Zugkraftformel. Formel für die Federsteifigkeit. Hookes Gesetz in mathematischer Form

Das Härten ist ein gängiges Wärmebehandlungsverfahren für Stahlteile. Dies geschieht durch Erhitzen der oben liegenden Teile kritischer Punkt Ac 3 (hypoeutektoider Stahl) oder Ac 1 (hypoeutektoider Stahl) bei 30–50 °C, Halten bei dieser Temperatur und schnelles Abkühlen. Der Hauptzweck des Stahlhärtens besteht darin, eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit sowie physikalische und mechanische Eigenschaften zu erzielen.

Während des Härtens kommt es aufgrund von Phasenumwandlungen der Struktur beim Erhitzen und Abkühlen und der Bildung von N– Martensit, Troostit und Sorbit – zu einem starken Anstieg der Härte und Festigkeit.

Die Qualität der Härtung hängt von der richtigen Wahl des Härtungsmodus (Heiztemperatur, Haltezeit und Abkühlgeschwindigkeit) ab. Die Erwärmungstemperatur zum Aushärten hängt davon ab chemische Zusammensetzung werden. Bei Kohlenstoffstählen erfolgt die Auswahl anhand des Legierungszustandsdiagramms.

Erwärmung von Teilen muss langsam genug sein, damit keine Spannungen und Risse entstehen. Die Aufheizzeit hängt von der chemischen Zusammensetzung des Stahls, der Form und Größe der Teile ab. Wenn das Erhitzen in Salzbädern erfolgt, wird eine Aufheizgeschwindigkeit von 0,5 Minuten pro 1 mm Querschnitt empfohlen. Wenn das Teil in Elektroöfen erhitzt wird, wird eine Aufheizzeit von 15 bis 20 Minuten pro 1 mm empfohlen mm Querschnitt der Probe. Die Haltezeit muss ausreichend sein, damit der gesamte Prozess der Umwandlung von Perlit in Austenit vollständig abgeschlossen ist. Als Haltezeit wird in der Regel 25 % der Gesamterwärmungszeit empfohlen.

Kühlteile ist die kritischste Phase der Operation. Die Abkühlgeschwindigkeit muss so sein, dass sichergestellt ist, dass die gewünschte Struktur erhalten wird – Martensit, Troostit oder Sorbit, d. h. um das Notwendige bereitzustellen mechanische Eigenschaften Werkstück.

Die kritische Abschreckgeschwindigkeit ist die Abkühlgeschwindigkeit, die die Bildung einer Struktur – Martensit oder Martensit und Restaustenit – gewährleistet.

Wenn die Abkühlgeschwindigkeit unter dem kritischen Wert liegt, enthält die Struktur des gehärteten Stahls neben Martensit auch Troostit. Bei einer weiteren Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit erhält man Troostit- oder Sorbitstrukturen ohne Martensit. Um die Martensitstruktur zu erhalten, ist es notwendig, den Austenit durch schnelles Abkühlen des Stahls auf die Temperatur zu unterkühlen, bei der die martensitische Umwandlung eines bestimmten Stahls beginnt (die Temperatur mit der niedrigsten Stabilität von Austenit beträgt 550–650 ° C).

In der Temperaturzone der Martensitumwandlung, also unterhalb von 300 °C, ist es dagegen vorteilhafter, eine langsame Abkühlung zu verwenden, da die Strukturspannungen Zeit haben, sich auszugleichen, und die Härte des resultierenden Martensits praktisch nicht abnimmt, wenn sie darunter gehalten wird der Mk-Punkt.

Für erfolgreiche Umsetzung Wärmebehandlung richtige Wahl Die Abschreckumgebung ist von großer Bedeutung.

Zum Härten von Stählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt kann Wasser mit einer Temperatur von 18 ° C empfohlen werden, für die meisten anderen Stähle Öl.

Die Fähigkeit von Stahl, bis zu einer bestimmten Tiefe gehärtet zu werden, wird als Härtbarkeit bezeichnet. Unter Einhärtetiefe versteht man den Abstand von der Oberfläche des gehärteten Teils bis zur Schicht mit halbmartentem Gefüge (50 % Martensit und 50 % Troostit).

