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Wärmebehandlung

Weitere Informationen zu den technischen Möglichkeiten finden Sie hier: Anlagen

VERFAHREN

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Wärmebehandlung

Abkohlen

Das Abkohlen zählt zu den thermochemischen Verfahren. Im Rahmen dieses Verfahrens wird der Randkohlenstoffgehalt von Bauteilen auf das gewünschte Niveau eingestellt. Durch weitere Wärmebehandlungen (z.B. Härten) werden anschließenddie geforderten mechanischen Eigenschaften eingestellt. 

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Wärmebehandlung

Aufkohlen

1. Das Verfahren
 
Das Aufkohlen zählt zu den thermochemischen Verfahren. Im Rahmen dieses Verfahrens wird die Randschicht von Bauteilen und Werkzeugen mit einem Kohlenstoff abgebenden Medium aufgekohlt. Nach dem Aufkohlen kann eine mechanische Zwischenbearbeitung erfolgen, bei der z.B. aufgekohlte Bereiche abgearbeitet werden. In der Regel erfolgt nach der Zwischenbearbeitung eine Härtung.

2. Geeignete Werkstoffe
Geeignet sind typische Einsatzstähle, also Stähle mit verhältnismäßig niedrigem Kohlenstoffgehalt. Einsatzhärtestähle liegen im Kohlenstoffgehalt unter dem der Vergütungsstähle, also unter 0,25%. 

3. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Zur Durchführung des Einsatzhärtens werden folgende Angaben benötigt:

  • Werkstoffbezeichnung
  • Aufkohltiefe mit Grenzstoffkohlengehalt (in der Regel At0,35)

  • Ggf. Isoliervorschrift (z.B. Werkstückzeichnung mit Angabe der Stellen, die nicht aufgekohlt werden sollen)
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Wärmebehandlung

Wiederaufkohlen

Das Wiederaufkohlen zählt zu den thermochemischen Verfahren. Im Rahmen dieses Verfahrens wird der Randkohlenstoffgehalt von Bauteilen auf das gewünschte Niveau eingestellt. Durch weitere Wärmebehandlungen (z.B. Härten) werden die mechanischen Eigenschaften eingestellt.  

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Wärmebehandlung

Einsatzhärten

1. Das Verfahren
Das Einsatzhärten zählt zu den thermochemischen Verfahren. Im Rahmen dieses Verfahrens wird die Randschicht von Bauteilen und Werkzeugen
mit einem Kohlenstoff abgebenden Medium aufgekohlt und anschließend abgeschreckt. Hierdurch werden die mechanischen Eigenschaften der Bauteilrandschicht (z.B. Verschleiß) verbessert. Die Abschreckung kann entweder direkt aus der Aufkohlungstemperatur oder nach einem Zwischenkühlen und Wiedererwärmen auf eine werkstoffspezifische Härtetemperatur erfolgen. Dies sind nur zwei Varianten möglicher Temperatur-Zeit-Folgen beim Einsatzhärten.

Die Aufkohlung erfolgt in der Regel zwischen 880 bis 980°C. Nach
dem Abhärten der aufgekohlten Bauteile ist überwiegend ein Anlassen erforderlich, um die aus der Härtung entstandenen Spannungen zu
mindern und die geforderten Gebrauchsfestigkeiten einzustellen.
 Als Abschreckmedien dienen Öl- und Salzwarmbäder. Partielles
Einsatzhärten ist dank geeigneter Isoliertechniken möglich.

2. Geeignete Werkstoffe
Einsatzstähle sind Baustähle mit verhältnismäßig niedrigem Kohlenstoffgehalt,  deren Randschicht vor dem Härten üblicherweise aufgekohlt oder carbonitriert wird. Einsatzhärtestähle liegen im Kohlenstoffgehalt unter dem der Vergütungsstähle, also unter 0,25%. 

3. Vorzüge dieser Wärmebehandlung
Das Einsatzhärten dient dazu, der Randschicht von Werkstücken und Werkzeugen aus Stahl eine wesentlich höhere Härte und den Werkstücken und Werkzeugen bessere mechanische Eigenschaften zu verleihen. Einsatzgehärtete Bauteile und Werkzeuge zeichnen sich durch erhöhten Verschleißwiderstand, einen zähen Kern sowie durch eine erhöhte Biegewechselfestigkeit aus. Diese Eigenschaften sind vor allem bei Getriebeteilen erwünscht.

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Zur Durchführung des Einsatzhärtens werden folgende Angaben benötigt:

  • Werkstoffbezeichnung
  • Einsatzhärtetiefe in mm (CHD)
  • Sollwerte Randhärte
  • Ggf. Isoliervorschrift (z.B. Werkstückzeichnung mit Angabe der Stellen, die nicht gehärtet werden sollen)

 

 

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Wärmebehandlung

Niederdruckaufkohlen (LPC)

1. Das Verfahren
Die Niederdruckaufkohlen mit nachfolgender Abschreckung ist eine Form der Einsatzhärtung. Im Vergleich zum Einsatzhärten im Gas können die Vorteile der Vakuumtechnik genutzt werden. Das Einsatzhärten – auch unter Vakuum - zählt zu den thermochemischen Verfahren. Im Rahmen dieses Verfahrens wird die Randschicht von Bauteilen und Werkzeugen mit einem Kohlenstoff abgebenden Medium aufgekohlt und anschließend abgeschreckt. Hierdurch werden die mechanischen Eigenschaften der Bauteilrandschicht (z.B. Verschleiß) verbessert. Nach dem Abhärten der aufgekohlten Bauteile ist überwiegend ein Anlassen erforderlich, um die aus der Härtung entstandenen Spannungen zu mindern und die geforderten Gebrauchsfestigkeiten einzustellen. Als Abschreckmedien dient bei VTN Öl. Einsatzhärten ist dank geeigneter Isoliertechniken möglich. 

2. Geeignete Werkstoffe
Einsatzstähle sind Baustähle mit verhältnismäßig niedrigem Kohlenstoffgehalt,  deren Randschicht vor dem Härten üblicherweise aufgekohlt oder carbonitriert wird. Einsatzhärtestähle liegen im Kohlenstoffgehalt unter dem der Vergütungsstähle, also unter 0,25%. 

