Wärmebehandlung „Vier Feuer“

1. Normalisieren

Das Wort „Normalisieren“ beschreibt nicht die Art des Prozesses. Genauer gesagt handelt es sich um einen Homogenisierungs- oder Kornverfeinerungsprozess, der darauf abzielt, die Zusammensetzung des gesamten Teils konsistent zu machen. Aus thermischer Sicht ist Normalisieren ein Prozess des Abkühlens in Ruhe oder im Wind nach dem Austenitisierungsheizabschnitt. Normalerweise wird das Werkstück auf etwa 55 °C über den kritischen Punkt im Fe-Fe3C-Phasendiagramm erhitzt. Dieser Prozess muss erhitzt werden, um eine homogene Austenitphase zu erhalten. Die tatsächlich verwendete Temperatur hängt von der Zusammensetzung des Stahls ab, liegt jedoch normalerweise bei etwa 870 °C. Aufgrund der inhärenten Eigenschaften von Stahlguss wird das Normalisieren normalerweise vor der Blockbearbeitung und vor dem Härten von Stahlguss- und Schmiedeteilen durchgeführt. Luftgehärtete Stähle werden nicht als normalisierte Stähle klassifiziert, da sie nicht die für normalisierte Stähle typische perlitische Mikrostruktur annehmen.

2. Glühen

Der Begriff Glühen bezeichnet eine Behandlungsmethode, bei der Metall erhitzt und auf einer geeigneten Temperatur gehalten und anschließend mit einer angemessenen Geschwindigkeit abgekühlt wird. Dies geschieht hauptsächlich, um das Metall weicher zu machen und gleichzeitig andere gewünschte Eigenschaften oder mikrostrukturelle Veränderungen zu erzielen. Gründe für das Glühen sind unter anderem eine bessere Bearbeitbarkeit, eine einfachere Kaltumformung, verbesserte mechanische oder elektrische Eigenschaften und eine höhere Dimensionsstabilität. Bei eisenbasierten Legierungen wird das Glühen üblicherweise oberhalb der oberen kritischen Temperatur durchgeführt, die Zeit-Temperatur-Kombination variiert jedoch stark in Temperaturbereich und Abkühlgeschwindigkeit, abhängig von der Stahlzusammensetzung, dem Zustand und den gewünschten Ergebnissen. Wird das Wort Glühen ohne Zusatz verwendet, ist standardmäßig Vollglühen die Rede. Wenn die Spannungsentlastung der einzige Zweck ist, spricht man von Spannungsarmglühen oder Entspannungsglühen. Beim Vollglühen wird der Stahl auf 90–180 °C über A3 (untereutektoider Stahl) oder A1 (übereutektoider Stahl) erhitzt und anschließend langsam abgekühlt, damit sich das Material leicht schneiden oder biegen lässt. Nach dem vollständigen Glühen muss die Abkühlgeschwindigkeit sehr langsam sein, um groben Perlit zu erzeugen. Beim Glühen ist eine langsame Abkühlung nicht erforderlich, da jede Abkühlgeschwindigkeit unter A1 die gleiche Mikrostruktur und Härte erzeugt.

3. Abschrecken

Abschrecken ist das schnelle Abkühlen von Stahlteilen von der Austenitisierungs- oder Lösungstemperatur, typischerweise im Bereich von 815 bis 870 °C. Edelstahl und hochlegierter Stahl können abgeschreckt werden, um die in den Korngrenzen vorhandenen Karbide zu reduzieren oder die Ferritverteilung zu verbessern, aber bei den meisten Stählen, einschließlich Kohlenstoffstahl, niedriglegiertem Stahl und Werkzeugstahl, dient das Abschrecken dazu, mikroskopisch kleine Mengen Martensit im Gewebe zu erhalten. Das Ziel besteht darin, die gewünschte Mikrostruktur, Härte, Festigkeit oder Zähigkeit mit möglichst geringem Potenzial für Eigenspannungen, Verformungen und Risse zu erhalten. Die Fähigkeit eines Abschreckmittels, Stahl zu härten, hängt von den Kühleigenschaften des Abschreckmediums ab. Die Abschreckwirkung hängt von der Zusammensetzung des Stahls, der Art des Abschreckmittels und den Verwendungsbedingungen des Abschreckmittels ab. Die Konstruktion und Wartung des Abschrecksystems sind ebenfalls der Schlüssel zum Erfolg des Abschreckens.

4. Temperieren

Bei dieser Behandlung wird zuvor gehärteter oder normalisierter Stahl üblicherweise auf eine Temperatur unterhalb des unteren kritischen Punktes erhitzt und mäßig abgekühlt, hauptsächlich um die Plastizität und Zähigkeit zu erhöhen, aber auch um die Matrixkorngröße zu vergrößern. Beim Anlassen von Stahl wird dieser nach dem Härten erneut erhitzt, um bestimmte mechanische Eigenschaften zu erreichen und Abschreckspannungen abzubauen, um die Dimensionsstabilität zu gewährleisten. Dem Anlassen folgt üblicherweise das Abschrecken von der oberen kritischen Temperatur.