassen, um seine Härte und Sprödigkeit zu verringern, damit er dehnbarer wird und unter Belastung weniger leicht reißt. Beim Anlassen wird der Stahl auf eine niedrigere Temperatur (in der Regel unter 500 °C oder 932 °F) erwärmt und dann langsam abgekühlt. Durch dieses Verfahren wird der Martensit verändert, wodurch er zäher und für verschiedene Anwendungen besser geeignet wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die beim Härten von Stählen verwendete Temperatur von entscheidender Bedeutung ist und sorgfältig kontrolliert werden muss, um die gewünschte Härte und die mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Bei diesem Verfahren wird der Stahl über seine obere kritische Temperatur erhitzt, auf dieser Temperatur gehalten und dann schnell abgekühlt, um Martensit zu bilden. Durch anschließendes Anlassen wird die Härte und Duktilität an die spezifischen Anwendungsanforderungen angepasst.
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