3. Vorzüge dieser Wärmebehandlung

  • Hohe Gleichmäßigkeit beim Aufkohlen innerhalb einer Charge und von Los zu Los
  • Präzise Kontrolle der Einsatzhärtungstiefe und der Aufkohlung
  • Erhöhte Sauberkeit von Bauteilen
  • Verbesserte mechanische Eigenschaften, keine intergranulare Oxidationsschicht, verbesserte Ermüdungseigenschaften
  • Gleichmäßiges Aufkohlen von kleinen Löchern, Blindbohrungen oder engen Spalten möglich.
  • Aufkohltemperaturen bis 1.050°C realisierbar
  • Umweltfreundlich, keine CO2-Emissionen
  • Erfüllte höchste Anforderungen an Arbeits- und Umweltschutz

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Zur Durchführung des Einsatzhärtens werden folgende Angaben benötigt:

  • Werkstoffbezeichnung
  • Einsatzhärtetiefe in mm (CHD)
  • Sollwerte Randhärte
  • Ggf. Isoliervorschrift (z.B. Werkstückzeichnung mit Angabe der Stellen, die nicht gehärtet werden sollen)

LPC-Flyer

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Wärmebehandlung

Carbonitrieren

1. Das Verfahren
Das Carbonitrieren zählt zu den thermochemischen Verfahren. Im Rahmen dieses Verfahrens wird die Randschicht von Bauteilen mit Kohlenstoff und Stickstoff angereichert und die mechanischen Eigenschaften der Bauteilrandschicht (z.B. Verschleiß) verbessert. Es nimmt praktisch die Mittelstellung zwischen Einsatzhärten und Nitrieren ein. Die Temperaturen beim Carbonitrieren  sind niedriger als die bei der Einsatzhärtung, jedoch höher als die Nitriertemperaturen. Die Temperaturen bei der Carbonitrierhärtung im Gas liegen im Allgemeinen zwischen 760 und 900°C.

Während beim Einsatzhärten Kohlenstoff und beim Nitrieren Stickstoff in die Stahloberfläche eindringt, beruht die Wirkung der Carbonitrierung auf Kohlenstoff- und gleichzeitig Stickstoffdiffusion. Durch Anreicherung von Stickstoff wird die Härtetemperatur und die kritische Abkühlgeschwindigkeit herabgesetzt, so dass milder abgeschreckt werden kann. Beide Faktoren verringern das Risiko des Verzugs. Mit einer anschließenden Anlassbehandlung wird die gewünschte Oberflächenhärte eingestellt. Falls eine partielle Carbonitrierung gefordert ist, können die nicht zu carbonitrierenden Bereiche isoliert werden.  

2. Geeignete Werkstoffe
Für das Carbonitrieren eignen sich unlegierte und niedrig legierte Einsatzstähle sowie Automaten- und Baustähle. Dies sind im Allgemeinen Stähle mit Kohlenstoffgehalten unter 0,2%.

3. Vorzüge dieser Wärmebehandlung
Das Carbonitrieren dient dazu, der Randschicht von Werkstücken und Werkzeugen aus Stahl eine wesentlich höhere Härte und den Werkstücken und Werkzeugen bessere mechanische Eigenschaften zu verleihen.
Dieses Verfahren eignet sich besonders, um die Verschleißfestigkeit der Randschicht von niedriglegierten und unlegierten Baustählen zu erhöhen. Durch das Carbonitrieren entsteht ein erhöhter Verschleißwiderstand unter gleichzeitiger Verzugsarmut.

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Zur Durchführung des Carbonitrierens werden folgende Angaben benötigt Angaben:

  • Werkstoffbezeichnung
  • Einsatzhärtetiefe in mm (CHD)
  • Sollwerte Randhärte

 

 

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Wärmebehandlung

Altern

Coming soon...

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Wärmebehandlung

Anlassen

1. Das Verfahren
Das Anlassen schließt sich unmittelbar dem Härten an. Erst die Kombination Härten + Anlassen (= Vergüten) erzeugt das Vergütungsgefüge mit den optimierten mechanischen Eigenschaften für den jeweiligen Einsatzfall. Das Anlassen gehört wie das Härten zu den thermischen Verfahren, die das gesamte Bauteil, d.h. von der Randzone bis in die Kernbereiche, in ihren mechanischen Eigenschaften beeinflussen. Im gehärteten Zustand weist das Bauteil je nach Stahlzusammensetzung eine sehr hohe Härte auf, ist aber gleichzeitig sehr spröde und kann im gehärteten Zustand nicht eingesetzt werden. Dabei gilt die Faustformel, dass mit steigender Härte die Zähigkeit sinkt.

Das Anlassen verfolgt den Zweck, die Härte eines gehärteten Bauteils so weit zu verringern, dass die geforderten Zähigkeitswerte erreicht werden. Der gleichzeitig auftretende Härteverlust wird in Kauf genommen. Welcher Kompromiss zwischen Härte und Zähigkeit eingestellt werden muss, entscheidet der Konstrukteur; denn nur er kennt den Verwendungszweck und die Belastung des Bauteils. Legt man ein Kriterium fest, z.B. die Anlasshärte, ist die Zähigkeit auch festgelegt. Es ist nicht möglich, beide Eigenschaften unabhängig voneinander einzustellen. Bei manchen Stählen, z.B. Warmarbeits- und Schnellarbeitsstählen, sind mehrfache Anlassbehandlungen (bis zu viermal) notwendig, um optimale mechanische Eigenschaften zu erhalten. Die Dauer der Anlassbehandlung richtet sich nach dem Bauteilquerschnitt und der Chargengröße; die minimale Haltezeit nach vollständiger Durchwärmung der Werkstücke beträgt eine Stunde. 

2. Geeignete Werkstoffe
Es werden alle Werkstoffe angelassen, die härtbar sind. Die Anlasstemperatur ist abhängig von der Stahlzusammensetzung und
der gewünschten Endhärte. Die Stahlhersteller geben zu den
verschiedenen Stählen sogenannte Anlassschaubilder heraus. Hier kann man den Härteverlauf in Abhängigkeit von der Anlasstemperatur ablesen. 

