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Optimierung von Optimierung von StahleigenschaftenStahleigenschaftendurch Wärmedurch Wärme
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VorstellungVorstellung
Kleine StahlkundeErreichen gewünschter
Festigkeitseigenschaften bei StahlEingehen auf Fragen aus dem
Publikum
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TagesordnungTagesordnung
DefinitionenGefügestrukturenErklärungenPraxis
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Übersicht Übersicht
Definition von Stahl Atomarer Aufbau Stahl Gefüge Wirkung von Legierungsbestandteilen Klassifizierung der Stähle Werkstoffnummern, DIN- Bezeichnungen
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Definition von StahlDefinition von Stahl
Stahl ist eine (meist) schmiedbare Eisenkohlenstofflegierung die einen maximalen Kohlenstoffanteil von zwei Massenprozenten aufweist.
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Atomarer AufbauAtomarer AufbauEisenatome können zwei
Kristallgitterstrukturen annehmen
Kubisch- RaumzentriertAlpha- Eisen
Kubisch- FlächenzentriertGamma- Eisen(Dichteste Packung)
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Aufbau von StahlAufbau von Stahl
Atom Kristall Korn (Globulit) Gefüge
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Temperaturabhängigkeit der Temperaturabhängigkeit der AtomanordnungAtomanordnung Bei Raumtemperatur Alpha- Eisen Umwandlung bei 911°C Umwandlung in
Gamma- Eisen
Interessanter Versuch mit gespanntem Draht:– Bei Erwärmung ab Raumtemperatur dehnt sich
dieser Draht aus und fängt an zu hängen, um dann bei 911°C ruckartig kürzer zu werden. Warum?
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Beim Kubisch- flächenzentrierten Gammaeisen findenim selben Raum mehr Atome Platz als beim kubisch-raumzentrierten Alpha- Eisen
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Wirkung des KohlenstoffsWirkung des Kohlenstoffs
Kohlenstoff ist meist als Eisenkarbid vorhanden
Eisenkarbid ist ein sehr harter StoffBei höherem Kohlenstoffgehalt wird
Kohlenstoff in Form von Graphit ausgeschieden Grauguss
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Das KohlenstoffdiagrammDas Kohlenstoffdiagramm
Gibt Auskunft über atomarer Zustand des Eisenssowie Kohlenstoffverbindungen bezüglich Temperatur
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Das ZTU- SchaubildDas ZTU- Schaubild (Zeit-Temperatur-Umwandlung)(Zeit-Temperatur-Umwandlung)
Beispiel1.1191
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Einfluss von weiteren Einfluss von weiteren LegierungsbestandteilenLegierungsbestandteilen
DauerfestigkeitseigenschaftenKorrosionsbeständigkeitKerbschlagwerte(Durch-) HärtbarkeitWarmfestigkeitVerschleissfestigkeitZerspanbarkeitElastizität (Federstähle)
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AnlasskurveAnlasskurve
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StahlbezeichnungenStahlbezeichnungen
Werkstoffnummer EN- Bezeichnung Werksbezeichnung /
Handelsnamen
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Analog mit „2“ für Schwermetalllegierungen (ausser Eisen)und „3“ für Leichtmetalle. Auch immer gefolgt von einervierstelligen Nummer
Beginnt bei Stahl immer mit einer „1“, gefolgt von einer vierstelligen
Nummer. Die beiden ersten Zahlen Bezeichnen die Stahlsorte.
WerkstoffnummerWerkstoffnummer
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EN- BezeichnungEN- Bezeichnung
S = Stahl (Structural Steel)355 = Streckgrenze (355 N/mm2)J2 = Gütegruppe (beruhigt vergossen, Spurenelemente etc.)N = Normalisiert
Zum Beispiel S355J2+N
Frühere DIN – Bezeichnung: St 52-3 N
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Werksbezeichnung / Werksbezeichnung / HandelsnamenHandelsnamen
Sind oft irreführend; zum Teil verschiedene Bezeichnungen für dieselbe Legierung oder auch umgekehrt.
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Warmbehandlungen in der Warmbehandlungen in der IndustrieschmiedeIndustrieschmiedeWeichglühenNormalglühenBG- GlühenVergüten
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WeichglühenWeichglühen
Erreichen der tiefstmöglichen Festigkeit.
Erhitzen auf ca. 650 bis 750°C mit nachfolgendem langsamen Abkühlen (maximal 50°C/h oder langsamer)
Lamellarer Zementit geht dabei in körniger Zementit über.
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NormalglühenNormalglühen
Erreichen eines gleichmässig, feinkörnigen Gefüges mithilfe der Alpha-Gamma-Alpha-Umwandlung
Optimales Ausgangsgefüge fürnachträgliches Vergüten
Aufheizen auf 850 bis 900°C mit anschliessendermässiger Abkühlgeschwindigkeit(zum Beispiel Luftkonvektion).
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BG- GlühenBG- Glühen
Zum Erreichen eines optimalen Gefüges für zum Beispiel die Bearbeitung (Spanbrechung). Frühere Bezeichnung: Bearbeitungsglühen
Geregelte Abkühlung von 900-1000°C
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VergütenVergüten
Gezieltes Erreichen vongewünschten Festigkeitseigenschaften
Vergüten ist ein Härten mit nachfolgendem Anlassen
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Temperaturrampe für VergütenTemperaturrampe für Vergüten
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Vorgehen beim VergütenVorgehen beim Vergüten
Aufheizen auf die erforderliche Härtetemperatur (850-900°C
Rasches Abkühlen mittelst Luft, