Optimierung von Stahleigenschaften durch Wrme Schulungsmodul AATS Flkiger

Optimierung von Stahleigenschaften durch Wärme Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 1

Vorstellung Kleine Stahlkunde l Erreichen gewünschter Festigkeitseigenschaften bei Stahl l Eingehen auf Fragen aus dem Publikum l Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 2

Tagesordnung Definitionen l Gefügestrukturen l Erklärungen l Praxis l Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 3

Übersicht l l l Definition von Stahl Atomarer Aufbau Stahl Gefüge Wirkung von Legierungsbestandteilen Klassifizierung der Stähle Werkstoffnummern, DIN- Bezeichnungen Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 4

Definition von Stahl l Stahl ist eine (meist) schmiedbare Eisenkohlenstofflegierung die einen maximalen Kohlenstoffanteil von zwei Massenprozenten aufweist. Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 5

Atomarer Aufbau l Eisenatome können zwei Kristallgitterstrukturen annehmen Kubisch- Raumzentriert Alpha- Eisen Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung Kubisch- Flächenzentriert Gamma- Eisen (Dichteste Packung) 6

l Aufbau von Stahl l Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung Atom Kristall Korn (Globulit) Gefüge 7

Temperaturabhängigkeit der Atomanordnung l l l Bei Raumtemperatur Alpha- Eisen Umwandlung bei 911°C Umwandlung in Gamma- Eisen Interessanter Versuch mit gespanntem Draht: – Bei Erwärmung ab Raumtemperatur dehnt sich dieser Draht aus und fängt an zu hängen, um dann bei 911°C ruckartig kürzer zu werden. Warum? Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 8

Beim Kubisch- flächenzentrierten Gammaeisen finden im selben Raum mehr Atome Platz als beim kubischraumzentrierten Alpha- Eisen Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 9

Wirkung des Kohlenstoff ist meist als Eisenkarbid vorhanden l Eisenkarbid ist ein sehr harter Stoff l Bei höherem Kohlenstoffgehalt wird Kohlenstoff in Form von Graphit ausgeschieden Grauguss l Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 10

Das Kohlenstoffdiagramm Gibt Auskunft über atomarer Zustand des Eisens sowie Kohlenstoffverbindungen bezüglich Temperatur Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 11

Das ZTU- Schaubild (Zeit-Temperatur-Umwandlung) Beispiel 1. 1191 Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 12

Einfluss von weiteren Legierungsbestandteilen Dauerfestigkeitseigenschaften l Korrosionsbeständigkeit l Kerbschlagwerte l (Durch-) Härtbarkeit l Warmfestigkeit l Verschleissfestigkeit l Zerspanbarkeit l Elastizität (Federstähle) l Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 13

Anlasskurve Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 14

Stahlbezeichnungen l l l Werkstoffnummer EN- Bezeichnung Werksbezeichnung / Handelsnamen Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 15

Werkstoffnummer l l l Beginnt bei Stahl immer mit einer „ 1“, gefolgt von einer vierstelligen Nummer. Die beiden ersten Zahlen Bezeichnen die Stahlsorte. Analog mit „ 2“ für Schwermetalllegierungen (ausser Eisen) und „ 3“ für Leichtmetalle. Auch immer gefolgt von einer vierstelligen Nummer Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 16

EN- Bezeichnung l Zum Beispiel S 355 J 2+N S = Stahl (Structural Steel) 355 = Streckgrenze (355 N/mm 2) J 2 = Gütegruppe (beruhigt vergossen, Spurenelemente etc. ) N = Normalisiert Frühere DIN – Bezeichnung: St 52 -3 N Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 17

Werksbezeichnung / Handelsnamen l Sind oft irreführend; zum Teil verschiedene Bezeichnungen für dieselbe Legierung oder auch umgekehrt. Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 18

Warmbehandlungen in der Industrieschmiede Weichglühen l Normalglühen l BG- Glühen l Vergüten l Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 19

Weichglühen l Erreichen der tiefstmöglichen Festigkeit. l Erhitzen auf ca. 650 bis 750°C mit nachfolgendem langsamen Abkühlen (maximal 50°C/h oder langsamer) l Lamellarer Zementit geht dabei in körniger Zementit über. Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 20

Normalglühen l Erreichen eines gleichmässig, feinkörnigen Gefüges mithilfe der Alpha-Gamma-Alpha. Umwandlung Optimales Ausgangsgefüge für nachträgliches Vergüten Aufheizen auf 850 bis 900°C mit anschliessender mässiger Abkühlgeschwindigkeit (zum Beispiel Luftkonvektion). Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 21

BG- Glühen l Zum Erreichen eines optimalen Gefüges für zum Beispiel die Bearbeitung (Spanbrechung). Frühere Bezeichnung: Bearbeitungsglühen Geregelte Abkühlung von 900 -1000°C Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 22

Vergüten l Vergüten ist ein Härten mit nachfolgendem Anlassen Gezieltes Erreichen von gewünschten Festigkeitseigenschaften Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 23

Temperaturrampe für Vergüten Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 24

Vorgehen beim Vergüten Aufheizen auf die erforderliche Härtetemperatur (850 -900°C l Rasches Abkühlen mittelst Luft, Öl oder Wasser (Je nach Legierung) Anspringhärte (Martensitbildung) l Nachfolgendes Wiederwärmen auf 250 bis 650°C (Je nach Legierung) für die Reduktion der Anspringhärte Gebrauchshärte (Teilweises Auflösen von Martensit) l Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 25

Was passiert beim Vergüten? l l Einfrieren des heissen Gefüges Spannungen Härte Teilweise Entspannung durch Anlassen Gezielte Härte Typisches, feinkörniges Vergütungsgefüge Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 26

Fehlerhaftes Vergütungsgefüge Fehler: Grosser Ferritanteil Zu geringe Austenitisierung infolge zu kurzer Haltezeit oder zu geringer Abschrecktemperatur Zu langsame Abschreckung Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 27

Die Anlasskurve Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 28

Auf was muss bei Warmbehandlungen geachtet werden? l l l l Rissbildung durch Spannungen Überhitzung Verzunderung Randentkohlung Dellen beim Handling (Härten) Brandgefahr (Abschrecken im Öl) Verbrennungen an Händen und Körper Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 29

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung 30