Glühen

Glühen

ICH Was ist Glühen?

Glühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein Werkstoff auf eine Temperatur oberhalb seiner Rekristallisationstemperatur, aber unterhalb seines Schmelzpunktes erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und anschließend langsam abgekühlt wird. Durch die Steuerung der Heiz- und Abkühlgeschwindigkeit erhalten die Atome im Werkstoff ausreichend Energie, um zu wandern und zu diffundieren, wodurch sich die Mikrostruktur des Werkstoffs verändert.

Das Glühen dient in erster Linie dazu, die Härte des Materials zu verringern, beim Gießen, Schmieden oder Schweißen entstandene innere Spannungen abzubauen, das Gefüge zu verfeinern und die chemische Zusammensetzung zu homogenisieren. Außerdem kann es das Material weicher und duktiler machen.

Das Glühverfahren findet breite Anwendung in der Metallverarbeitung, der Glasherstellung, dem Formenbau und anderen Bereichen und ist eine wichtige Methode zur Materialbearbeitung und -modifizierung.

IIGrundprinzipien des Glühens

Aufheizphase

Das Material wird entsprechend seinen Rekristallisationsbedingungen langsam auf eine bestimmte Temperatur erhitzt. In dieser Phase wandern Atome innerhalb des Kristallgitters, wodurch die Versetzungsdichte verringert und die Voraussetzungen für eine Phasenumwandlung oder Rekristallisation geschaffen werden.

Haltebühne

Das Material wird für eine bestimmte Zeit auf der Zieltemperatur gehalten. Während dieser Phase gleicht sich die Innentemperatur des Materials aus, und die Kornstruktur reorganisiert sich bzw. rekristallisiert.

Kühlphase

Das Werkstück wird üblicherweise zusammen mit dem Ofen langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Durch die langsame Abkühlung wird die Bildung neuer innerer Spannungen oder instabiler Strukturen vermieden und somit die Wirksamkeit des Glühprozesses sichergestellt.

IIIArten des Glühens

Vollständiges Glühen

Der Stahl wird auf 30–50 °C über die Ac3-Temperatur erhitzt, lange genug gehalten, um die Struktur vollständig in Austenit umzuwandeln, und dann langsam im Ofen abgekühlt.

Ziel ist es, das Korn zu verfeinern, Spannungen abzubauen, die Härte zu reduzieren, die Plastizität und Zähigkeit zu verbessern und die Bearbeitbarkeit zu erhöhen.

Unvollständiges Glühen

Das Material wird erhitzt, erreicht aber nicht die für eine vollständige Rekristallisation erforderliche Temperatur. Es eignet sich für Schmiede- oder Walzteile aus mittel- und hochgekohltem Stahl sowie niedriglegiertem Stahl. Hauptsächlich dient es dem Abbau von Eigenspannungen und der Reduzierung der Härte, ohne die Struktur grundlegend zu verändern.

Sphäroidisierendes Glühen

Es wird hauptsächlich für übereutektoide Stähle wie Werkzeugstähle und Wälzlagerstähle verwendet. Sein Zweck ist die Umwandlung von lamellarem Zementit im Stahl in kugelförmigen Zementit, der sich gleichmäßig in der Ferritmatrix verteilt und so körnigen Perlit bildet.

Diese Struktur weist eine geringere Härte und eine bessere Plastizität auf und bereitet das Gefüge zudem optimal auf die nachfolgende Abschreckbehandlung vor, wodurch Abschreckrisse vermieden werden. Sie verbessert die Bearbeitbarkeit und erhöht die Duktilität des Materials.

Isothermes Glühen

Stahl wird auf die Austenitisierungstemperatur erhitzt und anschließend rasch auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt und bis zum Abschluss der Umwandlung gehalten. Danach erfolgt die Luftkühlung. Im Vergleich zum Vollglühen kühlt das isotherme Glühen schneller ab, verkürzt den Produktionszyklus und führt zu einem gleichmäßigeren Gefüge. Es eignet sich für hochkohlenstoffhaltige Stähle, legierte Werkzeugstähle und Werkstücke mit komplexen Formen.

Spannungsarmglühen

Wird verwendet, um durch Schweißen oder Bearbeiten entstandene innere Spannungen abzubauen. Diese Art des Glühens verändert die Materialstruktur in der Regel nicht wesentlich, kann aber das Risiko von Verformungen und Rissen verringern.

Diffusionsglühen

Das Material wird über einen längeren Zeitraum auf einer hohen Temperatur, üblicherweise nahe dem Schmelzpunkt, gehalten. Durch atomare Diffusion wird die Homogenität des Materials verbessert und die Entmischung von Legierungsbestandteilen verhindert, wodurch sich die Legierungselemente gleichmäßiger verteilen können.

Rekristallisationsglühen

Das Material wird über die Rekristallisationstemperatur erhitzt, um eine Rekristallisation einzuleiten und eine neue Kornstruktur zu bilden, wodurch die Duktilität verbessert und das Mikrogefüge optimiert wird.

IV Vorteile des Glühens

Beseitigt Restspannungen

Durch Glühen werden innere Spannungen abgebaut, die beim Schweißen, Gießen oder Bearbeiten entstehen, wodurch Verformungen und Rissbildung reduziert werden.

Verbessert die Duktilität

Das Material wird weicher und lässt sich leichter biegen oder formen.

Verbessert die Zugfestigkeit

Das Material kann höheren Zugbelastungen standhalten.

Verbessert die Kornstruktur

Die Kornstruktur ist optimiert, was die Zähigkeit und Schlagfestigkeit erhöht.

Verbessert die Bearbeitbarkeit

Nach dem Glühen lässt sich das Material leichter bearbeiten, schneiden und formen.

Verbessert die Haltbarkeit

Es verringert die Sprödigkeit und erhöht die Festigkeit, wodurch die Lebensdauer des Materials verlängert wird.