Heute geben wir einen umfassenden Überblick über Begriffe rund um die Verarbeitungseigenschaften metallischer Werkstoffe.
1. Gießbarkeit (Formbarkeit)
Damit ist die Fähigkeit eines metallischen Werkstoffs gemeint, mit Gießverfahren einen qualifizierten Guss herzustellen. Die Gießbarkeit umfasst hauptsächlich Fließfähigkeit, Schrumpfung und Entmischung. Fließfähigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit von geschmolzenem Metall, eine Form zu füllen; Schrumpfung bezieht sich auf den Grad der Volumenschrumpfung während der Erstarrung; und Segregation bezieht sich auf die Ungleichmäßigkeit der inneren chemischen Zusammensetzung und Struktur des Metalls, die durch Unterschiede im Zeitpunkt der Kristallisation während des Abkühlens und Erstarrens verursacht wird.
2. Fälschbarkeit
Damit ist die Fähigkeit eines metallischen Werkstoffs gemeint, bei der Druckverarbeitung seine Form zu ändern, ohne zu reißen. Dazu gehört die Fähigkeit, Schmiede-, Walz-, Streck- und Extrusionsprozesse im heißen oder kalten Zustand durchzuführen. Die Qualität der Schmiedbarkeit hängt hauptsächlich von der chemischen Zusammensetzung des metallischen Werkstoffs ab.
3. Bearbeitbarkeit (Bearbeitbarkeit, Bearbeitbarkeit)
Damit ist die Leichtigkeit gemeint, mit der ein metallisches Material mithilfe eines Schneidwerkzeugs zu einem geeigneten Werkstück verarbeitet werden kann. Die Bearbeitbarkeit wird üblicherweise anhand der Oberflächenrauheit des bearbeiteten Werkstücks, der zulässigen Schnittgeschwindigkeit und dem Grad des Werkzeugverschleißes gemessen. Sie hängt von vielen Faktoren ab, wie der chemischen Zusammensetzung, den mechanischen Eigenschaften, der Wärmeleitfähigkeit und dem Kaltverfestigungsgrad des metallischen Werkstoffs. Härte und Zähigkeit werden üblicherweise als grober Indikator für die Bearbeitbarkeit verwendet. Generell gilt: Je höher die Härte eines metallischen Materials, desto schwieriger ist es zu schneiden; Selbst wenn die Härte nicht hoch ist, ist das Schneiden bei großer Zähigkeit immer noch schwierig.
4. Schweißbarkeit (Schweißbarkeit)
Damit ist die Anpassungsfähigkeit eines metallischen Werkstoffes an Schweißprozesse gemeint. Es bezieht sich hauptsächlich auf die Leichtigkeit, mit der unter bestimmten Schweißprozessbedingungen eine hochwertige Schweißverbindung erzielt werden kann. Es umfasst zwei Aspekte: erstens die Verbindungsleistung, also die Empfindlichkeit eines bestimmten Metalls gegenüber der Bildung von Schweißfehlern unter bestimmten Schweißprozessbedingungen; und zweitens die Betriebsleistung, d. h. die Eignung einer bestimmten Metallschweißverbindung für die Betriebsanforderungen unter bestimmten Schweißprozessbedingungen.
5. Wärmebehandlung
(1) Glühen: Hierbei handelt es sich um einen Wärmebehandlungsprozess, bei dem ein metallisches Material auf eine geeignete Temperatur erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und dann langsam abgekühlt wird. Zu den üblichen Glühverfahren gehören: Rekristallisationsglühen, Spannungsarmglühen, Sphäroidglühen und Vollglühen. Ziel des Glühens ist es, die Härte metallischer Werkstoffe zu verringern, ihre Plastizität zu verbessern, um die maschinelle Bearbeitung oder Druckbearbeitung zu erleichtern, Eigenspannungen zu reduzieren, die Homogenisierung von Mikrostruktur und Zusammensetzung zu verbessern oder die Mikrostruktur für die anschließende Wärmebehandlung vorzubereiten.
