Was ist Abschrecken?
Abschrecken ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stahl über die kritische Temperatur erhitzt, für einen bestimmten Zeitraum warm gehalten und dann mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, die über der kritischen Abkühlgeschwindigkeit liegt, um eine unausgeglichene Struktur zu erhalten, die von Martensit (auch Bainit) dominiert wird erhalten werden oder es kann je nach Bedarf einphasiger Austenit erhalten bleiben). Das Abschrecken ist das am weitesten verbreitete Verfahren bei der Wärmebehandlung von Stahl.
Es gibt vier grundlegende Prozesse für die Wärmebehandlung von Stahl: Glühen, Normalisieren, Abschrecken und Anlassen. Der Zweck des Abschreckens besteht darin, den unterkühlten Austenit in Martensit oder Bainit umzuwandeln, um eine Martensit- oder Bainitstruktur zu erhalten, und ihn dann bei verschiedenen Temperaturen zu tempern, um die Steifigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Zähigkeit des Stahls erheblich zu verbessern um den unterschiedlichen Einsatzanforderungen verschiedener mechanischer Teile und Werkzeuge gerecht zu werden. Durch Abschrecken können auch die besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften bestimmter Spezialstähle wie Ferromagnetismus und Korrosionsbeständigkeit erreicht werden. Ein Metallwärmebehandlungsprozess, bei dem ein Metallwerkstück auf eine bestimmte geeignete Temperatur erhitzt und über einen bestimmten Zeitraum gehalten wird und dann zur schnellen Abkühlung in ein Abschreckmedium eingetaucht wird. Zu den häufig verwendeten Abschreckmedien gehören Sole, Wasser, Mineralöl, Luft usw. Abschrecken kann die Härte und Verschleißfestigkeit von Metallwerkstücken verbessern und wird daher häufig in verschiedenen Werkzeugen, Formen, Lehren und Teilen verwendet, die Oberflächenverschleißfestigkeit erfordern (z. B Zahnräder, Rollen, aufgekohlte Teile usw.). Durch die Kombination von Abschrecken und Anlassen bei unterschiedlichen Temperaturen können die Festigkeit, Zähigkeitsreduzierung und Ermüdungsfestigkeit des Metalls erheblich verbessert und die Koordination zwischen diesen Eigenschaften (umfassende mechanische Eigenschaften) erreicht werden, um unterschiedlichen Verwendungsanforderungen gerecht zu werden. Darüber hinaus kann das Abschrecken es einigen Stählen mit besonderen Eigenschaften auch ermöglichen, bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften zu erhalten, wie z. B. das Abschrecken, um den Ferromagnetismus von Permanentmagnetstahl zu verstärken und die Korrosionsbeständigkeit von rostfreiem Stahl zu verbessern. Das Abschreckverfahren wird hauptsächlich für Stahlteile eingesetzt. Wenn üblicherweise verwendeter Stahl über die kritische Temperatur erhitzt wird, wird die ursprüngliche Struktur bei Raumtemperatur vollständig oder größtenteils in Austenit umgewandelt. Anschließend wird der Stahl zum schnellen Abkühlen in Wasser oder Öl getaucht und der Austenit wird in Martensit umgewandelt. Im Vergleich zu anderen Stahlstrukturen weist Martensit die höchste Härte auf. Eine schnelle Abkühlung während des Abschreckens führt zu inneren Spannungen im Werkstück. Ab einem bestimmten Wert kommt es zu Verformungen und sogar Rissen im Werkstück. Aus diesem Grund muss eine geeignete Kühlmethode gewählt werden. Je nach Kühlmethode wird der Abschreckprozess in vier Kategorien unterteilt: Abschrecken mit einer Flüssigkeit, Abschrecken mit zwei Medien, Abschrecken mit Martensitgradienten und isothermes Abschrecken mit Bainit.