3. Vorzüge dieser Wärmebehandlung
Eine Anlassbehandlung verbessert die Zähigkeit eines gehärteten Bauteils und sollte daher nach jeder Härtung durchgeführt werden. 

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Zur Auswahl der richtigen Anlasstemperatur wird entweder die direkte Angabe der Temperatur (eher unüblich) oder die Sollhärte benötigt. Es ist darauf zu achten, dass die Anlasstemperaturen selbst bei gleicher Stahlqualität nicht immer gleich hoch sind. Die Bauteilabmessung und die aktuelle Chargenzusammensetzung können sich ändern.
 Zur Durchführung des Anlassens sind folgende Angaben erforderlich: 

  • Werkstoff
  • Sollhärte

 

 

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Wärmebehandlung

Aushärten

Meist bezeichnet man als Aushärten den Prozess des Ausscheidungshärtens von Metallen. Dieses Aushärten bezeichnet eine Wärmebehandlung, mit deren Hilfe die Härte von Metallen bzw. die Festigkeit von Legierungen erhöht werden kann. Metastabile Phasen werden in ganz fein verteilter Form ausgeschieden, so dass sie mechanische Versetzungen verhindern und so die Härte des Metalls erhöhen. Man nutzt bei dem Prozess des Aushärtens den Effekt, dass die Löslichkeit eines Legierungsbestandteils bei Absenken der Temperatur abnimmt. Deshalb ist das Aushärten nur bei einigen Legierungen durchführbar.

Das Aushärten erfolgt in drei Schritten. Schritt eins ist das Lösungsglühen, also das Erwärmen bis alle erforderlichen Elemente in Lösung sind. Danach wird der Werkstoff abgeschreckt, wodurch man einer Diffusion vorbeugt. Der entstandene Mischkristall bleibt jetzt im metastabilen und übersättigten Zustand. Das anschließende Auslagern ist eigentlich ein Anlassen, also Erwärmen. Hierbei wird nun die Diffusion kontrolliert nachgeholt und der Mischkristall erfährt eine Umwandlung in eine Legierung, die zweiphasig ist. Es bilden sich viele kleine homogen verteilte Ausscheidungen. Man kann durch geeignete Wahl der Materialien und genauen Prozedur die zukünftigen Materialeigenschaften gut steuern und beeinflussen. Je kleiner die Ausscheidungen sind, umso größer ist die nun mittels der Aushärtung erreichte Festigkeit.

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Wärmebehandlung

Härten bis 950°C

1. Das Verfahren
Unter Härten versteht man eine Wärmebehandlung bestehend aus Austenitisieren und Abkühlen unter solchen Bedingungen, dass eine Härtezunahme durch mehr oder weniger vollständige Umwandlung
des Austenits in der Regel in Martensit erfolgt.
 Das Austenitisieren ist der Behandlungsschritt, in dem das Werkstück auf Austenitisierungstemperatur gebracht wird und durch vollständige Phasenumwandlung und Carbidauflösung die Matrix des Stahls austenitisch wird.
 Nach dem Austenitisieren erfolgt das Abkühlen. Damit das gesamte Werkstück ein martensitisches Gefüge annimmt, muss die Geschwindigkeit des Temperatursturzes größer sein als die kritische Abkühlgeschwindigkeit des jeweiligen Stahls.
 Das Abkühlen kann in verschiedenen Medien erfolgen, die sich charakteristisch durch ihre Abkühlwirkung in den verschiedenen Temperaturbereichen unterscheiden.

Nach dem Härten besteht das Gefüge sogenannter übereutekoider Stähle üblicherweise aus Martensit + Restaustenit + Carbid. Dem Anteil dieser Phasen ist z.B. bei der Wärmebehandlung von Werkzeugstählen große Bedeutung beizumessen, da Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit und Maßhaltigkeit vom Gefügezustand nach dem Härten beeinflusst werden.
 Nach dem Härten ist ein Anlassen zur Entspannung des Martensitischen Gefüge und zum Einstellen der geforderten Festigkeit notwendig. Bei niedrigen Anlasstemperaturen (in der Regel bis 250°C) wir ohne großen Härteverlust ein Entspannen des martensitischen Gefüge ohne große Härteverluste bewirkt. Erst bei höheren Temperaturen (Werkstoffabhängig, jedoch in der Regel T>250°C) entsteht neben der Gefügeentspannung auch ein nennenswerter Härteverlust. Über die Anlasstemperatur lassen sich die Härteeigenschaften des Bauteils einstellen. Bei wesentlich höheren Anlasstemperaturen (ab etwa 400°C) spricht man dann von dem Vergüten von Stählen. Hier lassen sich neben der Härte auch noch mechanische Eigenschaften des Stahls einstellen.

2. Geeignete Werkstoffe
Im Prinzip ist jeder Stahl mehr oder weniger gut härtbar. Die Härtbarkeit ist aber entscheidend von der chemischen Zusammensetzung des Stahls abhängig. Unter Härtbarkeit versteht man die Fähigkeit eines Stahls, in der oberflächennahen Zone mehr oder weniger tiefgreifend eine erhöhte Härte anzunehmen. Der Begriff „Härtbarkeit“ beinhaltet die Höhe sowie die Verteilung der Härtezunahme im Werkstück (Einhärtbarkeit). Grundsätzlich gilt, Kohlenstoff ist der Träger der Härte. Ohne Kohlenstoff im Stahl (mind. 0,22%C) lässt sich kaum eine Härtesteigerung erreichen. Neben dem Kohlenstoff hat die Menge, Art und Anzahl der Legierungselemente im Stahl Einfluss auf z.B. die Härte, die Zähigkeit, die Durchhärtbarkeit, die Verschleißfestigkeit, u.a. mechanische Werte. 

3. Vorzüge dieser Wärmebehandlung
Das Härten wird angewendet, um Bauteilen und Werkzeugen eine ausreichende Härte und Festigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen - z.B. statischer oder dynamischer Verformung durch Zug, Druck, Biegung, Verschleiß - zu verleihen. 