Beim Abkühlen während des Härteprozesses entstehen im Stahl innere Spannungen – thermische und strukturelle. Durch ungleichmäßige Abkühlung entstehen thermische Spannungen und bei der Umwandlung von Austenit in Martensit entstehen Strukturspannungen, die mit einer deutlichen Volumenzunahme einhergehen. Durch die Entstehung solcher Spannungen beim Härten kann es zu Defekten kommen. die folgenden Typen: Risse, Verwerfungen, Tonnenbildung, Volumenveränderung. Zu den Härtungsfehlern zählen auch weiche Stellen, verringerte Härte und Festigkeit des Stahls, Entkohlung, Oxidation, Überhitzung, Ausbrennen usw.

Das ordnungsgemäße Eintauchen der Teile in ein Abschreckmedium trägt dazu bei, die Bildung bestimmter Defekte (Bleien, Verwerfungen, Risse usw.) zu vermeiden.

Reis. 33.

Beim Eintauchen von Teilen können Sie sich an folgenden Bestimmungen orientieren (Abb. 33):

a) lange Teile (Bohrer, Reibahlen, Räumnadeln) in streng vertikaler Position eintauchen;

b) Teile mit konkaver Oberfläche sollten in ein Abschreckmedium eingetaucht werden konkave Oberfläche oben, weil in ansonsten es bildet sich ein Dampfsack und das Teil wird an dieser Stelle nicht ausgehärtet;

c) Teile mit dicken und dünnen Teilen sollten mit dem dicken Teil in das Abschreckmedium eingetaucht werden;

d) dünne und flache Teile mit der schmalen Seite eintauchen.

Abhängig von der Dicke der abschnittsweise ausgehärteten Schicht wird zwischen Volumen- und Oberflächenhärtung unterschieden. Je nach Abkühlgeschwindigkeit unterscheidet man zwischen stufenweiser und isothermer Härtung, je nach Erwärmungsmethode die Härtung mit Erhitzung in Öfen, Hochfrequenzströmen, Gasflammen und Elektroöfen. Das volumetrische Härten (vollständig) mit kontinuierlicher Kühlung wird für Kohlenstoffstähle (Abkühlung in Wasser) und für legierte Stähle (Abkühlung in Öl) verwendet. Bei dieser Methode wird ein erhitztes Teil in ein Abschreckmedium eingetaucht und dort gehalten, bis es vollständig abgekühlt ist. Der Nachteil dieser Methode ist das Auftreten großer thermischer Spannungen aufgrund des starken Temperaturunterschieds zwischen dem erhitzten Teil und dem Kühlmedium.

Das Stufenhärten erfolgt durch schnelles, aufeinanderfolgendes Abkühlen in zwei verschiedenen Kühlumgebungen. Das erste Kühlmedium sind geschmolzene Salze oder Öl mit einer Temperatur, die 20–30 °C über der Temperatur liegt, bei der die martensitische Umwandlung (Punkt Mn) für einen bestimmten Stahl beginnt. In einer heißen Umgebung lassen Sie die Teile für kurze Zeit einweichen. Das Einweichen in geschmolzene Salze oder Öl sollte einen Temperaturausgleich über den gesamten Querschnitt des Teils gewährleisten, jedoch keine Austenitzersetzung verursachen. Das zweite Kühlmedium ist Luft. In diesem Fall wandelt sich Austenit in Martensit um. Der Vorteil dieser Härtungsweise liegt in der Reduzierung von thermischen Spannungen und damit von Rissen, Ausbrüchen und Verwerfungen gute Kombination hohe Viskosität mit Festigkeit. Das Stufenhärten wird für Kleinteile (mit einem Querschnitt von 8–10 mm) aus Kohlenstoffstahl und für Teile (mit einem Querschnitt von bis zu 30 mm) aus legiertem Stahl verwendet.

Isothermes Härten Genau wie das Stufenmodell wird es in zwei Kühlumgebungen hergestellt. Temperatur heiße Umgebung(Salz-, Nitrat- oder Alkalibäder) ist unterschiedlich: Es hängt von der chemischen Zusammensetzung des Stahls ab, liegt jedoch immer (20-100 ° C) über dem martensitischen Umwandlungspunkt für einen bestimmten Stahl.

