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Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2025-01-02 Herkunft:Powered
Abstrakt: Dieser Artikel konzentriert sich auf den Bereich der Wärmebehandlung und untersucht eingehend häufige Missverständnisse und praktische betriebliche Probleme im Wärmebehandlungsprozess in der gesamten Branche. Zu den behandelten Themen gehören unter anderem Vakuumerwärmung, Beurteilung der Anlassfarbe, Gründe für Formversagen und Härtekontrolle. Ziel ist es, Missverständnisse aufzuklären, das wissenschaftliche Verständnis von Wärmebehandlungsprozessen zu verbessern, Fachleute bei der Optimierung von Verfahren zu unterstützen, Streitigkeiten zu vermeiden und die gesunde Entwicklung der Branche zu fördern.
Bei der Vakuumwärmebehandlung führt das Phänomen der Kohlenstoffaufnahme durch Werkstücke oft zu falschen Vorstellungen. Einige führen die Ursache fälschlicherweise auf zwei Faktoren zurück: erstens auf die Kohlenstoffaufnahme aus dem Abschrecköl; und zweitens Graphitkomponenten in der Heizkammer. Das eigentliche Problem ist jedoch oft die Sauberkeit der Heizkammer. Wenn Werkstücke zusammen mit den Materialkörben und Ladewagen in den Ofen hinein und aus ihm heraus bewegt werden, verunreinigt Abschrecköl die Kammer, wodurch eine flüchtige reduzierende Atmosphäre entsteht, die zur Kohlenstoffaufnahme beiträgt.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Kohlenstoffaufnahme normalerweise nicht signifikant ist, wenn Werkstücke bei Temperaturen unter 1050 °C in Öl abgeschreckt werden und vor dem Eintauchen in das Öl vorgekühlt werden. Graphitbestandteile in der Heizkammer tragen zwar zur Kohlenstoffaufnahme bei, ihr Einfluss ist jedoch weitaus geringer als die Verunreinigung durch Rückstände des Abschrecköls.
Beim Verzug während der Wärmebehandlung handelt es sich sowohl um mikrostrukturelle Veränderungen als auch um Formverzerrungen. Studien haben gezeigt, dass die Vakuumwärmebehandlung bei identischen Organisations- und Härtebedingungen im Vergleich zu anderen Ofentypen zu minimalen mikrostrukturellen Verformungen führt. Allerdings hat die Vakuumwärmebehandlung im Hinblick auf Formverzerrungen nicht immer die Oberhand. Mit anderen Verfahren wie dem konventionellen Abschrecken lässt sich der Verzug mithilfe von Methoden wie dem schrittweisen Abschrecken, dem isothermen Abschrecken und dem ofenseitigen Richten leicht kontrollieren. Im Gegensatz dazu kann das Abschrecken im Vakuum aufgrund des Fehlens dieser Funktionsfähigkeit manchmal zu einer Verzerrung führen.
Ein häufiges Missverständnis besteht darin, dass die Vakuumwärmebehandlung alle Formen von Verformungen minimiert, was in der Praxis zu einer falschen Prozessauswahl führen könnte.
Die Farbe, die sich nach dem Anlassen aufgrund des Oxidfilms auf der Stahloberfläche bildet, wird häufig zur Schätzung der Anlasstemperatur herangezogen. Die Farbe des Anlassens ändert sich tatsächlich mit der Temperatur, wobei Standardzeiten bei etwa 5 Minuten bei unterschiedlichen Temperaturen liegen, was zu charakteristischen Farben für verschiedene Stähle führt (z. B. ist Kohlenstoffstahl bei 200 °C hellgelb, bei 220 °C grasgelb usw.).
Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass die Temperierfarbe sowohl von der Temperatur als auch von der Zeit beeinflusst wird. Bei gleicher Temperatur führt eine Verlängerung der Haltezeit zu einer Farbe, die einer höheren Temperatur entspricht. Die alleinige Beurteilung der Tempertemperatur anhand der Farbe kann ohne Berücksichtigung des Zeitfaktors zu ungenauen Schlussfolgerungen führen.
Statistische Daten zu frühen Formenausfällen im In- und Ausland zeigen, dass unsachgemäße Wärmebehandlungsprozesse für einen erheblichen Anteil der Ausfälle verantwortlich sind (44 % in Japan, 52 % in Shanghai). Dies spiegelt jedoch lediglich vergangene Ausfälle wider und kann nicht zur Vorhersage künftiger Ursachen von Formausfällen herangezogen werden.
Viele Menschen tappen in die Falle, Formenausfälle allein auf die Wärmebehandlung zurückzuführen. Formenausfälle sind jedoch ein komplexer Prozess, der eine umfassende Analyse der Materialqualität, des Designs, der Verarbeitungsmethoden, der Materialeigenschaften und anderer Faktoren erfordert.
