Vergütung

Vergütung

toplotna obdelavaVERGÜTUNG = HÄRTEN + NACHLASSEN

Wir bieten Vergütungsverfahren in Härteöfen in Größen bis zu  Φ1000 X 2000mm an.

In den meisten Fällen werden die Erzeugnisse nach dem Härten erneut auf  200°C erwärmt und anschließend langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Das ist unabdingbar beim Härten von legierten Stählen in der Martensitstufe. Der Zweck einer solchen Erwärmung ist die entstandenen  Wärmespannungen abzubauen. Bei diesen Stählen sind die Spannungen so hoch, dass viele Erzeugnisse (wegen entstandener Risse, Deformationen und Zerstörungen) unbrauchbar sein können. Durch sofortiges Anlassen wird der Effekt der inneren Spannungen wesentlich gemindert. Diese Wärmebehandlung nennt sich Anlassen von Stählen.

Die Wärmebehandlung, bei der die Erzeugnisse nach dem Härten bei Temperaturen über 100°C angelassen werden, nennt man Vergütung. Der Zweck der Vergütung ist, eine gute Festigkeit und gleichzeitig Zähigkeit der Erzeugnisse zu erlangen. Die Vergütung ist demnach eine Art der Wärmebehandlung, die sich aus dem Härten und dem Anlassen zusammensetzt. Sie wird bei Stählen, die über 0,3 do 0,6%C (oder mehr) verfügen angewendet. In den meisten Fällen sind diese Stähle mit Cr, Mo, Co, V, W, Ti und anderen legiert. Dabei haben die Legierungselemente unterschiedliche Rollen. Sie verbessern die Härte, indem sie harte und stabile Karbide bilden, die die Größe der Kristallite (Körner) beeinflussen und die Zähigkeit verbessern.

Was die Temperatur betrifft kann Anlassen folgendermaßen geschehen:

  • niedrig bis 200°C - Martensitstufe
  • mittel in Bainit - oder Trutitstufe
  • hoch in Sorbit - oder Perlitstufe
  • sehr hoch - bei besonderen Stählen

Die Wiedergaben von Temperaturen des Anlasses sind nicht geeignet, da sich die Temperaturen für den Stahl mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung stark unterscheiden. Es ist besser die Strukturen vorzugeben, die während des Anlassverfahrens vom vorhandenen Stahl entstehen. Beim Anlassen kann man die Martensitstruktur von Stählen in Bainit, Trustit, Sorbit oder Perlit umwandeln. Bei der gewählten Temperatur des Anlassverfahrens entsteht eine Struktur mit bekannten Eigenschaften. Durch Erhöhung der Temperatur des Erlassens werden die inneren Spannungen geringer, die Härte nimmt ab, die Zähigkeit nimmt zu.

 
1. Das Anlassen in der Martensit-Stufe.
Beim Anlassen bis 200°C ist das Gefüge noch immer martensitisch. Es wird nach dem Härten und der Zementierung von Kohlenstoffstählen eingesetzt.  Bei diesem Anlassverfahren passiert folgendes:

  • nach längerem Glühen wird aus dem Martensit teilweise der Kohlstoff abgesondert, der sich in dem feinkörnigen Zementit bindet
  • der entstandene Martensit nennt sich angelassener Martensit
  • die inneren Spannungen werden teilweise abgebaut
  • sehr geringfügige Minderung der Härte und sehr geringfügige Zunahme der Zähigkeit

2. Das Anlassen in der Bainit-Stufe kommt in der Praxis am meisten vor. Der wesentliche Abbau der inneren Spannungen und die Bainitstruktur sind die Ursachen für die Zunahme an Festigkeit und Zähigkeit. Dabei wird die Härte nur geringfügig gemindert. Ausgeführt wird dies bei  Kohlenstoffstählen und bei niedrig legierten Werkzeugstählen.

3. Das Anlassen in der Trustit- und Sorbitstufe geschieht bei Temperaturen von 350 bis 500°C. Hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung von Stählen und der gewählten Temperatur wird der Martensit in Trustit oder Sorbit umgewandelt. Nach diesem Anlassverfahren ist die Härte wesentlich geringer, die Zähigkeit steigt aber wesentlich. Die inneren Spannungen sind fast gänzlich beseitigt, daher ist die Festigkeit der Erzeugnisse sehr gut. Das Anlassen in dieser Stufe ist für die legierte Stähle und Erzeugnisse, die gute Festigkeit und Zähigkeit benötigen, geeignet.

4. Hochtemperatur-Anlassen

geschieht bei den Temperaturen bis 700°C. Dieses Anlassverfahren wird bei dynamisch belasteten Stählen eingesetzt, die eine gute Festigkeit, Härte und Zähigkeit aufweisen. In diesem Fall werden die Stähle mit V, Nb, Ti, Co, W, Mo, Cr und anderem legiert. Bei dem Anlassen bei diesen Temperaturen bilden die Legierungselemente mit dem abgesonderten Kohlenstoff sehr harte und stabile Karbide und (oder) Nitride. Dabei ist es von großer Bedeutung, dass die ausgeschiedenen Karbide oder Nitride sehr feinkörnig und gleichmäßig  über der gesamten Struktur verteilt sind. Das ist nur dann möglich, wenn die Karbide mit dem Kohlenstoff entstanden sind, der zwangsweise im Martensit gelöst wurde. Bei normaler Abkühlung (ohne Härten und Anlassen) wären die entstandenen Carbide wesentlich grobkörniger. Bei diesen Stählen ist der Anteil an Kohlenstoff dem Anteil der Legierungselemente angepasst. Einige Stähle erreichen  optimale Eigenschaften, wenn das Anlassen bei unterschiedlichen Temperaturen mehrmals durchgeführt wird. Beim Gebrauch werden die Erzeugnisse diese Eigenschaften erhalten, bis zu Temperaturen, bei denen die entstandenen Carbide anfangen zu zerfallen. Aus dem Diagramm ist  ersichtlich, dass die Härte beim Anlassverfahren in der Trustitstufe (300 do 400°C) beachtlich abzunehmen anfängt. Die Zähigkeit beginnt schon in der Bainitstufe zuzunehmen. Bei den legierten Stählen verlaufen diese Umwandlungen ein wenig anders. In dem Intervall 200 bis 300°C nimmt die Härte ein wenig ab, bei höheren Temperaturen fängt sie an, erneut zuzunehmen, und erreicht den Maximalwert innerhalb des Temperaturintervalls von 500 bis 800°C. Die optimalen Temperaturen des Anlassens sind von ihren chemischen Eigenschaften abhängig.

Art der Erwärmung:

  • kochen in heißem Wasser
  • in Öl erhitzten
  • in Salzbrandöfen
  • in Öfen

Temperaturen des Anlassens nach dem Härten (°C)

  • 100 bis 200 - dynamisch unbelastete Konstruktionselemente aus den Kohlenstoffstählen nach dem Härten und Zementieren
  • 150 bis 300 - Kohlenstoff und niedrig legierte Werkzeugstähle
  • 500 bis 580 - Schnellschnittstähle
  • 530 bis 670 - Sonderstähle zur Vergütung
  • bis 700 - Gesenkstähle

Die Dauer des Anlassens beträgt 1 bis 3 Stunden. Bei Messwerkzeugen sogar bis zu 24 Stunden. Damit erreicht man bessere Dimensionsstabilität.