Temperament

Anlassen: Wärmebehandlung von Metallen

Die wissenschaftliche Grundlage des Anlassens dreht sich um die Manipulation der Mikrostruktur des Metalls. Nach dem Härten, bei dem das Metall eine martensitische Struktur annimmt (hart, aber spröde), hilft das Anlassen, die während des Härteprozesses entstandenen inneren Spannungen abzubauen, indem Atome in die Metallstruktur diffundieren.

Wenn ein gehärtetes Metall beim Anlassen wieder erwärmt wird, kommt es je nach Temperatur zum Zerfall von Martensit in stabilere Phasen wie Ferrit und Zementit. Diese Phasenänderungen führen zu einer geringeren Härte, aber zu einer verbesserten Zähigkeit und Duktilität.

Eine präzise Temperaturkontrolle ist hier entscheidend. Typische Anlasstemperaturen liegen zwischen 150°C und 650°C. Bei niedrigeren Temperaturen (150-300°C) bleibt mehr Härte erhalten, während bei höheren Temperaturen (400-650°C) mehr Zähigkeit, aber weniger Härte erreicht wird.

Das beim Anlassen verwendete Kühlmedium kann von Luftkühlung bis hin zu kontrollierteren Methoden wie der Ofenkühlung reichen, je nach den gewünschten Eigenschaften des Materials. Für diesen Prozess werden häufig Industrieöfen mit präziser Temperaturkontrolle verwendet.

Verschiedene Arten des Temperierens

Es gibt verschiedene Formen des Härtens, die jeweils auf die Erzielung bestimmter Materialeigenschaften abzielen:

• Anlassen bei niedriger Temperatur (150-300°C): Bei dieser Methode wird ein höherer Härtegrad beibehalten und die Sprödigkeit in einem geringeren Maße reduziert. Sie wird häufig bei Werkzeugen und Schneidwerkzeugen angewendet, die ihre Schärfe behalten müssen.
• Anlassen bei mittleren Temperaturen (300-500°C): Diese Methode bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Härte und Zähigkeit und eignet sich daher für Strukturteile in der Automobil- und Bauindustrie.
• Anlassen bei hohen Temperaturen (500-650°C): Bei diesen Temperaturen verliert das Material etwas an Härte, gewinnt aber deutlich an Zähigkeit und Schlagfestigkeit. Diese Art des Härtens wird häufig für große, stark belastete Teile wie Zahnräder und Wellen verwendet.

Jede Form des Temperns ist darauf ausgerichtet, die Eigenschaften eines Materials auf bestimmte industrielle Anwendungen zuzuschneiden, um das richtige Gleichgewicht der mechanischen Eigenschaften zu erreichen.

Eignung der Materialien & Zubereitung

Das Anlassen wird am häufigsten bei Stählen und Stahllegierungen angewendet, insbesondere bei solchen, die zuvor durch Anlassen gehärtet wurden. Hochwertige Kohlenstoffstähle profitieren erheblich vom Anlassen, da es die Sprödigkeit der martensitischen Strukturen reduziert. Niedrig legierte Stähle, Werkzeugstähle und rostfreie Stähle können ebenfalls angelassen werden, aber das genaue Verfahren und die Ergebnisse hängen von der Legierungszusammensetzung ab.

Vor dem Anlassen müssen die Metalle ordnungsgemäß vorbereitet werden. Dazu gehört die Reinigung der Oberfläche, um Verunreinigungen zu entfernen, die die Wärmeübertragung während des Prozesses beeinträchtigen könnten. Außerdem geht dem Anlassen häufig das Härten voraus, da dies die für viele Stahlkomponenten erforderliche Anfangshärte liefert.

Während das Anlassen in vielen Fällen effektiv ist, kann es bei bestimmten Legierungen zu Problemen kommen. Legierungen mit einem hohen Anteil an Legierungselementen, wie z.B. Chrom oder Vanadium, erfordern ein präziseres Temperaturmanagement, um die gewünschten mikrostrukturellen Veränderungen zu erreichen.

Leistungsverbesserungen & Vorteile

Das Anlassen verbessert die Gesamtleistung von Metallen erheblich, indem es Festigkeit und Zähigkeit ausgleicht. Zu den wichtigsten Vorteilen des Anlassens gehören:

• Erhöhte Zähigkeit: Durch das Anlassen wird die Sprödigkeit der Teile verringert, so dass sie bei Stößen oder Belastungen weniger leicht brechen oder reißen.
• Verbesserte Verschleißfestigkeit: Das Anlassen bei mittleren und hohen Temperaturen erhöht die Verschleißfestigkeit und verlängert die Lebensdauer von Komponenten wie Zahnrädern und Wellen.
• Optimierte Härte: Durch die Wahl der richtigen Anlasstemperatur können Hersteller die Endhärte des Metalls so steuern, dass es für die vorgesehene Anwendung geeignet ist.
• Bessere Ermüdungsbeständigkeit: Durch das Anlassen werden die inneren Spannungen reduziert, was die Ermüdungsbeständigkeit von Komponenten unter wechselnden Belastungen, wie z.B. Federn oder tragenden Balken, verbessert.

Gehärteter und angelassener Stahl kann einen Härtewert zwischen 30-60 HRC (Rockwell-Härte) erreichen, je nach Anlasstemperatur und Zusammensetzung des Stahls.

Anwendungen & Bedeutung für die Industrie

Das Anlassen ist in Industrien unerlässlich, in denen Teile schweren Belastungen, wiederholter Beanspruchung oder hohem Verschleiß ausgesetzt sind. Zu den üblichen Anwendungen gehören:

• Automobil: Teile wie Kurbelwellen, Nockenwellen und Zahnräder werden gehärtet, um sicherzustellen, dass sie der ständigen Belastung und dem Verschleiß in Motoren und Getrieben standhalten.
• Luftfahrt: Flugzeugkomponenten, wie z.B. Fahrwerke und Triebwerkskomponenten, werden gehärtet, um ein Gleichgewicht zwischen Gewichtsreduzierung und hohen Festigkeitsanforderungen zu erreichen.
• Werkzeug- und Produktionsindustrie: Schneidwerkzeuge, Vorrichtungen und Matrizen werden häufig gehärtet, um die erforderliche Härte für die Präzisionsbearbeitung zu erreichen und gleichzeitig eine ausreichende Zähigkeit zu erhalten, um Brüche zu vermeiden.
• Konstruktion: Strukturelle Komponenten, wie z.B. Balken und Stützen, werden gehärtet, um schwere Lasten zu tragen, ohne sich zu verformen oder zu versagen.

In diesen Branchen trägt das Anlassen dazu bei, strenge Normen zu erfüllen, wie z.B. ASTM A229 (für hochfeste Federstähle) und AMS 2750 (Pyrometrie-Normen für die Luft- und Raumfahrt).

Personalisierung & Prozessoptimierung

Wir bieten maßgeschneiderte Optionen, um die spezifischen mechanischen Eigenschaften zu erreichen, die für jedes Projekt erforderlich sind. Zu diesen Optionen gehören Anpassungen der Anlasstemperaturen, der Dauer und der Kühlmethoden. Unsere Ingenieure arbeiten eng mit den Kunden zusammen, um sicherzustellen, dass der Anlassprozess auf ihre Material- und Anwendungsanforderungen zugeschnitten ist, sei es für eine hohe Verschleißfestigkeit oder eine optimale Ermüdungsfestigkeit.

Durch den Einsatz fortschrittlicher Öfen mit präzisen Kontrollsystemen können wir selbst bei komplexen Geometrien und großen Serienproduktionen gleichmäßige Temperierergebnisse erzielen.