Die Haltezeit muss für die vollständige Umwandlung des Austenits in nadelförmigen Troostit ausreichend sein. Die abschließende Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgt an der Luft.

Isothermes Härten weit verbreitet für Teile aus hochlegierten Stählen. Nach der isothermen Härtung erhält der Stahl hohe Festigkeitseigenschaften, also eine Kombination aus hoher Zähigkeit und Festigkeit.

Leichte Härtung Stahlteile für alle Arten von Härtungsprozessen werden in speziell ausgestatteten Öfen unter Schutzbedingungen oder in Bädern mit geschmolzenen Schichten durchgeführt. Bäder zum Erhitzen von Teilen zum Härten bestehen üblicherweise aus Natriumchlorid mit einer Temperatur von 30–50 °C über der Punkttemperatur
Ac 1 _ 3 .

Kühlung Die Teile werden bei einer Temperatur von 180–200 °C in einem Bad bestehend aus 75 % Kaliumlauge und 25 % Natronlauge unter Zusatz von 6–8 % Wasser (bezogen auf das gesamte Salz) hergestellt. Diese Mischung hat ein sehr hohes Härtungsvermögen.

Nach einer leichten Aushärtung der Oberfläche erhalten die Teile eine leicht silberweiße Farbe. In diesem Fall ist kein Sandstrahlen der Teile erforderlich und es genügt das Waschen in heißem Wasser.

Härten mit Selbstvergütung Es hat Breite Anwendung im Werkzeugbau. Der Prozess besteht darin, dass die Teile nicht bis zur vollständigen Abkühlung in einem Kühlmedium gehalten werden, sondern zu einem bestimmten Zeitpunkt aus diesem entfernt werden, um aufgrund von eine bestimmte Wärmemenge im Kern des Teils zu halten welche anschließende Temperung durchgeführt wird.

Metalle geben bestimmte Qualitäten B. Festigkeit, werden sie einer speziellen Wärmebehandlung namens Härten unterzogen. Bei diesem Prozess wird das Metall auf sehr hohe Temperaturen erhitzt, wodurch der Stahl seinen kritischen Punkt erreicht und dann schnell abkühlt. Zur schnellen Abkühlung von Stahl können als Kühlmittel Druckluft, Wassernebel und flüssiges Polymer-Abschreckmedium verwendet werden.

Das komplexes Aussehen Verarbeitung von Metall, da in diesem Fall das Metall nicht nur fest, sondern auch nicht so viskos und elastisch wird wie vor der Verarbeitung. Zu Metallprodukt nach dem Aushärten erhalten notwendige Eigenschaften, anwenden Verschiedene Arten Härten Unabhängig von der Härtungsmethode müssen bestimmte Sicherheitsmaßnahmen beachtet werden.

  1. Wenn das Teil in ein Ölbad abgesenkt werden muss, tun Sie dies nur mit einer langstieligen Zange.
  2. Gesichtsmasken sollten nur mit gehärtetem Glas verwendet werden.
  3. Arbeitshandschuhe müssen feuerbeständige Eigenschaften haben.
  4. Für die Herstellung der Kleidung muss feuerbeständiger Stoff verwendet werden.

Methoden zum Härten von Stahl

Es gibt verschiedene Arten des Härtens, deren Wahl davon abhängt, welche Zusammensetzung das Metall hat, wie das Werkstück beschaffen ist, wie stark die Festigkeit des Materials erhöht werden muss und unter welchen Bedingungen die Abkühlung erfolgt. Wege bei dem die Verarbeitung erfolgt Metall kann auch in mehrere Unterarten unterteilt werden.

Verwendung einer Umgebung

Die Methode ist recht einfach, eignet sich jedoch nicht für jede Stahlsorte und nicht für alle Teile. IN in diesem Fall Es wird eine schnelle Abkühlung verwendet großes Intervall Temperaturen Während der Verarbeitung treten große Temperaturunterschiede auf innere Spannung im Material, was zu einer Verformung des Produkts und sogar zu seiner Zerstörung führen kann. Material, das hat toller Inhalt Kohlenstoff ist in seiner Zusammensetzung für eine solche Verarbeitung nicht geeignet.