Das Hauptziel des Schmiedens besteht darin, Materialfehler zu beseitigen, die Mikrostruktur zu verbessern, die Materialeigenschaften zu verbessern und die Bearbeitungskosten zu senken. Einige in der Schmiedeindustrie konzentrieren sich jedoch ausschließlich auf die Sicherstellung der Maßhaltigkeit, vernachlässigen die Materialoptimierung und verwenden unsachgemäße Wärmebehandlungen nach dem Schmieden, die zu schädlichen Karbidnetzwerken führen.
Da die Schmiedetemperaturen oft viel höher sind als die Abschrecktemperaturen, kann sich diese schlechte Mikrostruktur negativ auf die Wärmebehandlung und die Produktqualität auswirken. Dies unterstreicht die Bedeutung der Aufrechterhaltung einer hohen Schmiedequalität, um effektive Wärmebehandlungsergebnisse sicherzustellen.
Bei der Wärmebehandlung geht es nicht nur darum, die Härteanforderung zu erfüllen. Auch die Prozessauswahl und -kontrolle sind von entscheidender Bedeutung. Einige Praktiker verwenden beim Abschrecken möglicherweise eine Unterhitzung und passen dann das Anlassen so an, dass der angegebene Härtebereich kaum erreicht wird. Dies erhöht jedoch das Risiko eines frühen Ausfalls, da solche Prozesse nicht die ordnungsgemäße Umwandlung der inneren Mikrostrukturen gewährleisten.
Die Einhaltung der Härte kann die Mängel in Wärmebehandlungsprozessen nicht verdecken, und eine unsachgemäße Wärmebehandlung kann bei der Verwendung des Produkts zu Sprödigkeit und Rissbildung führen.
Bei Qualitätsstreitigkeiten gehen Kunden oft davon aus, dass ein Produkt vor der Wärmebehandlung einwandfrei sei, geben bei auftretenden Problemen die Wärmebehandlung in die Schuld und fordern Schadensersatz. Dabei wird jedoch außer Acht gelassen, dass die Wärmebehandlung nur ein Teil der Herstellungskette ist und ihre Qualität von den vorherigen Schritten abhängt. Damit die Wärmebehandlung wirksam ist, müssen geeignete Vorbehandlungsbedingungen geschaffen werden.
Manche Leute verlassen sich bei der Konstruktion auf manuelle Härtewerte, stellen dann aber fest, dass sie bei der Wärmebehandlung nicht die erforderliche Härte erreichen können. Dies kommt häufig vor, wenn beispielsweise große Bauteile aus Federstahl (z. B. 60Si2Mn) verwendet werden, bei denen es aufgrund der unterschiedlichen Dicke des Werkstücks schwierig ist, die Härtewerte aus dem Handbuch zu erreichen.
Faktoren wie Materialqualität, Formgröße, Werkstückgewicht, Form und nachfolgende Verarbeitungsmethoden wirken sich alle auf das endgültige Härteergebnis aus und erfordern Anpassungen, um den praktischen Bedingungen gerecht zu werden und eine ordnungsgemäße Materialleistung sicherzustellen.
Im Falle eines Produktversagens, beispielsweise eines Formbruchs, der zu Verletzungen führt, machen einige Unternehmen schnell den Hersteller der Wärmebehandlung verantwortlich. Dabei wird jedoch übersehen, dass Produktversagen ein multifaktorielles Problem ist, das Design, Materialauswahl, Verarbeitung und Verwendung umfasst.
Wie bei der medizinischen Diagnose ist eine gründliche Analyse jedes Stadiums erforderlich, um die wahre Ursache des Versagens zu ermitteln. Beispielsweise wurde in einem Fall die Wärmebehandlung als normal erachtet und als Ursache für den Fehler wurde eine Überlastung während des Gebrauchs festgestellt. Ein wissenschaftlicher und rigoroser Ansatz zur Problemlösung ist unerlässlich.
Einige Kunden stellen strenge Härteanforderungen an wärmebehandelte Produkte und fordern Abweichungen von nicht mehr als 1 HRC, obwohl Härteprüfgeräte eine solche Abweichung zulassen. Dies führt häufig dazu, dass Hersteller von Wärmebehandlungsanlagen unangemessene Methoden anwenden, um diese Anforderungen zu erfüllen, was zu betrieblichen Schwierigkeiten führt.
Diese übermäßige Nachfrage spiegelt ein mangelndes Verständnis des Wärmebehandlungsprozesses wider und schadet der gesunden Entwicklung der Branche. Beide Parteien sollten auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse zusammenarbeiten, um angemessene Toleranzen festzulegen.
Es wird allgemein angenommen, dass das Anlassen erst nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur erfolgen sollte. Dies ist jedoch für viele Stähle, insbesondere Stähle mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt, falsch. In diesen Fällen ist es besser, mit dem Tempern fortzufahren, während das Werkstück noch über Raumtemperatur ist, um das Risiko von Rissen zu verringern und die Produktqualität zu verbessern.