Abschreckmethode Einzelmedium-Abschreckung Das Werkstück wird in einem Medium gekühlt, beispielsweise Wasserabschreckung und Ölabschreckung. Die Vorteile sind einfache Bedienung, einfache Mechanisierung und breite Anwendung. Die Nachteile bestehen darin, dass die Abschreckspannung in Wasser groß ist und das Werkstück leicht verformt und reißt; Beim Abschrecken in Öl ist die Abkühlgeschwindigkeit gering, der Abschreckdurchmesser ist klein und große Werkstücke sind nicht leicht abzuschrecken. Das mit zwei Medien abgeschreckte Werkstück wird zunächst in einem Medium mit stärkerer Kühlkapazität auf etwa 300 Grad abgekühlt und dann in einem Medium mit schwächerer Kühlkapazität abgekühlt, z. B. zuerst Wasserabschrecken und dann Ölabschrecken, wodurch die Temperatur wirksam reduziert werden kann innere Spannung der Martensitumwandlung und verringern die Tendenz zur Verformung und Rissbildung des Werkstücks. Es kann zum Abschrecken von Werkstücken mit komplexen Formen und ungleichmäßigen Querschnitten eingesetzt werden. Der Nachteil des Abschreckens mit zwei Flüssigkeiten besteht darin, dass es schwierig ist, den Zeitpunkt der Umwandlung in zwei Flüssigkeiten zu erfassen. Wenn die Umwandlung zu früh erfolgt, kann es leicht ohne Aushärten abgeschreckt werden, und wenn die Umwandlung zu spät erfolgt, kann es leicht abgeschreckt und gerissen werden. Um diesen Nachteil zu überwinden, wurde das abgestufte Abschreckverfahren entwickelt. Das Werkstück wird in einem Salzbad oder Alkalibadofen mit niedriger Temperatur abgeschreckt. Die Temperatur des Salzbades oder Alkalibades liegt nahe dem Ms-Punkt. Das Werkstück bleibt 2 bis 5 Minuten lang auf dieser Temperatur und wird dann zur Luftkühlung herausgenommen. Diese Abkühlmethode wird als abgestuftes Abschrecken bezeichnet. Der Zweck der abgestuften Kühlung besteht darin, die Temperatur innerhalb und außerhalb des Werkstücks gleichmäßiger zu machen und gleichzeitig eine Martensitumwandlung durchzuführen, die die Abschreckspannung erheblich reduzieren und Verformungen und Risse verhindern kann. Die Gradiertemperatur wurde zuvor etwas höher als der Ms-Punkt eingestellt und das Werkstück gelangte in die Martensitzone, nachdem die Temperatur innerhalb und außerhalb des Werkstücks gleichmäßig war. Es wurde verbessert, um bei einer Temperatur zu gewinnen, die etwas unter dem Ms-Punkt liegt. Die Praxis zeigt, dass die Wirkung einer Benotung unterhalb des Ms-Punktes besser ist. Beispielsweise werden Formen aus kohlenstoffreichem Stahl in einem Alkalibad bei 160 Grad abgeschreckt, wodurch sie weniger gehärtet und verformt werden können und daher weit verbreitet sind. Isothermes Abschrecken Das Werkstück wird in einem isothermen Salzbad abgeschreckt. Die Salzbadtemperatur liegt im unteren Teil der Bainitzone (etwas höher als Ms). Das Werkstück bleibt lange Zeit isotherm, bis die Bainitumwandlung abgeschlossen ist, und wird dann zur Luftkühlung herausgenommen. Das isotherme Abschrecken wird für Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder höher verwendet. Der Zweck besteht darin, einen niedrigeren Bainitgehalt zu erhalten, um Festigkeit, Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit zu verbessern. Bei kohlenstoffarmen Stählen wird im Allgemeinen kein isothermes Abschrecken angewendet. Oberflächenabschreckung ist eine lokale Abschreckmethode, bei der die Oberflächenschicht eines Stahlteils bis zu einer bestimmten Tiefe abgeschreckt wird, während der Kernteil unabgeschreckt bleibt. Beim Oberflächenabschrecken wird die Oberfläche des Stahlteils schnell auf die Abschrecktemperatur erhitzt und die Wärme sofort abgekühlt, bevor sie in den Kern des Werkstücks eindringen kann, wodurch eine lokale Abschreckung erreicht wird. Induktionsabschreckung Bei der Induktionserwärmung werden durch elektromagnetische Induktion