Die vier grundlegenden Wärmebehandlungsverfahren: Abschrecken, Anlassen, Normalisieren und Glühen – anschaulich erklärt

Überblick

Die Wärmebehandlung ist eines der wichtigsten Verfahren zur Steuerung der mechanischen Eigenschaften von Metallteilen.
Durch die sorgfältige Steuerung von Heiztemperatur, Haltezeit und Abkühlgeschwindigkeit kann die Wärmebehandlung Härte, Festigkeit, Zähigkeit, Bearbeitbarkeit und Dimensionsstabilität signifikant verändern.

Unter allen Wärmebehandlungsverfahren, Abschrecken, Anlassen, Normalisieren und Glühenwerden oft als die „vier fundamentalen Prozesse“ bezeichnet.
Sie sind eng miteinander verwandt, werden häufig kombiniert und oft missverstanden.

Dieser Artikel erklärt, was die einzelnen Prozesse bewirken, warum sie angewendet werden und wie sie sich unterscheiden – und zwar in praktischen, ingenieurtechnisch orientierten Begriffen.

1. Abschrecken

Was ist Abschrecken?

Abschrecken ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem Stahl über seine kritische Temperatur erhitzt wird.
(Ac₃ für untereutektoide Stähle, Ac₁ für übereutektoide Stähle), lange genug gehalten, um Austenit zu bilden, und dann schnell mit einer Geschwindigkeit abgekühlt, die höher als die kritische Abkühlgeschwindigkeit ist.

Durch die schnelle Abkühlung wird Austenit umgewandelt in Martensit(oder manchmal Bainit), was zu einer deutlichen Erhöhung der Härte führt.

Im weiteren Sinne werden schnelle Abkühlprozesse, die bei Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Titanlegierungen oder auch gehärtetem Glas angewendet werden, üblicherweise auch als Abschrecken bezeichnet.

Zweck des Abschreckens

Abschrecken wird hauptsächlich verwendet, um:

Erhöhung der Härte und Verschleißfestigkeit
(z. B. Schneidwerkzeuge, Lager, Matrizen)

Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Strukturbauteilen
(z. B. Wellen, Zahnräder, Federn)

Verbesserung der besonderen Eigenschaften bestimmter Legierungen
(z. B. Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl, magnetische Eigenschaften von magnetischen Stählen)

Zu den gängigen Abschreckmethoden gehören das Abschrecken in einem Medium, das Abschrecken in zwei Medien, das Stufenabschrecken, das isotherme Abschrecken und das lokalisierte Abschrecken.
Die Wahl des Abschreckmediums und -verfahrens hat einen direkten Einfluss auf das Verformungs- und Rissrisiko.

Eigenschaften nach dem Abschrecken

Nach dem Abschrecken weisen Stahlteile typischerweise folgende Merkmale auf:

Nichtgleichgewichts-Mikrostrukturen wie Martensit, Bainit und Restaustenit

Hohe innere Belastung

Hohe Härte, aber geringe Zähigkeit

Aus diesem Grund Abgeschreckte Teile werden fast immer unmittelbar danach angelassen.Die

2. Härten

Was ist Härten?

Das Anlassen erfolgt nach dem Abschrecken.
Das abgeschreckte Teil wird auf eine bestimmte Temperatur unterhalb des kritischen Punktes wieder erhitzt, eine gewisse Zeit lang gehalten und dann kontrolliert abgekühlt.

Das gemeinsame Abschrecken und Anlassen gilt im Allgemeinen als letzter Wärmebehandlungsschritt für die meisten Stahlteile.

Warum das Härten notwendig ist

Das Härten erfüllt mehrere wichtige Zwecke:

Reduziert innere Spannungen und Sprödigkeit

Passt mechanische Eigenschaften wie Härte, Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit an.

Stabilisiert Mikrostruktur und Abmessungen

Verbessert die Bearbeitbarkeit bestimmter legierter Stähle

Mit steigender Temperatur nimmt die atomare Diffusion zu.
Instabile Mikrostrukturen wandeln sich allmählich in stabilere Phasen um, und innere Spannungen werden abgebaut.

Anlasstemperaturbereiche

Je nach Anwendungsfall wird das Anlassen typischerweise in drei Bereiche unterteilt:

Niedrigtemperatur-Anlassen (150–250 °C)
Gewährleistet hohe Härte und Verschleißfestigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung der inneren Spannungen
Wird häufig für Werkzeuge, Lager und oberflächengehärtete Teile verwendet.

