Während des Wärmebehandlungsprozesses können verschiedene Eigenschaften von Metallen und Legierungen verändert werden. Diese Veränderungen sind entscheidend für die Anpassung von Werkstoffen an bestimmte Anwendungen und die Verbesserung ihrer Leistung.
Die 4 wichtigsten Veränderungen werden erklärt
1. Duktilität und Zähigkeit
Wärmebehandlungsverfahren wie Glühen und Anlassen werden eingesetzt, um die Dehnbarkeit und Zähigkeit von Metallen zu erhöhen.
Beim Glühen wird das Metall auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt. Dadurch werden innere Spannungen abgebaut und das Metall wird dehnbarer und weniger spröde.
Beim Anlassen, das häufig nach dem Abschrecken zum Härten des Metalls durchgeführt wird, wird das Metall wieder auf eine niedrigere Temperatur erwärmt. Dadurch wird die Zähigkeit erhöht, indem die durch das Abschrecken verursachte Härte und Sprödigkeit verringert wird.
2. Härte und Festigkeit
Verfahren wie Abschrecken und Einsatzhärten werden eingesetzt, um die Härte und Festigkeit von Metallen zu erhöhen.
Beim Abschrecken wird das Metall erhitzt und dann schnell abgekühlt, normalerweise in Wasser oder Öl. Dadurch wird das Metall durch die Bildung einer martensitischen Struktur gehärtet.
Beim Einsatzhärten werden der Oberfläche des Metalls bei hohen Temperaturen Kohlenstoff oder andere Elemente zugesetzt. Dadurch bildet sich eine harte, verschleißfeste Oberflächenschicht, während das Innere weicher und zäher bleibt.
3. Kornstruktur und Mikrogefüge
Die Wärmebehandlung kann auch die Kornstruktur und das Gefüge von Metallen verändern, was sich direkt auf ihre mechanischen Eigenschaften auswirkt.
So ermöglicht beispielsweise die Umwandlung von Eisen von seiner Alpha-Form (niedrige Temperatur) in seine Gamma-Form (hohe Temperatur) die Aufnahme von Kohlenstoffatomen. Dies kann die Härte und Duktilität des Stahls verändern.
Durch die Steuerung der Diffusions- und Abkühlungsgeschwindigkeit während der Wärmebehandlung werden Korngröße und -zusammensetzung manipuliert, was sich auf das gesamte mechanische Verhalten des Metalls auswirkt.
4. Kontrollierte Atmosphäre und Umweltfaktoren
Die Umgebung während der Wärmebehandlung, wie die Verwendung kontrollierter Atmosphären oder geschmolzener Salze, kann sich ebenfalls auf die Eigenschaften des Metalls auswirken.
Durch die Eliminierung reaktiver Elemente wie Sauerstoff können die Oberflächeneigenschaften des Metalls kontrolliert werden. Dadurch werden unerwünschte Reaktionen verhindert, die zu einer ungleichmäßigen Härte oder Weichheit des Bauteils führen könnten.
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