Härten von Metall in mehreren Stufen

Bei dieser Methode wird der Stahl nach dem Erhitzen auf die gewünschte Temperatur in ein Salzbad getaucht. Dies hilft, ihre Temperatur auszugleichen. Anschließend wird das Teil mit Öl oder Luft auf Normaltemperatur abgekühlt. Diese Methode löst innere Spannungen und die mechanischen Eigenschaften des Produkts werden erhöht. Diese Methode eignet sich zur Bearbeitung von Kleinteilen.

Isotherm

Diese Art der Verarbeitung erfolgt fast wie die Stufenhärtung, allerdings wird das Produkt in diesem Fall noch länger in einem Salzbad aufbewahrt lange Zeit. Bei der isothermen Härtung hat die Abkühlgeschwindigkeit keinen Einfluss auf die Qualität des Teils. Der Vorteil dieser Art der Härtung besteht darin, dass sich der Stahl praktisch nicht verzieht und keinerlei Risse entstehen. Das Metall wird zähflüssiger.

Licht

Für dieses Verfahren werden spezielle Öfen verwendet, die über eine schützende Umgebung verfügen. Bevor das Instrument in einen solchen Ofen gestellt wird, wird es in einem darin enthaltenen Salzbad erhitzt Natriumchlorid, und dann in einem Bad abgekühlt, enthält eine Mischung aus Ätzkalium und Ätznatrium mit einer kleinen Zugabe von Wasser.

Härten mit Selbstvergütung

Dieses Verfahren eignet sich für die Werkzeugherstellung. Der Kern dieser Methode besteht darin, dass die erhitzten Teile aus der Kühlumgebung entfernt werden, bevor sie vollständig abgekühlt sind. Auf diese Weise ist es möglich, etwas Wärme im Kern des Teils zu speichern. Es ist diese Hitze, die es ermöglicht, das Produkt zu temperieren. Erst bei der Herstellung wird das Produkt mit einer speziellen Flüssigkeit vollständig abgekühlt. Diese Wärmebehandlung Wird für Stahl verwendet, der zur Herstellung von Werkzeugen verwendet wird, die erforderlich sind hohe Festigkeit während der Operation.

Zur Kühlung verwendete Methoden

Beim schnellen Abkühlen entwickelt gehärteter Stahl innere Spannungen, die im Laufe der Zeit dazu führen, dass sich die daraus hergestellten Teile zu verziehen beginnen und Risse darin entstehen können. Diese negative Eigenschaften Stahl kann durch Abkühlen in Wasser gewonnen werden. Zur Kühlung ist es besser, Öl zu verwenden. Für einige Teile aus Kohlenstoffstahl ist die Verwendung von Öl jedoch nicht geeignet, da der Abkühlvorgang nicht schnell genug erfolgt. In diesem Fall ist es besser, die Härtung in zwei Umgebungen zu verwenden, mit Selbstvergütung oder einer anderen Methode.

Die innere Spannung im Metall hängt davon ab, wie das Teil in die Härtungsumgebung eingetaucht wird. . Grundregeln Die Richtlinien, die beim Abkühlen befolgt werden müssen, sind wie folgt:

  • Wenn das Teil entsprechend seiner Konfiguration dünne und dicke Teile aufweist, wird zuerst der dicke Teil abgekühlt.
  • Um ein Verziehen langer und länglicher Teile zu verhindern, müssen diese senkrecht in das Abschreckmedium abgesenkt werden;
  • Wenn nur ein Teil des Produkts gehärtet werden muss, wird eine lokale Härtung angewendet, wobei jedoch der gesamte Teil in das Kühlmedium eingetaucht wird.

Fehler, die beim Metallhärten auftreten

Wenn bei der Wärmebehandlung von Stahl gegen technologische Standards verstoßen wurde, weist das Produkt möglicherweise eine unzureichende Härte auf. Dies geschieht, wenn nicht genug vorhanden ist hohe Temperatur beim Erhitzen und kurzzeitiger Einwirkung sowie bei ungenügender Abkühlgeschwindigkeit. Dies kann durch Glühen korrigiert werden und erneutes Abschrecken oder Verwendung eines kräftigeren Abschreckmediums.