Wirbelströme im Werkstück erzeugt, um das Werkstück zu erwärmen. Beim Kaltabschrecken handelt es sich um eine Abschreckkühlung durch Eintauchen in eine Kaltwasserlösung mit starker Kühlkapazität als Kühlmedium. Beim lokalen Abschrecken wird nur der Teil des Werkstücks abgeschreckt, der gehärtet werden muss. Luftgekühltes Abschrecken bezieht sich insbesondere auf das Erhitzen im Vakuum und das Abschrecken und Abkühlen in einem mit hoher Geschwindigkeit zirkulierenden Unterdruck-, Normaldruck- oder Hochdruck-Neutral- und Inertgas. Beim Oberflächenabschrecken wird nur die Oberflächenschicht des Werkstücks abgeschreckt, einschließlich Induktionsabschrecken, Kontaktwiderstandsabschrecken, Flammenabschrecken, Laserabschrecken, Elektronenstrahlabschrecken usw. Luftkühlung ist das Abschrecken und Kühlen mit Druckluft oder Druckluft als Kühlmedium . Beim Sole-Abschrecken handelt es sich um das Abschrecken und Kühlen mit einer wässrigen Salzlösung als Kühlmedium. Beim Abschrecken in organischen Lösungen handelt es sich um das Abschrecken und Kühlen mit einer wässrigen Lösung eines organischen Polymers als Kühlmedium. Beim Sprühhärten handelt es sich um das Abschrecken und Kühlen mit einem Flüssigkeitsstrahl als Kühlmedium. Unter Sprühkühlung versteht man das Abschrecken und Abkühlen des Werkstücks in einem Nebel aus einem Wasser-Luft-Gemisch. Unter Heißbadkühlung versteht man das Abschrecken und Abkühlen des Werkstücks in einem heißen Bad wie geschmolzenem Salz, geschmolzenem Alkali, geschmolzenem Metall oder Hochtemperaturöl, wie Salzbad-Abschrecken, Bleibad-Abschrecken, Alkalibad-Abschrecken usw. Doppeltes Flüssigkeitsabschrecken ist das Abschrecken und Abkühlen des Werkstücks nach dem Erhitzen und Austenitisieren und der sofortige Übergang in ein Medium mit schwacher Kühlfähigkeit zum Abkühlen, wenn die Struktur kurz vor der martensitischen Umwandlung steht. Unter Druckabschreckung versteht man das Abschrecken und Abkühlen des Werkstücks nach dem Erhitzen und Austenitisieren unter einer bestimmten Vorrichtung. Der Zweck besteht darin, Abschreck- und Abkühlverzug zu reduzieren. Unter Abschrecken versteht man das Abschrecken des Werkstücks von der Oberfläche bis zum Kern. Isothermes Abschrecken ist ein Prozess, bei dem das Werkstück erhitzt und austenitisiert wird, dann schnell auf den Bainit-Umwandlungstemperaturbereich abgekühlt und isotherm gehalten wird, um Austenit in Bainit umzuwandeln. Beim abgestuften Abschrecken handelt es sich um einen Prozess, bei dem das Werkstück erhitzt und austenitisiert wird, dann für einen angemessenen Zeitraum in ein Alkalibad oder Salzbad mit einer Temperatur etwas über oder etwas niedriger als der M1-Punkt eingetaucht und dann herausgenommen und an der Luft abgekühlt wird Nachdem das Werkstück die mittlere Temperatur erreicht hat, wird eine Martensit-Abschreckung erreicht. Untertemperaturabschrecken ist ein Prozess, bei dem das untereutektoide Stahlwerkstück im Temperaturbereich Ac1-Ac3 austenitisiert, dann abgeschreckt und abgekühlt wird, um Martensit- und Ferritstrukturen zu erhalten. Direktes Abschrecken ist ein Prozess, bei dem das Werkstück direkt abgeschreckt und abgekühlt wird, nachdem Kohlenstoff infiltriert wurde. Nachdem das Werkstück zweimal aufgekohlt und abgekühlt wurde, wird es zunächst bei einer Temperatur über Ac3 austenitisiert und abgeschreckt, um die Kernstruktur zu verfeinern. Anschließend wird es bei einer Temperatur etwas über Ac3 austenitisiert, um die Struktur der Infiltrationsschicht zu verfeinern. Selbstkühlendes Abschrecken ist ein Prozess, bei dem die Wärme des erhitzten Bereichs automatisch auf den nicht erhitzten Bereich übertragen wird, nachdem der lokale Bereich oder die Oberfläche des Werkstücks schnell erhitzt und austenitisiert wurde, so dass der austenitisierte Bereich schnell abgekühlt wird.