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Auf jeden Fall anzugeben sind:

  • Werkstoff- / Materialbezeichnung
  • gewünschte Härte
  • bei Anlieferung bereits erfolgte Bearbeitung des Werkstückes (z.B. Vorvergütet)
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Wärmebehandlung

Härten bis 1.100°C

1. Das Verfahren
Unter Härten versteht man eine Wärmebehandlung bestehend aus Austenitisieren und Abkühlen unter solchen Bedingungen, dass eine Härtezunahme durch mehr oder weniger vollständige Umwandlung des Austenits in der Regel in Martensit erfolgt. Das Austenitisieren ist der Behandlungsschritt, in dem das Werkstück auf Austenitisierungstemperatur gebracht wird und durch vollständige Phasenumwandlung und Carbidauflösung die Matrix des Stahls austenitisch wird. Nach dem Austenitisieren erfolgt das Abkühlen. Damit das gesamte Werkstück ein martensitisches Gefüge annimmt, muss die Geschwindigkeit des Temperatursturzes größer sein als die kritische Abkühlgeschwindigkeit des jeweiligen Stahls. Das Abkühlen kann in verschiedenen Medien erfolgen, die sich charakteristisch durch ihre Abkühlwirkung in den verschiedenen Temperaturbereichen unterscheiden.

Nach dem Härten besteht das Gefüge sogenannter übereutekoider Stähle üblicherweise aus Martensit + Restaustenit + Carbid. Dem Anteil dieser Phasen ist z.B. bei der Wärmebehandlung von Werkzeugstählen große Bedeutung beizumessen, da Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit und Maßhaltigkeit vom Gefügezustand nach dem Härten beeinflusst werden. Nach dem Härten ist ein Anlassen zur Entspannung des Martensitischen Gefüge und zum Einstellen der geforderten Festigkeit notwendig. Bei niedrigen Anlasstemperaturen (in der Regel bis 250°C) wir ohne großen Härteverlust ein Entspannen des martensitischen Gefüge ohne große Härteverluste bewirkt. Erst bei höheren Temperaturen (Werkstoffabhängig, jedoch in der Regel T>250°C) entsteht neben der Gefügeentspannung auch ein nennenswerter Härteverlust. Über die Anlasstemperatur lassen sich die Härteeigenschaften des Bauteils einstellen. Bei wesentlich höheren Anlasstemperaturen (ab etwa 400°C) spricht man dann von dem Vergüten von Stählen. Hier lassen sich neben der Härte auch noch mechanische Eigenschaften des Stahls einstellen.

2. Geeignete Werkstoffe
Im Prinzip ist jeder Stahl mehr oder weniger gut härtbar. Die Härtbarkeit ist aber entscheidend von der chemischen Zusammensetzung des Stahls abhängig. Unter Härtbarkeit versteht man die Fähigkeit eines Stahls, in der oberflächennahen Zone mehr oder weniger tiefgreifend eine erhöhte Härte anzunehmen. Der Begriff „Härtbarkeit“ beinhaltet die Höhe sowie die Verteilung der Härtezunahme im Werkstück (Einhärtbarkeit). Grundsätzlich gilt, Kohlenstoff ist der Träger der Härte. Ohne Kohlenstoff im Stahl (mind. 0,22%C) lässt sich kaum eine Härtesteigerung erreichen. Neben dem Kohlenstoff hat die Menge, Art und Anzahl der Legierungselemente im Stahl Einfluss auf z.B. die Härte, die Zähigkeit, die Durchhärtbarkeit, die Verschleißfestigkeit, u.a. mechanische Werte. 

3. Vorzüge dieser Wärmebehandlung
Das Härten wird angewendet, um Bauteilen und Werkzeugen eine ausreichende Härte und Festigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen - z.B. statischer oder dynamischer Verformung durch Zug, Druck, Biegung, Verschleiß - zu verleihen.

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Auf jeden Fall anzugeben sind:

  • Werkstoff- / Materialbezeichnung
  • Gewünschte Härte
  • Bei Anlieferung bereits erfolgte Bearbeitung des Werkstückes (z.B. Vorvergütet)

 

 

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Wärmebehandlung

Härten bis 1.300°C

1. Das Verfahren
Unter Härten versteht man eine Wärmebehandlung bestehend aus Austenitisieren und Abkühlen unter solchen Bedingungen, dass eine Härtezunahme durch mehr oder weniger vollständige Umwandlung des Austenits in der Regel in Martensit erfolgt. Das Austenitisieren ist der Behandlungsschritt, in dem das Werkstück auf Austenitisierungstemperatur gebracht wird und durch vollständige Phasenumwandlung und Carbidauflösung die Matrix des Stahls austenitisch wird.
Nach dem Austenitisieren erfolgt das Abkühlen. Damit das gesamte Werkstück ein martensitisches Gefüge annimmt, muss die Geschwindigkeit des Temperatursturzes größer sein als die kritische Abkühlgeschwindigkeit des jeweiligen Stahls.
Das Abkühlen kann in verschiedenen Medien erfolgen, die sich charakteristisch durch ihre Abkühlwirkung in den verschiedenen Temperaturbereichen unterscheiden.


Nach dem Härten besteht das Gefüge sogenannter übereutekoider Stähle üblicherweise aus Martensit + Restaustenit + Carbid. Dem Anteil dieser Phasen ist z.B. bei der Wärmebehandlung von Werkzeugstählen große Bedeutung beizumessen, da Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit und Maßhaltigkeit vom Gefügezustand nach dem Härten beeinflusst werden. Nach dem Härten ist ein Anlassen zur Entspannung des Martensitischen Gefüge und zum Einstellen der geforderten Festigkeit notwendig. Bei niedrigen Anlasstemperaturen (in der Regel bis 250°C) wir ohne großen Härteverlust ein Entspannen des martensitischen Gefüge ohne große Härteverluste bewirkt. Erst bei höheren Temperaturen (Werkstoffabhängig, jedoch in der Regel T>250°C) entsteht neben der Gefügeentspannung auch ein nennenswerter Härteverlust. Über die Anlasstemperatur lassen sich die Härteeigenschaften des Bauteils einstellen. Bei wesentlich höheren Anlasstemperaturen (ab etwa 400°C) spricht man dann von dem Vergüten von Stählen. Hier lassen sich neben der Härte auch noch mechanische Eigenschaften des Stahls einstellen.

