Zusammenfassung der Grundkenntnisse der Metallwärmebehandlung

Die Wärmebehandlung von Metallen ist einer der wichtigsten Prozesse in der mechanischen Fertigung. Im Vergleich zu anderen Verarbeitungsprozessen verändert die Wärmebehandlung im Allgemeinen nicht die Form und die gesamte chemische Zusammensetzung des Stahlprodukts, sondern verändert die Mikrostruktur im Inneren des Artikels oder die chemische Zusammensetzung der Oberfläche, wodurch die Leistung des Produkts verliehen oder verbessert wird. Der Zweck der Metallwärmebehandlung besteht darin, die innere Qualität des Metalls zu verbessern, damit es die erforderlichen mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften aufweist. Neben der sinnvollen Materialauswahl und verschiedenen Umformverfahren sind häufig auch Wärmebehandlungsverfahren unerlässlich. Stahl ist das am häufigsten verwendete Material in der mechanischen Industrie. Die Mikrostruktur von Stahl ist komplex und kann durch Wärmebehandlung kontrolliert werden. Daher ist die Wärmebehandlung von Stahl der Hauptinhalt der Metallwärmebehandlung.

Wärmebehandlungsprozess

Der Wärmebehandlungsprozess umfasst im Allgemeinen drei Prozesse: Erhitzen, Isolieren und Abkühlen. Manchmal gibt es nur zwei Prozesse: Erhitzen und Kühlen. Diese Prozesse sind miteinander verbunden und können nicht unterbrochen werden. Das Erhitzen ist einer der wichtigen Prozesse der Wärmebehandlung. Es gibt viele Erwärmungsmethoden für die Wärmebehandlung von Metallen. Als Wärmequellen dienten zunächst Holzkohle und Steinkohle, neuerdings auch flüssige und gasförmige Brennstoffe. Durch den Einsatz von Elektrizität lässt sich die Heizung leicht steuern und belastet die Umwelt nicht. Diese Wärmequellen können zum direkten Erhitzen oder zum indirekten Erhitzen durch geschmolzenes Salz oder Metall oder sogar schwebende Partikel verwendet werden.

Die Heiztemperatur ist einer der wichtigen Prozessparameter des Wärmebehandlungsprozesses. Auswahl und Steuerung der Heiztemperatur sind die Hauptthemen zur Sicherstellung der Qualität der Wärmebehandlung. Die Erwärmungstemperatur variiert je nach dem zu verarbeitenden Metallmaterial und dem Zweck der Wärmebehandlung. Im Allgemeinen wird jedoch auf über die Phasenumwandlungstemperatur erhitzt, um eine Hochtemperaturstruktur zu erhalten. Darüber hinaus erfordert die Transformation eine gewisse Zeit. Wenn die Oberfläche des Metalls die erforderliche Erwärmungstemperatur erreicht, muss sie daher für einen bestimmten Zeitraum auf dieser Temperatur gehalten werden, um die Innen- und Außentemperaturen konstant zu halten und die Mikrostrukturumwandlung abzuschließen. Diesen Zeitraum nennt man Isolation. Bei der Verwendung von Erwärmung mit hoher Energiedichte und Oberflächenwärmebehandlung ist die Aufheizgeschwindigkeit sehr hoch und es gibt im Allgemeinen keine Isolationszeit, während die Isolationszeit bei chemischer Wärmebehandlung oft länger ist.

Auch die Kühlung ist ein unverzichtbarer Schritt im Wärmebehandlungsprozess. Die Kühlmethoden variieren je nach Prozess und steuern hauptsächlich die Kühlrate. Im Allgemeinen hat das Glühen die langsamste Abkühlgeschwindigkeit, das Normalisieren eine schnellere Abkühlgeschwindigkeit und das Abschrecken eine schnellere Abkühlgeschwindigkeit als das Normalisieren. Aufgrund unterschiedlicher Stahlsorten ergeben sich aber auch unterschiedliche Anforderungen.

Oberflächenwärmebehandlung ist ein Wärmebehandlungsprozess für Metall, bei dem nur die Oberflächenschicht des Metalls erhitzt wird, um die mechanischen Eigenschaften der Oberflächenschicht zu verändern. Um nur die Oberfläche des Metalls zu erhitzen, ohne zu viel Wärme in das Innere des Metalls zu übertragen, muss die verwendete Wärmequelle eine hohe Energiedichte aufweisen, das heißt, pro Flächeneinheit wird eine große Menge Wärmeenergie an das Metall abgegeben, damit die Oberfläche oder ein Teil des Metalls in kurzer Zeit hohe Temperaturen erreichen kann. Zu den Hauptmethoden der Oberflächenwärmebehandlung gehören Flammenabschrecken und Induktionswärmebehandlung. Zu den häufig verwendeten Wärmequellen gehören Sauerstoffacetylen, Sauerstoffpropan, induzierter Strom, Laser und Elektronenstrahl.

Chemische Wärmebehandlung ist ein Wärmebehandlungsprozess für Metall, der die chemische Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften der Metalloberfläche verändert. Bei der chemischen Wärmebehandlung wird das Metall in einem Medium (Gas, Flüssigkeit, Feststoff), das Kohlenstoff, Salzmedium oder andere Legierungselemente enthält, erhitzt und lange warm gehalten, sodass die Oberfläche des Metalls Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff, Bor und Chrom durchdringen kann. Nach der Infiltration der Elemente werden manchmal weitere Wärmebehandlungsprozesse wie Abschrecken und Anlassen durchgeführt. Zu den wichtigsten Methoden der chemischen Wärmebehandlung gehören Aufkohlen, Nitrieren und Metallisieren.

Insgesamt ist die Wärmebehandlung von Metallen einer der wichtigsten Prozesse im Herstellungsprozess von mechanischen Teilen sowie Werkzeugen und Formen. Es kann verschiedene Eigenschaften des Metalls sicherstellen und verbessern, wie z. B. Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. Andererseits kann es auch die Struktur und den Spannungszustand des Rohlings verbessern, um verschiedene Kalt- und Warmbearbeitungen zu erleichtern.