Anlassen bei mittlerer Temperatur (350–500 °C)
Bietet gute Elastizität bei mäßiger Festigkeit
Häufig verwendet für Federn und Schmiedegesenke

Hochtemperatur-Anlassen (500–650°C)
Erzeugt eine ausgewogene Kombination aus Stärke und Zähigkeit
Wird häufig für Zahnräder, Kurbelwellen und Strukturbauteile verwendet.
Das Abschrecken mit anschließendem Hochtemperaturanlassen wird als … bezeichnet. Abschrecken und Anlassen (Q&T)Behandlung

Härten Sprödigkeit

Temperieren um 300 °Ckann verursachen Sprödigkeit erster Artund sollte im Allgemeinen vermieden werden

Manche legierte Stähle können leiden Sprödigkeit zweiter Artnach Hochtemperaturanlassen und anschließender langsamer Abkühlung

Dies kann durch die Zugabe von Legierungselementen wie Molybdän oder durch schnellere Abkühlung nach dem Anlassen verringert werden.

3. Normalisierung

Was ist Normalisierung?

Normalisieren ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem Stahl erhitzt wird auf 30–50 °C über Ac₃, wurde eine Zeit lang gehalten und dann in ruhender Luft abgekühlt.

Die Abkühlgeschwindigkeit ist schneller als beim Glühen, aber langsamer als beim Abschrecken.

Zweck und Anwendungen der Normalisierung

Die Normalisierung dient hauptsächlich dazu:

Verfeinerte Kornstruktur

Grobe oder ungleichmäßige Mikrostrukturen, die beim Gießen, Schmieden oder Schweißen entstehen, beseitigen.

Gleichzeitig Kraft und Zähigkeit verbessern

Verbesserung der Bearbeitbarkeit

Als Vorbehandlung vor dem Abschrecken dienen

Bei vielen mittelgekohlten Stählen kann das Normalglühen das Abschrecken mit anschließendem Hochtemperaturanlassen ersetzen, wenn die Anforderungen an die mechanische Leistungsfähigkeit moderat sind – und bietet somit eine einfachere und wirtschaftlichere Lösung.

Das Normalglühen findet auch breite Anwendung bei niedriglegierten Stählen, warmgewalzten Blechen, Schmiedeteilen, Gussteilen und sogar bei duktilem Gusseisen.

4. Glühen

Was ist Glühen?

Beim Glühen handelt es sich um ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem Metall auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, für eine ausreichende Zeit gehalten und dann langsam, üblicherweise im Ofen, abgekühlt wird.

Geglühte Werkstoffe werden häufig in diesem Zustand geliefert, um stabile Eigenschaften und gute Bearbeitbarkeit zu gewährleisten.

Zweck des Glühens

Glühen wird hauptsächlich verwendet, um:

Innere Spannungen beim Gießen, Schmieden, Walzen oder Schweißen beseitigen

Material für die Bearbeitung erweichen

Mikrostruktur verfeinern

Bereiten Sie das Material für die nachfolgende Wärmebehandlung vor.

Gängige Glüharten

Vollständiges Glühen– Verfeinert grobe Gefüge in niedrig- und mittelgekohlten Stählen

Sphäroidisierendes Tempern– Verringert die Härte von Werkzeugstählen und Wälzlagerstählen

Isothermes Glühen– Verbessert die Bearbeitbarkeit bestimmter legierter Stähle

Rekristallisationsglühen– Verhindert Kaltverfestigung bei kaltverformten Werkstoffen

Graphitisierungsglühen– Wird bei der Herstellung von Temperguss verwendet

Diffusionsglühen– Homogenisiert die chemische Zusammensetzung in Legierungsgussteilen

Spannungsarmglühen– Reduziert Restspannungen ohne größere strukturelle Veränderungen

Abschluss

Obwohl Abschrecken, Anlassen, Normalisieren und Glühen oft zusammengefasst werden, dienen sie ganz unterschiedlichen Zwecken.

Abschreckenkonzentriert sich auf die Härte

Härtengleicht Härte und Zähigkeit aus

Normalisierungverbessert die Gesamtstruktur und Konsistenz

GlühenPriorisiert Weichheit und Stabilität.

Das Verständnis der Unterschiede hilft Ingenieuren bei der Auswahl des richtigen Wärmebehandlungsverfahrens – was die Leistung verbessert, das Ausfallrisiko verringert und die Herstellungskosten kontrolliert.