2. Geeignete Werkstoffe
Im Prinzip ist jeder Stahl mehr oder weniger gut härtbar. Die Härtbarkeit ist aber entscheidend von der chemischen Zusammensetzung des Stahls abhängig. Unter Härtbarkeit versteht man die Fähigkeit eines Stahls, in der oberflächennahen Zone mehr oder weniger tiefgreifend eine erhöhte Härte anzunehmen. Der Begriff „Härtbarkeit“ beinhaltet die Höhe sowie die Verteilung der Härtezunahme im Werkstück (Einhärtbarkeit). Grundsätzlich gilt, Kohlenstoff ist der Träger der Härte. Ohne Kohlenstoff im Stahl (mind. 0,22%C) lässt sich kaum eine Härtesteigerung erreichen. Neben dem Kohlenstoff hat die Menge, Art und Anzahl der Legierungselemente im Stahl Einfluss auf z.B. die Härte, die Zähigkeit, die Durchhärtbarkeit, die Verschleißfestigkeit, u.a. mechanische Werte. 

3. Vorzüge dieser Wärmebehandlung
Das Härten wird angewendet, um Bauteilen und Werkzeugen eine ausreichende Härte und Festigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen - z.B. statischer oder dynamischer Verformung durch Zug, Druck, Biegung, Verschleiß - zu verleihen.

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Auf jeden Fall anzugeben sind:

  • Werkstoff- / Materialbezeichnung
  • Gewünschte Härte
  • Bei Anlieferung bereits erfolgte Bearbeitung des Werkstückes (z.B. Vorvergütet)

 

 

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Wärmebehandlung

Vergüten

1. Das Verfahren
Das Vergüten wird den thermischen Wärmebehandlungsverfahren zugeordnet. Es handelt sich hierbei um ein kombiniertes Wärmebehandlungsverfahren von Härten mit einem nachfolgenden Anlassen. Härten ist ein Wärmebehandlungsverfahren, das aus Austenitisieren und schnellem Abkühlen besteht. Dabei erfolgt eine Härtezunahme durch eine mehr oder weniger vollständige Umwandlung des Austenits in Martensit und gegebenenfalls in Bainit. Beim Anlassen handelt es sich um ein- oder mehrmaliges Erwärmen eines gehärteten Werkstücks zur Erzielung vorgegebener mechanischer Eigenschaften. 

2. Geeignete Werkstoffe
Alle härtbaren Stähle.

3. Vorzüge dieser Wärmebehandlung
Hohe Standfestigkeit, hohe Dauerschwingfestigkeit, gute Zug- und Kerbschlagzähigkeit und gute Biegewechselfestigkeit. Das Vergüten schafft ideale Voraussetzungen für spätere thermochemische Wärmebehandlungen

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Zur Durchführung des Vergütens werden folgende Angaben benötigt:

  • Material- / Werkstoffbezeichnung
  • Angabe der Härte und Härteprüfstelle

 

 

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Wärmebehandlung

Umwandeln in der Bainitstufe

1. Das Verfahren
Der konventionelle Weg zur Erhöhung von Härte bzw. Festigkeit ist das Vergüten. Ein zweiter, etwas speziellerer Weg, ist das Bainitisieren.
Bei dieser Wärmebehandlung wird das Bauteil in gleicher Weise wie beim Härten austenitisiert, d.h. es erfolgen abhängig vom Werkstoff Wärmebehandlungen bei Temperaturen von 800 - 1.050°C.
Das Abschrecken erfolgt in einem Salzwarmbad. Die Temperatur des Salzwarmbades richtet sich nach dem Werkstoff und liegt zwischen 250 und 450°C. Das Bauteil verweilt im Salzbad bei gleichbleibender Temperatur (isotherm), bis die Gefügeumwandlung von Austenit nach Bainit abgeschlossen ist. Dabei bildet sich kein Martensit. Je nach Werkstoff kann die Umwandlung in einigen Minuten abgeschlossen sein; manchmal dauert es aber auch mehrere Stunden. Anschließend wird das Bauteil an der Luft abgekühlt und üblicherweise nicht mehr angelassen.


Bainitgefüge haben sehr spezielle Eigenschaften, die sich durch hohe Festigkeiten (Härten), maximale Zähigkeiten und üblicherweise durch relativ geringe Verzüge auszeichnen. Nicht jedes Bauteil und nicht jeder Werkstoff ist für das Bainitisieren geeignet. Die geschilderten positiven Eigenschaften können nur dann erreicht werden, wenn während der Abkühlung keine anderen Gefüge, z.B. Ferrit, Perlit, oberer Bainit gebildet werden. Dünnwandige Bauteile oder legierte Stähle mit hoher Härtbarkeit eignen sich besonders gut für dieses Verfahren.  

2. Geeignete Werkstoffe
Typischerweise werden Bauteile aus Stählen wie C45, C75, C67E, 42CrMo4, 65Cr3, 67SiCr5, aber auch legiertes Gusseisen bainitisiert (ADI Material).

3. Vorzüge dieser Wärmebehandlung
Dieses Verfahren hat den Vorteil bestmöglicher Zähigkeit bei hoher Härte zu erreichen. Gleichzeitig bietet es sehr günstige Voraussetzungen für die Minimierung des Härteverzugs. Typische Anwendungsbeispiele für das Bainitisieren findet man bei Sicherheitsgurtbeschlägen aus dem Automobilbau, bei Federn, Nägeln und speziellen Messerklingen, aber auch bei Kurbelwellen aus legiertem Gusseisen. 

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung

  • Werkstoff
  • Werkstoffanalyse
  • Sollhärte mit Plustoleranz

 

 

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Wärmebehandlung

Blankglühen

Unter Glühen versteht man die Behandlung eines Werkstückes bei einer bestimmten Temperatur, mit einer bestimmten Haltedauer und einer nachfolgend, der Erzielung der angestrebten Werkstoffeigenschaften, angepassten Abkühlung.

Beim Blankglühen werden Stähle unter reduzierender Atmosphäre oder unter Vakuum geglüht. Dadurch wird eine Oberflächenoxidation (Verzunderung) verhindert.

