Glühen unter Schutzgas oder in Vakuumanlagen

Weichglühen - Normalglühen - Lösungsglühen - Spannungsarmglühen - Glühen auf magnetische Eigenschaften

Die wesentlichen Eigenschaften der Stähle werden durch ihr Gefüge bestimmt. Zahlreiche Gebrauchseigenschaften und günstige Verarbeitungsbedingungen der verschiedenen Werkstoffe werden nur erreicht, wenn das Gefüge dem Zweck entsprechend eingestellt worden ist.

Durch die verschiedenen Glühverfahren können Gefüge umgewandelt werden, für den nachfolgenden Verarbeitungsprozess optimiert oder der Ausgangszustand wieder hergestellt werden.

Die Vorteile im Überblick:

  • Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
  • Optimierung der mechanischen Bearbeitung (spanlose und spanabhebende)
  • Verbesserung der Gefügezustände vor einer Kaltumformung
  • Verringerung der Be- und Verarbeitungsspannungen
  • Wiederherstellung des Ausgangszustandes
Das Weichglühen erfolgt bei einer Temperatur dicht unterhalb des unteren Umwandlungspunktes, gelegentlich auch über Ac1 oder durch Pendeln um Ac1, mit einem nachfolgenden langsamen Abkühlen, um einen möglichst weichen Zustand zu erreichen. Durch diese Wärmebehandlung soll die Härte schwer zerspanbarer oder schwer kaltumformbarer Gefügezustände wie Perlit, Bainit oder Martensit verringert werden. Beim Ausgangsgefüge Perlit werden die Zementitlamellen des Perlits weitgehend in eine kugelige Form umgewandelt. Diese Art des Gefüges ergibt für Stähle mit einem C-Gehalt von mehr als ca. 0,5% eine bessere Bearbeitbarkeit. Für jede Art der Kaltverformung durch Stauchen, Ziehen oder Kaltfließpressen ist der körnige Zementit der Zustand bester Verformbarkeit. Ein besonders gleichmäßiges Glühgefüge mit feinverteiltem körnigen Zementit kann durch Härten mit nachfolgender Weichglühung erreicht werden. Dieses Glühen auf kugeligen Zementit ( GKZ-H ) ergibt die beste Verarbeitbarkeit, insbesondere im Hinblick auf eine nachfolgende Kaltmassivumformung.
Durch ein Normalglühen kann ein ungleichmäßiges und grobkörniges Gefüge, das z.B. bei gegossenen, warmumgeformten oder geschweißten Werkstücken entstanden ist, beseitigt werden. Die Glühtemperaturen sind abhängig vom Werkstoff und liegen ungefähr im Bereich der jeweiligen Härtetemperatur. Nach Ablauf der Haltezeit erfolgt eine dem Werkstoff angepasste langsame Abkühlung, um ein feinkörniges Gefüge z.B. aus Perlit und Ferrit, zu erhalten. Die Kornverfeinerung beruht auf dem zweimaligen Durchlaufen der Umwandlungen beim Erwärmen und Abkühlen. Aus diesem Grund wird das Normalglühen auch häufig zum Verringern der Korngröße und ihrer Streubreite angewendet und dann oftmals als Umkörnen bezeichnet.

Durch ein Schweißen oder durch eine Warmumformung der nichtrostenden Stähle können Umwandlungen stattfinden, die zu interkristallinen Korrosionserscheinungen an den Werkstücken führen können. Das Lösungsglühen wird vorwiegend bei ferritischen oder austenitischen nichtrostenden Stählen durchgeführt, um Legierungselemente homogen in der Grundmasse zu lösen und die ursprünglichen Werkstoffeigenschaften wieder herzustellen. Die Glühtemperaturen liegen bei den austenitischen Stählen zwischen 1000 °C und 1100 °C. Die ferritischen Stähle werden zwischen 750 °C und 850 °C geglüht.

