Optimierung von Stahleigenschaften durch Wärme

1. Optimierung von Stahleigenschaftendurch Wärme Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung

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

3. Tagesordnung • Definitionen • Gefügestrukturen • Erklärungen • Praxis Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung

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

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

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

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

8. Temperaturabhängigkeit der Atomanordnung • 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

9. Beim Kubisch- flächenzentrierten Gammaeisen findenim selben Raum mehr Atome Platz als beim kubisch-raumzentrierten Alpha- Eisen Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung

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

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

12. Das ZTU- Schaubild(Zeit-Temperatur-Umwandlung) Beispiel 1.1191 Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung

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

14. Anlasskurve Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung

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

16. Werkstoffnummer • 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

17. EN- Bezeichnung • Zum Beispiel S355J2+N S = Stahl (Structural Steel) 355 = Streckgrenze (355 N/mm2) J2 = Gütegruppe (beruhigt vergossen, Spurenelemente etc.) N = Normalisiert Frühere DIN – Bezeichnung: St 52-3 N Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung

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

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

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

21. Normalglühen • 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

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

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

24. Temperaturrampe für Vergüten Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung

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

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

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

28. Die Anlasskurve Schulungsmodul AATS "Flükiger" Warmbehandlung

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

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