(2) Normalisieren: Dies bezieht sich auf den Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stahl oder Stahlteile auf 30 Grad -50 Grad über Ac3 oder Acm (der oberen kritischen Punkttemperatur von Stahl) erhitzt, für eine angemessene Zeit gehalten und dann an ruhender Luft abgekühlt werden. Der Zweck des Normalisierens besteht hauptsächlich darin, die mechanischen Eigenschaften von kohlenstoffarmem Stahl zu verbessern, die Bearbeitbarkeit zu verbessern, die Körner zu verfeinern und Mikrostrukturfehler zu beseitigen und so die Mikrostruktur für die anschließende Wärmebehandlung vorzubereiten.
(3) Abschrecken: Dies bezieht sich auf den Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stahlteile auf eine Temperatur über Ac3 oder Ac1 (der unteren kritischen Punkttemperatur von Stahl) erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und dann mit einer geeigneten Geschwindigkeit abgekühlt werden, um eine martensitische (oder bainitische) Mikrostruktur zu erhalten. Zu den gängigen Abschreckverfahren gehören Salzbadabschrecken, martensitisches Abschrecken, bainitisches isothermes Abschrecken, Oberflächenabschrecken und lokales Abschrecken. Der Zweck des Abschreckens besteht darin, die gewünschte martensitische Struktur in Stahlteilen zu erhalten, die Härte, Festigkeit und Verschleißfestigkeit des Werkstücks zu verbessern und die Mikrostruktur für die anschließende Wärmebehandlung vorzubereiten.
(4) Anlassen: Dies bezieht sich auf den Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stahlteile gehärtet, dann auf eine Temperatur unter Ac1 erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Zu den üblichen Anlassverfahren gehören das Anlassen bei niedriger-Temperatur, das Anlassen bei mittlerer-Temperatur, das Anlassen bei hoher-Temperatur und das mehrfache Anlassen. Der Zweck des Anlassens besteht hauptsächlich darin, die beim Abschrecken entstehenden Spannungen zu beseitigen, damit die Stahlteile eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit sowie die erforderliche Plastizität und Zähigkeit aufweisen.
(5) Abschrecken und Anlassen: Dies bezieht sich auf den kombinierten Wärmebehandlungsprozess des Abschreckens und Anlassens von Stahl oder Stahlteilen. Stahl, der zum Härten und Anlassen verwendet wird, wird vergüteter Stahl genannt. Es bezieht sich im Allgemeinen auf Baustahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und legierten Baustahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt.
(6) Chemische Wärmebehandlung: Dies bezieht sich auf den Wärmebehandlungsprozess, bei dem Werkstücke aus Metall oder Legierung in ein aktives Medium bei einer bestimmten Temperatur gelegt und gehalten werden, damit ein oder mehrere Elemente in ihre Oberflächenschicht eindringen und dadurch ihre chemische Zusammensetzung, Mikrostruktur und Eigenschaften verändern. Zu den gängigen chemischen Wärmebehandlungsverfahren gehören Aufkohlen, Nitrieren, Karbonitrieren, Aluminieren und Borieren. Der Zweck der chemischen Wärmebehandlung besteht in erster Linie darin, die Oberflächenhärte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Dauerfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit von Stahlteilen zu verbessern.
(7) Lösungsbehandlung: Hierbei handelt es sich um einen Wärmebehandlungsprozess, bei dem eine Legierung auf einen Einphasenbereich mit hoher-Temperatur-erhitzt und auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, damit sich die überschüssige Phase vollständig in der festen Lösung auflösen kann, gefolgt von einer schnellen Abkühlung, um eine übersättigte feste Lösung zu erhalten. Der Zweck der Lösungsbehandlung besteht in erster Linie darin, die Plastizität und Zähigkeit von Stahl und Legierungen zu verbessern und die Ausscheidungshärtung vorzubereiten.