Manchmal hat gehärteter Stahl eine grobkörnige Struktur, die eine erhöhte Sprödigkeit mit sich bringt. Dies ist eine Folge einer Überhitzung des Produkts. Es ist notwendig, bei der erforderlichen Temperatur zu glühen und erneut zu härten. Wenn nach einem Burnout eine Fragilität auftritt, ist es unmöglich, einen solchen Defekt zu beheben.

Wenn nach dem Aushärten des Teils Verformungen und Risse auftreten, bedeutet dies, dass das Metall eine hohe innere Spannung aufweist. Solche Defekte treten aufgrund einer ungleichmäßigen Volumenänderung des gehärteten Teils auf, wenn dieses ungleiche Abmessungen aufweist und der Kühlmodus gestört ist. Risse können nicht repariert werden, und Verwerfungen können durch Richten oder Richten beseitigt werden. Manchmal bildet sich nach dem Aushärten Zunder auf dem Werkstück. Es ist unmöglich, eine solche Ehe zu schließen. Dies kann vermieden werden, indem Teile in Öfen mit Schutzatmosphäre erhitzt werden.

Im Laufe der Jahre wurden Technologien verbessert, um Metallen und Legierungen eine höhere Härte zu verleihen lange Jahrhunderte. Moderne Ausrüstung ermöglicht eine Wärmebehandlung, die die Eigenschaften von Produkten auch aus kostengünstigen Materialien deutlich verbessert.

Härten (martensitische Umwandlung)- die wichtigste Methode, um Stählen eine größere Härte zu verleihen. Dabei wird das Produkt auf eine solche Temperatur erhitzt, dass sich das Eisen verändert Kristallgitter und kann zusätzlich mit Kohlenstoff gesättigt sein. Nach einer gewissen Haltezeit wird der Stahl abgekühlt. Damit muss getan werden hohe Geschwindigkeit um die Bildung zu verhindern Zwischenformen Drüse.
Durch die schnelle Umwandlung entsteht ein übersättigter Kohlenstoff. solide Lösung mit verzerrter Kristallstruktur. Beide Faktoren sind für die hohe Härte (bis zu HRC 65) und Sprödigkeit verantwortlich.
Beim Härten werden die meisten Kohlenstoff- und Werkzeugstähle auf eine Temperatur von 800 bis 900 °C erhitzt, die Schnellarbeitsstähle P9 und P18 werden jedoch auf 1200 bis 1300 °C erhitzt.

Mikrostruktur des Schnellarbeitsstahls R6M5: a) Gusszustand; b) nach dem Schmieden und Glühen;
c) nach dem Aushärten; d) nach dem Urlaub. ×500.

Löschmodi

  • Abschrecken in einer Umgebung

Das erhitzte Produkt wird in ein Kühlmedium abgesenkt, wo es bis zur vollständigen Abkühlung verbleibt. Dies ist die einfachste Härtemethode, die jedoch nur für Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (bis zu 0,8 %) oder für Teile mit einfacher Form verwendet werden kann . Diese Einschränkungen sind auf thermische Spannungen zurückzuführen, die beim schnellen Abkühlen auftreten – Details Komplexe Form kann sich verziehen oder sogar reißen.

  • Stufenhärten

Bei dieser Härtungsmethode wird das Produkt auf 250–300 °C abgekühlt Kochsalzlösung mit einer Haltezeit von 2-3 Minuten zum Abbau der thermischen Spannung und anschließender vollständiger Abkühlung an der Luft. Dies hilft, Risse oder Verformungen von Teilen zu verhindern. Der Nachteil dieser Methode ist die relativ niedrige Abkühlgeschwindigkeit, weshalb sie für kleine (bis zu 10 mm Durchmesser) Teile aus Kohlenstoff oder größere Teile aus legierten Stählen verwendet wird, bei denen die Härtungsgeschwindigkeit nicht so kritisch ist.

  • Härten in zwei Umgebungen

Es beginnt mit einer schnellen Abkühlung in Wasser und endet mit einer langsamen Abkühlung in Öl. Typischerweise wird eine solche Härtung für Produkte aus Werkzeugstählen verwendet. Die Hauptschwierigkeit liegt in der Berechnung der Abkühlzeit in der ersten Umgebung.