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Wärmebehandlung

Diffusionsglühen

1. Das Verfahren
Unter Glühen versteht man die Behandlung eines Werkstückes bei einer bestimmten Temperatur, mit einer bestimmten Haltedauer und einer nachfolgend, der Erzielung der angestrebten Werkstoffeigenschaften, angepassten Abkühlung.

Das Diffusionsglühen ist ein Glühen bei sehr hohen Temperaturen und langzeitigem Halten auf dieser Temperatur mit nachfolgendem, beliebigen Abkühlen. Ziel dieser Behandlung ist die Erreichung einer gleichmäßigen Gefügestruktur. 

2. Geeignete Werkstoffe
Alle Stähle

3. Kundenangaben zur Wärmebehandlung (Glühen)
Zur Durchführung des Glühens werden folgende Angaben benötigt:

  • Werkstoffbezeichnung
  • Gefügefestigkeit
  • Glühverfahren
  • Härteangabe in Brinell (HBW)

 

 

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Wärmebehandlung

Lösungsglühen

1. Das Verfahren
Unter Glühen versteht man die Behandlung eines Werkstückes bei einer bestimmten Temperatur, mit einer bestimmten Haltedauer und einer nachfolgend, der Erzielung der angestrebten Werkstoffeigenschaften, angepassten Abkühlung.

Das Lösungsglühen wird vorwiegend bei austenitischen Stählen zum Lösen ausgeschiedener Bestandteile in Mischkristallen und zur Eliminierung von Spannungen bei vorausgegangener Kaltverfestigung durchgeführt.


2. Geeignete Werkstoffe
In der Regel austenitische, also hochlegierte Stähle

3. Prüfungen

  • Härteprüfung (Brinell)
  • Metallographische Untersuchung
    und auf besonderen Wunsch
  • Zugfestigkeitsprüfung

 

 

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung (Glühen)
Zur Durchführung des Glühens werden folgende Angaben benötigt:

  • Werkstoffbezeichnung
  • Gefügefestigkeit
  • Glühverfahren

 

 

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Wärmebehandlung

Normalglühen

1. Das Verfahren
Unter Glühen versteht man die Behandlung eines Werkstückes bei einer bestimmten Temperatur, mit einer bestimmten Haltedauer und einer nachfolgend, der Erzielung der angestrebten Werkstoffeigenschaften, angepassten Abkühlung.

Das Normalglühen wird hauptsächlich nach vorausgegangener Warmumformung von Bauteilen vorgenommen. Das Erwärmen erfolgt auf eine Temperatur etwas oberhalb der Härtetemperatur mit einem anschließenden Abkühlen an ruhender Atmosphäre, um eine gleichmäßige Kornstruktur zu erzielen.


2. Geeignete Werkstoffe
Alle Stähle

3. Prüfungen

  • Härteprüfung (Brinell)
  • Metallographische Untersuchung
    und auf besonderen Wunsch
  • Zugfestigkeitsprüfung

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung (Glühen)
Zur Durchführung des Glühens werden folgende Angaben benötigt:

  • Werkstoffbezeichnung
  • Gefügefestigkeit
  • Glühverfahren

 

 

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Wärmebehandlung

Spannungsarmglühen

1. Das Verfahren
Unter Glühen versteht man die Behandlung eines Werkstückes bei einer bestimmten Temperatur, mit einer bestimmten Haltedauer und einer nachfolgend, der Erzielung der angestrebten Werkstoffeigenschaften, angepassten Abkühlung.

Das Spannungsarmglühen ist ein Glühen bei hinreichend hohen Temperaturen (bei vergüteten Stählen jedoch unterhalb der letzten Anlasstemperatur) mit dem Ziel, die Eigenspannungen ohne wesentliche Änderungen des Gefüges und der mechanischen Eigenschaften zu verringern.


2. Geeignete Werkstoffe
Alle Stähle

3. Prüfungen

  • Härteprüfung
  • Metallographische Untersuchung
    und auf besonderen Wunsch
  • Zugfestigkeitsprüfung

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung (Glühen)
Zur Durchführung des Glühens werden folgende Angaben benötigt:

  • Werkstoffbezeichnung
  • Gefügefestigkeit
  • Glühverfahren

 

 

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Wärmebehandlung

Weichglühen

1. Das Verfahren
Unter Glühen versteht man die Behandlung eines Werkstückes bei einer bestimmten Temperatur, mit einer bestimmten Haltedauer und einer nachfolgend, der Erzielung der angestrebten Werkstoffeigenschaften, angepassten Abkühlung.

Unter Weichglühen versteht man ein Glühen bei einer Temperatur dicht unterhalb des unteren Umwandlungspunktes mit anschließendem, langsamen Abkühlen, um einen möglichst weichen Zustand zu erzielen

2. Geeignete Werkstoffe
Alle Stähle

3. Prüfungen

  • Härteprüfung (Brinell)
    
  • Metallographische Untersuchung
    und auf besonderen Wunsch
  • Zugfestigkeitsprüfung

 

4. Kundenangaben zur Wärmebehandlung (Glühen)
Zur Durchführung des Glühens werden folgende Angaben benötigt:

  • Werkstoffbezeichnung
  • Gefügefestigkeit
  • Glühverfahren
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Wärmebehandlung

Nitrieren

1. Das Verfahren
Beim Nitrieren erfolgt eine Diffusion von Stickstoff in das Bauteil. In der Praxis erfolgt dieses in der Regel durch die Verfahren Gasnitrieren oder Plasmanitrieren. Für alle Verfahren gelten folgende Bedingungen:
Je länger die Nitrierdauer, desto größer die Nitrierhärtetiefe (Nht). Je höher die Temperatur gewählt wird (Temperaturspannen von 350 - 630°C), desto tiefer kann der Stickstoff bei gleicher Zeiteinheit eindringen. Allgemein sinkt jedoch die Eigenhärte der Nitrierschicht mit zunehmender Behandlungstemperatur.
Werkstoffe mit nitridbildenden Elementen (z.B. Chrom, Molybdän, Vanadium, Aluminium) weisen eine höhere Nitrierhärte auf, jedoch reduziert sich die mögliche Stickstoffeindringtiefe mit zunehmendem Legierungsgehalt.