(8) Ausscheidungshärtung (Ausscheidungsverstärkung): Dies bezieht sich auf einen Wärmebehandlungsprozess, bei dem gelöste Atome in einer übersättigten festen Lösung agglomerieren und/oder ausfallen und sich in der Matrix verteilen, was zur Aushärtung führt. Beispielsweise kann austenitischer ausscheidungshärtender rostfreier Stahl nach einer Lösungsbehandlung oder Kaltumformung eine sehr hohe Festigkeit erreichen, indem er einer Ausscheidungshärtungsbehandlung bei 400 bis 500 Grad oder 700 bis 800 Grad unterzogen wird. (9) Alterungsbehandlung: Dies bezieht sich auf den Wärmebehandlungsprozess, bei dem sich die Eigenschaften, Form und Abmessungen eines Legierungswerkstücks im Laufe der Zeit nach Lösungsbehandlung, kalter plastischer Verformung, Gießen oder Schmieden ändern, gefolgt von der Platzierung bei einer höheren Temperatur oder dem Halten bei Raumtemperatur. Wird das Werkstück auf eine höhere Temperatur erhitzt und über einen längeren Zeitraum gealtert, spricht man von einer künstlichen Alterung. Wenn das Werkstück über einen längeren Zeitraum bei Raumtemperatur oder unter natürlichen Bedingungen gelagert wird, wird das Alterungsphänomen als natürliche Alterungsbehandlung bezeichnet. Der Zweck der Alterungsbehandlung besteht darin, innere Spannungen im Werkstück zu beseitigen, seine Mikrostruktur und Abmessungen zu stabilisieren und seine mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
(10) Härtbarkeit: Dies bezieht sich auf die Eigenschaften, die die Härtungstiefe und die Härteverteilung von Stahl unter bestimmten Bedingungen bestimmen. Die Härtbarkeit von Stahl wird oft durch die Tiefe der gehärteten Schicht ausgedrückt. Je tiefer die gehärtete Schicht ist, desto besser ist die Härtbarkeit des Stahls. Die Härtbarkeit von Stahl hängt hauptsächlich von seiner chemischen Zusammensetzung ab, insbesondere vom Vorhandensein von Legierungselementen, die die Härtbarkeit, Korngröße, Erwärmungstemperatur und Haltezeit erhöhen. Stahl mit guter Härtbarkeit ermöglicht gleichmäßige mechanische Eigenschaften über den gesamten Querschnitt des Stahlbauteils und ermöglicht die Verwendung von Abschreckmitteln mit geringer Abschreckspannung, wodurch Verformungen und Risse reduziert werden.
(11) Kritischer Durchmesser (kritischer Härtbarkeitsdurchmesser): Der kritische Durchmesser bezieht sich auf den maximalen Durchmesser des Stahls nach dem Abschrecken in einem bestimmten Medium, bei dem der Kern eine vollständige Martensit- oder 50 %-Martensitstruktur erhält. Der kritische Durchmesser einiger Stähle kann im Allgemeinen durch Härtbarkeitstests in Öl oder Wasser ermittelt werden.
(12) Sekundärhärten: Einige Eisen-Kohlenstofflegierungen (z. B. Schnellstahl) erfordern mehrere Anlassvorgänge, um ihre Härte weiter zu erhöhen. Dieses Härtungsphänomen wird Sekundärhärtung genannt und wird durch die Ausscheidung spezieller Karbide und/oder durch deren Beteiligung an der Umwandlung von Austenit in Martensit oder Bainit verursacht.
(13) Anlasssprödigkeit: Dies bezieht sich auf das Versprödungsphänomen von vergütetem Stahl nach dem Anlassen in bestimmten Temperaturbereichen oder dem langsamen Abkühlen von der Anlasstemperatur über diesen Temperaturbereich. Die Anlasssprödigkeit kann in Anlasssprödigkeit ersten-Typs und Anlasssprödigkeit zweiten-Typs unterteilt werden. Die erste Art der Anlassversprödung, auch irreversible Anlassversprödung genannt, tritt hauptsächlich bei Anlasstemperaturen zwischen 250 und 400 Grad auf. Nach dem erneuten Erhitzen verschwindet die Versprödung und wiederholtes Anlassen innerhalb dieses Bereichs führt nicht zu einer erneuten Versprödung. Die zweite Art der Anlassversprödung, auch reversible Anlassversprödung genannt, tritt bei Temperaturen zwischen 400 und 650 Grad auf. Nach dem erneuten Erhitzen verschwindet die Versprödung und die Temperatur sollte schnell abgekühlt werden. Längere Exposition oder langsames Abkühlen im Bereich von 400 bis 650 Grad führen zu einem erneuten Auftreten katalytischer Prozesse. Das Auftreten von Anlassversprödung hängt mit den Legierungselementen im Stahl zusammen. Beispielsweise neigen Mangan, Chrom, Silizium und Nickel dazu, Anlassversprödung zu verursachen, während Molybdän und Wolfram diese Tendenz tendenziell verringern.