Wird für Teile verwendet, die an der Oberfläche hart sein müssen, aber einen viskosen Kern haben, z. B. Zahnradzähne. Beim Oberflächenhärten wird die äußere Schicht des Metalls auf überkritische Werte erhitzt und dann entweder während des Wärmeabfuhrprozesses (bei Laserhärtung) oder durch die Flüssigkeitsumwälzung in einem speziellen Induktorkreis (bei Hochfrequenzstromhärtung) abgekühlt.

Urlaub

Gehärteter Stahl wird übermäßig spröde, was den Hauptnachteil dieser Härtungsmethode darstellt. Um die Struktureigenschaften zu normalisieren, wird ein Tempern durchgeführt – Erhitzen auf eine Temperatur unterhalb der Phasenumwandlung, Halten und langsames Abkühlen. Beim Anlassen kommt es zu einer teilweisen „Aufhebung“ der Härtung, der Stahl wird etwas weniger hart, aber duktiler. Es gibt niedrige (150–200 °C, für Werkzeuge und Teile mit erhöhter Verschleißfestigkeit), mittlere (300–400 °C, für Federn) und hohe (550–650 °C, für hochbelastete Teile) Anlassen.

Temperaturtabelle für Vergütungsstähle

NEIN. Stahlsorte Härte (HRCe) Temperatur Aushärtung, Grad C Temperatur Feiertage, Grad C Temperatur zak. HDTV, Grad.C Temperatur Zement., Grad C Temperatur Glühen, Grad C Temperament. Mittwoch Notiz
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Stahl 20 57…63 790…820 160…200 920…950 Wasser
2 Stahl 35 30…34 830…840 490…510 Wasser
33…35 450…500
42…48 180…200 860…880
3 Stahl 45 20…25 820…840 550…600 Wasser
20…28 550…580
24…28 500…550
30…34 490…520
42…51 180…220 Sek. bis 40 mm
49…57 200…220 840…880
<= 22 780…820 Mit Backofen
4 Stahl 65G 28…33 790…810 550…580 Öl Sek. bis 60 mm
43…49 340…380 Sek. bis 10 mm (Federn)
55…61 160…220 Sek. bis zu 30 mm
5 Stahl 20Х 57…63 800…820 160…200 900…950 Öl
59…63 180…220 850…870 900…950 Wasserlösung 0,2…0,7 % Polyacrylanid
«— 840…860
6 Stahl 40Х 24…28 840…860 500…550 Öl
30…34 490…520
47…51 180…200 Sek. bis zu 30 mm
47…57 860…900 Wasserlösung 0,2…0,7 % Polyacrylanid
48…54 Nitrieren
<= 22 840…860
7 Stahl 50Х 25…32 830…850 550…620 Öl Sek. bis 100 mm
49…55 180…200 Sek. bis 45 mm
53…59 180…200 880…900 Wasserlösung 0,2…0,7 % Polyacrylanid
< 20 860…880
8 Stahl 12ХН3А 57…63 780…800 180…200 900…920 Öl
50…63 180…200 850…870 Wasserlösung 0,2…0,7 % Polyacrylanid
<= 22 840…870 Mit Ofen bis 550…650
9 Stahl 38Х2МУА 23…29 930…950 650…670 Öl Sek. bis 100 mm
<= 22 650…670 Normalisierung 930…970
HV > 670 Nitrieren
10 Stahl 7KhG2VM <= 25 770…790 Mit Ofen bis 550
28…30 860…875 560…580 Luft Sek. bis 200 mm
58…61 210…230 Sek. bis 120 mm
11 Stahl 60S2A <= 22 840…860 Mit Backofen
44…51 850…870 420…480 Öl Sek. bis 20 mm
12 Stahl 35ХГС <= 22 880…900 Mit Ofen bis 500…650
50…53 870…890 180…200 Öl
13 Stahl 50HFA 25…33 850…880 580…600 Öl
51…56 850…870 180…200 Sek. bis zu 30 mm
53…59 180…220 880…940 Wasserlösung 0,2…0,7 % Polyacrylanid
14 Stahl ШХ15 <= 18 790…810 Mit Backofen bis 600
59…63 840…850 160…180 Öl Sek. bis 20 mm
51…57 300…400
42…51 400…500
15 Stahl U7, U7A NV<= 187 740…760 Mit Backofen bis 600
44…51 800…830 300…400 Wasser bis 250, Öl Sek. bis 18 mm