Bei der VTN-Gruppe kommt hauptsächlich das Gasnitrieren zum
Einsatz. Dabei erfolgt die Diffusion durch eine aufgespaltene Ammoniakgasatmosphäre  üblicherweise bei 500 - 530°C. Durch
lange Behandlungsdauern von 10 - 160 Stunden werden Nitrierhärtetiefen (Nht) von 0,1 - 0,9 mm erzielt, je nach verwendetem Werkstoff. Hauptziele sind z.B. Verbesserungen der Bauteilfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Gleiteigenschaften, Temperaturbeständigkeit und Biegewechselfestigkeit. Eine partielle Behandlung kann durch Isolierung mittels Paste 
durchgeführt werden. 

2. Geeignete Werkstoffe
Es können alle gebräuchlichen Stahl-, Guss- und Sinterwerkstoffe nitriert werden. Geeignet sind unlegierte, niedrig legierte und mittellegierte Werkstoffe; hochlegierte Werkstoffe (> 13% Cr) sind - aufgrund ihrer Oberflächenpassivitäten - eher ungeeignet. 

3. Prüfungen und Prüfverfahren
Die Messung der Härte erfolgt nach EN ISO 6507 in HV (Vickers). Die Messung der Nitrierhärtetiefe (Nht) nach DIN 50190, Teil 3. Zur Beurteilung der Schichten werden klassische metallografische Prüfmethoden eingesetzt. 

4. Vorzüge dieser Wärmebehandlung

  • Geringer Verzug
  • Wenn überhaupt, nur sehr geringe Nacharbeitungsaufwand
  • Hoher Verschleißwiderstand bei Adhäsion
  • Anpassung der Schichten an Verschleißarten
  • Reduzierung der Reibungskoeffizienten
  • Einsparung von Schmiermitteln
  • Schaffung korrosionsbeständiger Schichten
  • Warmbeständigkeit der Nitrierschicht bis 400°C
  • Teilnitrierungen möglich

5. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Neben der Angabe des Werkstoffes und der Wärmebehandlung vor der Nitrierung sollten als Qualitätsmaßstäbe in der Fertigungszeichnung genannt werden:

  • Material- / Werkstoffbezeichnung
  • Oberflächenhärte in HV (inkl. Prüflast)
  • Nitrierhärtetiefe (Nht) in mm
  • Ggf. Kennzeichnung der Bereiche, die nicht nitriert werden sollen

 

 

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Wärmebehandlung

Nitrocarburieren

1. Das Verfahren
Dieser Prozess erfolgt vorzugsweise bei 570 - 580°C in einem Gasgemisch Stickstoff und Kohlenstoff abgebender Medien. Hauptziel ist der Verschleiß- oder Korrosionsschutz. Bei Abkühlung in oxidierenden Atmosphären kann die Korrosionsbeständigkeit noch wesentlich verbessert werden. Die Nht liegt bei 0,1 - 0,35 mm. Partielle Behandlungen sind möglich. Die Behandlung erfolgt zur Erzeugung der gewünschten Verbindungsschicht (VS), die Ausscheidungsschicht ist normalerweise von untergeordneter Bedeutung.

2. Geeignete Werkstoffe

Es können alle gebräuchlichen Stahl-, Guss- und Sinterwerkstoffe nitriert werden. Geeignet sind unlegierte, niedrig legierte und mittellegierte Werkstoffe; hochlegierte Werkstoffe (> 13% Cr) sind - aufgrund ihrer Oberflächenpassivitäten - eher ungeeignet. 

3. Prüfungen und Prüfverfahren
Die Messung der Härte erfolgt nach EN ISO 6507 in HV (Vickers). Die Messung der Nitrierhärteteife (Nht) nach DIN 50190, Teil 3. Zur Beurteilung der Schichten werden klassische metallografische Prüfmethoden eingesetzt.

4. Vorzüge dieser Wärmebehandlung

  • Geringer Verzug

  • Wenn überhaupt, nur sehr geringe Nacharbeitungsaufwand

  • Hoher Verschleißwiderstand bei Adhäsion

  • Anpassung der Schichten an Verschleißarten

  • Reduzierung der Reibungskoeffizienten

  • Einsparung von Schmiermitteln

  • Schaffung korrosionsbeständiger Schichten

  • Warmbeständigkeit der Nitrierschicht bis 400°C

  • Teilnitrierungen möglich

5. Kundenangaben zur Wärmebehandlung

  • Material- / Werkstoffbezeichnung

  • Oberflächenhärte in HV (inkl. Prüflast)

  • Nitrierhärtetiefe (Nht) in mm

  • Dicke der Verbindungsschicht in µm (VS)

  • Ggf. Kennzeichnung der Bereiche, die nicht nitriert werden sollen

 

 

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Wärmebehandlung

Nitrocarburieren + Oxidieren

1. Das Verfahren
Dieser Prozess erfolgt vorzugsweise bei 570 - 580°C in einem Gasgemisch Stickstoff und Kohlenstoff abgebender Medien. Hauptziel ist der Verschleißschutz in Kombination mit einem hohen Korrosionsschutz. Die Nht liegt bei 0,1 - 0,35 mm. Partielle Behandlungen sind möglich. Die Behandlung erfolgt zur Erzeugung der gewünschten Verbindungsschicht (VS), die Ausscheidungsschicht ist normalerweise von untergeordneter Bedeutung.

2. Geeignete Werkstoffe
Es können alle gebräuchlichen Stahl-, Guss- und Sinterwerkstoffe nitriert werden. Geeignet sind unlegierte, niedrig legierte und mittellegierte Werkstoffe; hochlegierte Werkstoffe (> 13% Cr) sind - aufgrund ihrer Oberflächenpassivitäten - eher ungeeignet. 

3. Prüfungen und Prüfverfahren
Die Messung der Härte erfolgt nach EN ISO 6507 in HV (Vickers). Die Messung der Nitrierhärtetiefe (Nht) nach DIN 50190, Teil 3. Zur Beurteilung der Schichten werden klassische metallografische Prüfmethoden eingesetzt. 

