Was versteht man unter Normalisierung?
Normalglühen ist eine Wärmebehandlung zur Verbesserung der Zähigkeit von Stahl. Dabei wird das Stahlbauteil auf 30–50 °C über der Ac3-Temperatur erhitzt, eine Zeit lang warmgehalten und anschließend außerhalb des Ofens an der Luft abgekühlt. Charakteristisch für das Normalglühen ist die schnellere Abkühlgeschwindigkeit im Vergleich zum Glühen, aber langsamer als beim Abschrecken. Durch die etwas schnellere Abkühlung beim Normalglühen werden die Kristallkörner des Stahls verfeinert, wodurch nicht nur eine zufriedenstellende Festigkeit erreicht, sondern auch die Zähigkeit (AKV-Wert) deutlich verbessert und die Rissneigung des Bauteils reduziert wird. Nach dem Normalglühen lassen sich die mechanischen Eigenschaften einiger niedriglegierter warmgewalzter Stahlbleche, niedriglegierter Stahlschmiedestücke und Gussteile erheblich verbessern, und auch die Zerspanbarkeit wird gesteigert.
Die Normalisierung hat folgende Zwecke und Anwendungsbereiche:
① Bei übereutektoidem Stahl wird das Normalglühen eingesetzt, um das überhitzte grobkörnige Gefüge und das Widmanstätten-Gefüge von Guss-, Schmiede- und Schweißteilen sowie das Bandgefüge in Walzwerkstoffen zu beseitigen; es verfeinert das Korn und kann als Vorwärmebehandlung vor dem Abschrecken verwendet werden.
② Bei übereutektoidem Stahl kann durch Normalglühen das netzartige Sekundärzementit beseitigt und das Perlit verfeinert werden, was nicht nur die mechanischen Eigenschaften verbessert, sondern auch das nachfolgende Kugelglühen erleichtert.
③ Bei niedriggekohlten, tiefgezogenen dünnen Stahlplatten kann durch Normalisieren der freie Zementit an den Korngrenzen entfernt werden, um die Tiefziehfähigkeit zu verbessern.
④ Bei niedriggekohltem Stahl und niedriglegiertem niedriggekohltem Stahl lassen sich durch Normalglühen feinere, schuppige Perlitstrukturen erzielen, die Härte auf HB 140–190 erhöhen, das „Anhaften des Messers“ beim Schneiden vermeiden und die Bearbeitbarkeit verbessern. Bei mittelgekohltem Stahl ist Normalglühen in Fällen, in denen sowohl Normalglühen als auch Weichglühen möglich sind, wirtschaftlicher und praktischer.
⑤ Bei gewöhnlichem mittelgekohltem Baustahl kann in Situationen, in denen keine hohen mechanischen Eigenschaften erforderlich sind, das Normalglühen anstelle des Abschreckens und Hochtemperaturvergütens eingesetzt werden. Dieses Verfahren ist nicht nur einfach durchzuführen, sondern sorgt auch für eine stabile Struktur und Größe des Stahls.
⑥ Durch Hochtemperaturnormalisieren (150–200 °C über Ac3) lässt sich die Entmischung von Guss- und Schmiedeteilen aufgrund der hohen Diffusionsrate bei hohen Temperaturen reduzieren. Das nach dem Hochtemperaturnormalisieren entstandene grobe Korn kann durch ein nachfolgendes zweites Normalisieren bei niedrigerer Temperatur verfeinert werden.
⑦ Bei einigen in Dampfturbinen und Kesseln verwendeten niedrig- und mittelgekohlten Legierungsstählen wird häufig Normalglühen eingesetzt, um ein Bainitgefüge zu erzielen, und anschließend Hochtemperaturvergütung, die bei Temperaturen von 400-550℃ eine gute Kriechfestigkeit aufweist.
⑧ Neben Stahlteilen und Stahlprodukten findet das Normalglühen auch breite Anwendung bei der Wärmebehandlung von Gusseisen mit Kugelgraphit, um eine Perlitmatrix zu erzielen und die Festigkeit zu verbessern. Da das Normalglühen durch Luftkühlung gekennzeichnet ist, beeinflussen Umgebungstemperatur, Stapelmethode, Luftstrom und Werkstückgröße das Gefüge und die Eigenschaften nach dem Normalglühen. Das Gefüge nach dem Normalglühen kann auch zur Klassifizierung von legiertem Stahl herangezogen werden. Üblicherweise wird legierter Stahl anhand seines Gefüges, das nach dem Erhitzen einer Probe mit 25 mm Durchmesser auf 900 °C durch Luftkühlung entsteht, in Perlitstahl, Bainitstahl, Martensitstahl und Austenitstahl unterteilt.
Was ist Glühen?
Glühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren für Metalle, bei dem das Metall langsam auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, ausreichend lange gehalten und anschließend mit einer geeigneten Geschwindigkeit abgekühlt wird. Man unterscheidet zwischen Vollglühen, Halbglühen und Spannungsarmglühen. Die mechanischen Eigenschaften geglühter Werkstoffe lassen sich durch Zugversuche oder Härteprüfungen ermitteln. Viele Stähle werden im geglühten Zustand geliefert. Die Härte von Stahl kann mit einem Rockwell-Härteprüfgerät (HRB-Härte) bestimmt werden. Bei dünneren Stahlblechen, Stahlbändern und dünnwandigen Stahlrohren kann ein Oberflächen-Rockwell-Härteprüfgerät (HRT-Härte) eingesetzt werden.
Der Zweck des Glühens ist:
① Verbesserung oder Beseitigung verschiedener Strukturfehler und Eigenspannungen, die durch Stahl beim Gießen, Schmieden, Walzen und Schweißen entstehen, um Verformungen und Risse an den Werkstücken zu verhindern.
② Das Werkstück für den Schnitt erweichen.
③ Durch Verfeinerung des Korngefüges und Verbesserung der Struktur werden die mechanischen Eigenschaften des Werkstücks verbessert.
④ Bereiten Sie das Gefüge für die abschließende Wärmebehandlung (Abschrecken, Anlassen) vor.
Gängige Glühverfahren sind:
① Vollständiges Glühen. Dieses Verfahren dient der Verfeinerung des groben, überhitzten Gefüges mit schlechten mechanischen Eigenschaften von mittel- und niedriggekohltem Stahl nach dem Gießen, Schmieden und Schweißen. Das Werkstück wird auf 30–50 °C über die Temperatur erhitzt, bei der sich das gesamte Ferrit in Austenit umwandelt. Es wird eine Zeit lang warmgehalten und anschließend im Ofen langsam abgekühlt. Während des Abkühlprozesses wandelt sich der Austenit erneut um, wodurch das Stahlgefüge verfeinert wird.
② Kugelglühen. Dieses Verfahren dient zur Reduzierung der hohen Härte von Werkzeug- und Wälzlagerstahl nach dem Schmieden. Das Werkstück wird auf 20–40 °C über die Austenitisierungstemperatur erhitzt, warmgehalten und anschließend langsam abgekühlt. Während des Abkühlprozesses nimmt der lamellare Zementit im Perlit eine kugelförmige Gestalt an, wodurch die Härte verringert wird.
③ Isothermes Glühen. Dieses Verfahren dient zur Reduzierung der hohen Härte bestimmter legierter Baustähle mit hohem Nickel- und Chromgehalt für die Zerspanung. Im Allgemeinen wird der Stahl zunächst relativ schnell auf die instabilste Temperatur des Austenits abgekühlt und anschließend für eine angemessene Zeit warmgehalten. Dadurch wandelt sich der Austenit in Troostit oder Troostit um, und die Härte kann reduziert werden.
④ Rekristallisationsglühen. Dieses Verfahren dient dazu, die Verfestigung (erhöhte Härte und verringerte Plastizität) von Metalldrähten und dünnen Blechen beim Kaltziehen und Kaltwalzen zu beseitigen. Die Erwärmungstemperatur liegt üblicherweise 50–150 °C unterhalb der Austenitisierungstemperatur des Stahls. Nur so lässt sich die Kaltverfestigung aufheben und das Metall erweichen.
⑤ Graphitisierungsglühen. Dieses Verfahren dient dazu, zementitreiches Gusseisen in gut formbares, schmiedefähiges Gusseisen umzuwandeln. Dabei wird das Gussstück auf ca. 950 °C erhitzt, eine bestimmte Zeit lang warmgehalten und anschließend ausreichend abgekühlt, um den Zementit zu zersetzen und flockigen Graphit zu bilden.
⑥ Diffusionsglühen. Dieses Verfahren dient der Homogenisierung der chemischen Zusammensetzung von Legierungsgussteilen und der Verbesserung ihrer Eigenschaften. Dabei wird das Gussteil auf die höchstmögliche Temperatur erhitzt, ohne zu schmelzen, lange warmgehalten und anschließend langsam abgekühlt, nachdem sich die verschiedenen Legierungselemente diffundiert und gleichmäßig verteilt haben.
⑦ Spannungsarmglühen. Es dient dem Abbau von Eigenspannungen in Stahlgussteilen und Schweißkonstruktionen. Bei Stahlprodukten kann durch Erhitzen auf eine Temperatur unter 100–200 °C, bei der sich Austenit zu bilden beginnt, und anschließendes Abkühlen an der Luft nach einer Warmhaltephase die Eigenspannung abgebaut werden.
Veröffentlichungsdatum: 11. Juni 2024