Das Lösungsglühen dient in bestimmten Anwendungsfällen auch zur Beseitigung von Spannungen nach einer vorausgegangenen Kaltverfestigung dieser Werkstoffe.

Bei bestimmten hochwarmfesten und korrosionsbeständigen Werkstoffen kann nach dem Lösungsglühen eine weitere Behandlung, das sogenannte Auslagern erfolgen und hierdurch eine Ausscheidungshärtung zur Festigkeitssteigerung erzielt werden.

Das Spannungsarmglühen wird dort angewandt, wo auf Grund von vorhandenen Eigenspannungen sich Maße und Formen eines Werkstückes ändern können, die Rißempfindlichkeit vergrößert und die Dauerschwingfestigkeit beeinträchtigt werden kann. Die Spannungen können beim Erstarren von Gußwerkstücken, durch eine ungleichmäßige Abkühlung beim Schweißen, bei einer Kaltumformung oder bei einer spanabhebenden Bearbeitung entstehen.

Durch ein Glühen im Temperaturbereich zwischen 450 °C und 650 °C können die Eigenspannungen – ohne Änderung der Gefügestruktur – reduziert werden. Der Abfall der Streckgrenze mit steigender Temperatur bewirkt einen Abbau der Spannungen, der sich in entsprechenden Maßänderungen und Verzügen äußert, die bei genügenden Maßzugaben wieder abgearbeitet werden müssen. Die Abkühlung nach dem Spannungsarmglühen sollte langsam erfolgen, damit keine neuen Spannungen entstehen.

Bei einem Glühen auf magnetische Eigenschaften – auch als Magnetisches Schlußglühen bezeichnet – werden geringe Werte für die Koerzitivfeldstärke der verwendeten Werkstoffe angestrebt. Durch eine Kaltumformung, wie z.B. Fließpressen oder Stauchen und durch eine größere spanabhebende Bearbeitung kann sich die zuvor im Ausgangsmaterial niedrig eingestellte Koerzitivfeldstärke der weichmagnetischen Werkstoffe verschlechtern. In diesem Fall werden die bearbeiteten Bauteile vornehmlich unter Vakuum geglüht. Die geeignete Glühtemperatur ist abhängig vom Werkstoff und die Abkühlung erfolgt immer sehr langsam mit geregelten Parametern.

 

Unsere Anlagen

Bei unseren Schutzgasanlagen zum Glühen handelt es sich um horizontale Retortenöfen mit den je nach den Anforderungen ausgelegten Prozessregelungen. Die Vakuumkammeröfen zum Glühen besitzen eine Rundum-Heizung zur gleichmäßigen Erwärmung der Charge. Die Abkühlung kann gesteuert unter Vakuum oder unter Schutzgas erfolgen.

Behandlungsart Max. Abmessungen B x H x L (mm) Chargengewicht (kg)
Glühen unter Schutzgas 600 x 600 x 900 750
700 x 650 x 1100 1200
900 x 800 x 1200 1500
900 x 900 x 1500 1500
Glühen unter Vakuum 600 x 600 x 900 750
900 x 800 x 1200 1500
300 x 1000 x 1200 1500

 

Der Wärmebehandlungsablauf

Unter Berücksichtigung der Bauteilgeometrie wird die Wärmebehandlungscharge aufgebaut. Hierdurch kann die Gleichmäßigkeit des Wärmebehandlungsergebnisses optimiert und der Verzug der Teile minimiert werden.

Die Parameter Temperatur, Zeit und evtl. die Abkühlgeschwindigkeit werden dem Programmregler vorgegeben und während des Prozesses überwacht, geregelt und dokumentiert.

Um unerwünschte Abkohlungen, wie im nebenstehenden Bild dargestellt, oder Verzunderungen der Werkstücke zu vermeiden, werden bei uns grundsätzlich alle Glühprozesse entweder unter Schutzgas oder in Vakuumanlagen durchgeführt.