55…61 200…300
61…64 160…200
61…64 160…200 Öl Sek. bis zu 5 mm
16 Stahl U8, U8A NV<= 187 740…760 Mit Backofen bis 600
37…46 790…820 400…500 Wasser bis 250, Öl Sek. bis 60 mm
61…65 160…200
61…65 160…200 Öl Sek. bis zu 8 mm
61…65 160…180 880…900 Wasserlösung 0,2…0,7 % Polyacrylanid
17 Stahl U10, U10A NV<= 197 750…770
40…48 770…800 400…500 Wasser bis 250, Öl Sek. bis 60 mm
50…63 160…200
61…65 160…200 Öl Sek. bis zu 8 mm
59…65 160…180 880…900 Wasserlösung 0,2…0,7 % Polyacrylanid
18 Stahl 9ХС <= 24 790…810 Mit Backofen bis 600
45…55 860…880 450…500 Öl Sek. bis zu 30 mm
40…48 500…600
59…63 180…240 Sek. bis 40 mm
19 Stahl HVG <= 25 780…800 Mit Backofen bis 650
59…63 820…850 180…220 Öl Sek. bis 60 mm
36…47 500…600
55…57 280…340 Sek. bis 70 mm
20 Stahl X12M 61…63 1000…1030 190…210 Öl Sek. bis 140 mm
57…58 320…350
21 Stahl R6M5 18…23 800…830 Mit Backofen bis 600
64…66 1210…1230 560…570 3-mal Öl, Luft In Öl bis 300...450 Grad, Luft bis 20
26…29 780…800 Belichtung 2...3 Stunden, Luft
22 Stahl P18 18…26 860…880 Mit Backofen bis 600
62…65 1260…1280 560…570 3-mal Öl, Luft In Öl bis 150...200 Grad, Luft bis 20
23 Federn. Stahlklasse. II 250…320 Nach dem Kaltwickeln der Federn 30 Minuten
24 Stahl 5ХНМ, 5ХНВ >= 57 840…860 460…520 Öl Sek. bis 100 mm
42…46 Sek. 100..200 mm
39…43 Sek. 200..300 mm
37…42 Sek. 300..500 mm
НV >= 450 Nitrieren. Sek. St. 70 mm
25 Stahl 30KhGSA 19…27 890…910 660…680 Öl
27…34 580…600
34…39 500…540
«— 770…790 Mit Backofen bis 650
26 Stahl 12Х18Н9Т <= 18 1100…1150 Wasser
27 Stahl 40ХН2МА, 40ХН2ВА 30…36 840…860 600…650 Öl
34…39 550…600
28 Stahl EI961Sh 27…33 1000…1010 660…690 Öl 13Х11Н2В2НФ
34…39 560…590 Bei t>6 mm Wasser
29 Stahl 20Х13 27…35 1050 550…600 Luft
43,5…50,5 200
30 Stahl 40Х13 49,5…56 1000…1050 200…300 Öl

Wärmebehandlung von Nichteisenmetallen

Legierungen auf Basis anderer Metalle reagieren auf die Härtung nicht so gut wie Stahl, ihre Härte kann aber auch durch Wärmebehandlung erhöht werden. Typischerweise wird eine Kombination aus Härten und Vorglühen (Erhitzen über den Phasenumwandlungspunkt mit langsamer Abkühlung) verwendet.

  • Bronzen (Kupferlegierungen) werden bei einer Temperatur knapp unter dem Schmelzpunkt geglüht und anschließend durch Wasserkühlung abgeschreckt. Abschrecktemperatur von 750 bis 950 °C, abhängig von der Zusammensetzung der Legierung. Das Tempern erfolgt bei 200–400 °C für 2–4 Stunden. Die höchsten Härtewerte bis zu HV300 (ca. HRC 34) können für Produkte aus Berylliumbronze erreicht werden.
  • Die Härte von Silber kann durch Glühen auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt (mattrote Farbe) und anschließendes Abschrecken erhöht werden.
  • Verschiedene Nickellegierungen werden bei 700–1185 °C geglüht, ein so großer Bereich wird durch die Vielfalt ihrer Zusammensetzungen bestimmt. Zur Kühlung werden Salzlösungen verwendet, deren Partikel anschließend mit Wasser oder Oxidation verhindernden Schutzgasen (trockener Stickstoff, trockener Wasserstoff) entfernt werden.