4. Vorzüge dieser Wärmebehandlung

  • Geringer Verzug
  • Wenn überhaupt, nur sehr geringe Nacharbeitungsaufwand
  • Hoher Verschleißwiderstand bei Adhäsion
  • Anpassung der Schichten an Verschleißarten
  • Reduzierung der Reibungskoeffizienten
  • Einsparung von Schmiermitteln
  • Schaffung korrosionsbeständiger Schichten
  • Warmbeständigkeit der Nitrierschicht bis 400°C
  • Teilnitrierungen möglich

5. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Neben der Angabe des Werkstoffes und der Wärmebehandlung vor der Nitrierung sollten als Qualitätsmaßstäbe in der Fertigungszeichnung genannt werden:

  • Material- / Werkstoffbezeichnung
  • Oberflächenhärte in HV (inkl. Prüflast)
  • Nitrierhärtetiefe (Nht) in mm
  • Dicke der Verbindungsschicht in µm (VS)
  • Dicke der Oxidschicht in µm (OS)
  • Ggf. Kennzeichnung der Bereiche, die nicht nitriert werden sollen 

 

 

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Wärmebehandlung

VT-N-Ox®

1. Das Verfahren
Beim VT-N-Ox® handelt es sich um ein von VTN optimiertes Gasnitrocarburieren mit Oxidieren. Hierbei wird eine optimale Kombination aus  Verschleißschutz und hohem Korrosionsschutz erreicht. Dieser Prozess erfolgt vorzugsweise bei 570 - 580°C in einem Gasgemisch Stickstoff und Kohlenstoff abgebender Medien. Die Nht liegt bei 0,1 - 0,35 mm. Partielle Behandlungen sind möglich. Die Behandlung erfolgt zur Erzeugung der gewünschten Verbindungsschicht (VS), die Ausscheidungsschicht ist normalerweise von untergeordneter Bedeutung.

2. Geeignete Werkstoffe
Es können alle gebräuchlichen Stahl-, Guss- und Sinterwerkstoffe nitriert werden. Geeignet sind unlegierte, niedrig legierte und mittellegierte Werkstoffe; hochlegierte Werkstoffe (> 13% Cr) sind - aufgrund ihrer Oberflächenpassivitäten - eher ungeeignet.

3. Prüfungen und Prüfverfahren
Die Messung der Härte erfolgt nach EN ISO 6507 in HV (Vickers). Die Messung der Nitrierhärtetiefe (Nht) nach DIN 50190, Teil 3. Zur Beurteilung der Schichten werden klassische metallografische Prüfmethoden eingesetzt.

4. Vorzüge dieser Wärmebehandlung

  • Geringer Verzug

  • Wenn überhaupt, nur sehr geringe Nacharbeitungsaufwand

  • Hoher Verschleißwiderstand bei Adhäsion

  • Anpassung der Schichten an Verschleißarten

  • Reduzierung der Reibungskoeffizienten

  • Einsparung von Schmiermitteln

  • Schaffung korrosionsbeständiger Schichten

  • Warmbeständigkeit der Nitrierschicht bis 400°C

  • Teilnitrierungen möglich

5. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Neben der Angabe des Werkstoffes und der Wärmebehandlung vor der Nitrierung sollten als Qualitätsmaßstäbe in der Fertigungszeichnung genannt werden:

  • Material- / Werkstoffbezeichnung

  • Oberflächenhärte in HV (inkl. Prüflast)

  • Nitrierhärtetiefe (Nht) in mm

  • Dicke der Verbindungsschicht in µm (VS)

  • Dicke der Oxidschicht in µm (VS)

  • Ggf. Kennzeichnung der Bereiche, die nicht nitriert werden sollen

 

 

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Wärmebehandlung

Löten

Löten ist ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Werkstoffen. Dabei entsteht eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes oder durch Diffusion an den Grenzflächen (Diffusionslöten). Die Liquidustemperatur der Grundwerkstoffe wird nicht erreicht. Im Gegensatz dazu wird beim Schweißen diese Temperatur überschritten. Nach dem Erstarren des Lotes ist eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt. VTN bietet das Löten unter Vakuum, Schutzgas sowie Induktiv in einem Bandofen an. 

   

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Wärmebehandlung

Einschmelzen

Beim Einschmelzen werden auf das Werkzeug aufgetragene Schichten (z.B. durch Flammspritzschichten) eingeschmolzen Dabei entstehen Schmelzverbindungen zwischen der  Auftragsschicht und dem Grundwerkstoff. Verfahrenstechnisch kann dieses unter Schutzgasatmosphäre, unter Vakuum oder mittels induktiver Erwärmung erfolgen.

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Wärmebehandlung

Sintern

Das Sintern gehört als Wärmebehandlung zum Löten. Dabei werden zumeist körnige oder pulvrige Stoffe durch Erwärmung mit einem Trägermaterial verbunden

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Wärmebehandlung

Tempern

Allgemeine Beschreibung für das Erhitzen von Werkstoffen über einen längeren Zeitraum. Tempern beim Gusseisen (Temperguss) bedeutet das Glühen von ledeburitischen Gusseisen, um Zerfall des Zementits zu erreichen.

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Wärmebehandlung

Tiefkühlen (bis -100°C)

Die gezielte Umwandlung von Restaustenit durch Kombination
konventioneller Wärmebehandlungstechniken mit Tiefkühlen ist oft die technisch und wirtschaftlich sinnvollste Verfahrensweise, um die angestrebten Werkstoffeigenschaften zu erzielen.Als Restaustenit wird der Austenitanteil bezeichnet, welcher nach dem Abschrecken bis auf Raumtemperatur im Gefüge verbleibt. In bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei Verwendung hochlegierter Werkzeugstähle, kann der Austenitgehalt eines Stahls auf dessen Verwendbarkeit und Güte entscheidenden Einfluss nehmen. VTN kann bis -100°C tiefkühlen.

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Wärmebehandlung

Wärmebeh. von NE-Metall

Diese Gruppe umfasst alle thermischen und thermochemischen Verfahren zur Behandlung von NE-Metallen, wie z.B. das Lösungsglühen und Auslagern von Aluminiumlegierungen. 

Sonderwärmebehandlung

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