Manche Praktiker glauben fälschlicherweise, dass Werkstücke immer gehärtet werden sollten, solange sie noch heiß vom Abschrecken sind. Tatsächlich sollte die Ofeneintrittstemperatur zum Anlassen auf dem Martensit-Umwandlungspunkt des Stahls basieren, der je nach Material variiert. Das blinde Befolgen dieser Vorgehensweise kann zu Rissen und verschlechterten Materialeigenschaften führen.
Einige Manager bestehen darauf, die Formen zwischen dem Glühen und dem Abschrecken eine Woche lang bei Raumtemperatur ruhen zu lassen, um Spannungen abzubauen, aber dieser Behauptung fehlt wissenschaftliche Unterstützung. Eine unnötige Verlängerung der Produktionszyklen aufgrund nicht unterstützter Praktiken sollte vermieden werden. Wärmebehandlungsprozesse sollten einem wissenschaftlich begründeten Zeitplan folgen.
Einige Kunden versuchen, Bearbeitungskosten zu sparen, indem sie die gesamte Maßbearbeitung vor der Wärmebehandlung abschließen und dann erwarten, dass der Wärmebehandlungsprozess keine Verformung verursacht. Da die Wärmebehandlung von Natur aus zu mikrostrukturellen Verformungen führt, sind einige Dimensionsänderungen unvermeidlich.
Diese Praxis, die den Druck zur Kosteneinsparung auf die Wärmebehandlung verlagert, ist unvernünftig. Unternehmen sollten sowohl die Bearbeitungskosten als auch die Produktqualität berücksichtigen und Raum für notwendige Maßanpassungen nach der Wärmebehandlung lassen.
Einige Unternehmen versäumen es, entkohlte Schichten vor der Härteprüfung zu entfernen, was zu fehlerhaften Härtemesswerten führt. Bei korrekten Verfahren sollte die entkohlte Schicht vor dem Test entfernt werden, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten.
Das Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm ist für das Verständnis von Wärmebehandlungsprozessen von wesentlicher Bedeutung, gilt jedoch nur für einfache Legierungen wie Kohlenstoffstähle und Gusseisen. Bei legierten Stählen ist es aufgrund des Vorhandenseins anderer Elemente weniger anwendbar. Darüber hinaus werden durch das schnelle Aufheizen und Abkühlen während der Wärmebehandlung keine Gleichgewichtsbedingungen erreicht, sodass das Phasendiagramm eher ein Ausgangspunkt als ein praktischer Leitfaden für Prozessabläufe ist.
Beim Glühen von kohlenstoffarmem Stahl wird oft davon ausgegangen, dass gleichachsige Körner leicht erhalten werden können. Bei bestimmten Stählen wie Al-stabilisierten Stählen kann die Kornbildung jedoch durch die vorherige Verarbeitung beeinträchtigt werden und zu einer stärker verformten Struktur führen, selbst beim Hochtemperaturglühen.
Bei der Extrusion geht man davon aus, dass eine geringere Härte die Materialverformung erleichtert. Tatsächlich verformen sich perlitische sphäroidisierte Strukturen jedoch besser, obwohl sie härter sind. Der Schwerpunkt der Materialvorbehandlung sollte auf der Optimierung sowohl der Härte als auch der Verformungseigenschaften liegen.
Benutzer von Schmiedeformen fordern oft eine übermäßig hohe Härte (z. B. 52-55 HRC), aber dies kann die Rothärte verringern und zu einem schnellen Härteverlust führen. Stattdessen führt die Aufrechterhaltung der richtigen Rothärte innerhalb eines angemessenen Härtebereichs zu einer besseren Formleistung.
Die Vorstellung, dass „eine perfekte Wärmebehandlung zu perfekten Teilen führt“, ist irreführend. Wärmebehandlung ist gerecht
ein Glied in der Produktionskette, und ein ganzheitlicher Qualitätsansatz ist erforderlich. Andere Faktoren wie Materialfehler, Design und Bearbeitung spielen eine entscheidende Rolle.
Abschluss:Bei der Wärmebehandlung kommt es auf Präzision in Wissen und Praxis an. Missverständnisse können zu ineffektiven Prozessen und Produktausfällen führen. Durch die Beseitigung häufiger Missverständnisse und die Anwendung eines wissenschaftlichen, ganzheitlichen Ansatzes bei der Wärmebehandlung kann die Branche eine höhere Qualität, weniger Streitigkeiten und einen gesünderen Entwicklungsverlauf gewährleisten. Eine klare Kommunikation und ein tiefes Verständnis der gesamten Produktionskette sind für die Bewältigung der komplexen Herausforderungen der Wärmebehandlung unerlässlich.