Ausrüstung und Materialien

Zum Erhitzen von Metall während der Wärmebehandlung werden 4 Haupttypen von Öfen verwendet:
- Salzelektrodenbad
- Kammerofen
— Durchlaufverbrennungsofen
- Vakuumofen

Als Abschreckmedien, in denen eine Abkühlung erfolgt, werden Flüssigkeiten (Wasser, Mineralöl, spezielle Wasserpolymere (Thermat), Salzlösungen), Luft und Gase (Stickstoff, Argon) und sogar niedrig schmelzende Metalle verwendet. Die Einheit selbst, in der die Kühlung erfolgt, wird als Abschreckbad bezeichnet und ist ein Behälter, in dem die Flüssigkeit laminar gemischt wird. Ein wichtiges Merkmal des Abschreckbades ist die Qualität der Dampfmantelentfernung.

Alterung und andere Härteverfahren

Altern- eine andere Art der Wärmebehandlung, mit der Sie die Härte von Legierungen aus Aluminium, Magnesium, Titan, Nickel und einigen rostfreien Stählen erhöhen können, die ohne polymorphe Umwandlung vorgehärtet werden. Während des Alterungsprozesses nehmen Härte und Festigkeit zu und die Duktilität ab.

  • Aluminiumlegierungen, zum Beispiel Duraluminium (4–5 % Kupfer) und Legierungen mit Zusatz von Nickel und Eisen, werden eine Stunde lang bei einer Temperatur von 100–180 °C gehalten
  • Nickellegierungen unterliegen einer Alterung in 2-3 Stufen, die bei Temperaturen von 595 bis 845 °C insgesamt 6 bis 30 Stunden dauert. Einige Legierungen werden bei 790–1220 °C vorgehärtet. Teile aus Nickellegierungen werden in zusätzliche Behälter gelegt, um sie vor Luftkontakt zu schützen. Zum Erhitzen werden Elektroöfen verwendet, für Kleinteile können Salzelektrodenbäder verwendet werden.
  • Martensitaushärtende Stähle (hochlegierte kohlenstofffreie Eisenlegierungen) altern nach einer Vorglühung bei 820 °C etwa 3 Stunden lang bei 480–500 °C

Chemisch-thermische Behandlung- Sättigung der Oberflächenschicht mit Legierungselementen,

  • nichtmetallisch: Kohlenstoff (Zementierung) und Stickstoff (Nitrieren) werden verwendet, um die Verschleißfestigkeit von Knien, Wellen und Zahnrädern aus kohlenstoffarmen Stählen zu erhöhen
  • Metall: Beispielsweise tragen Silizium (Silikonisierung) und Chrom dazu bei, die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit von Teilen zu erhöhen

Das Zementieren und Nitrieren erfolgt in elektrischen Schachtöfen. Darüber hinaus gibt es Universalgeräte, mit denen Sie das gesamte Spektrum an Arbeiten zur thermochemischen Bearbeitung von Stahlprodukten durchführen können.

Unter Druckbehandlung (Härten) versteht man eine Härtesteigerung durch plastische Verformung bei relativ niedrigen Temperaturen. Auf diese Weise werden kohlenstoffarme Stähle beim Kaltgesenkschmieden verstärkt, ebenso wie reines Kupfer und Aluminium.

Während der Wärmebehandlung können Stahlprodukte erstaunliche Veränderungen durchlaufen und eine Verschleißfestigkeit und Härte erreichen, die um ein Vielfaches höher ist als die des Originalmaterials. Der Bereich der Härteänderungen von Nichteisenmetalllegierungen während der Wärmebehandlung ist viel kleiner, ihre einzigartigen Eigenschaften erfordern jedoch oft keine groß angelegte Verbesserung.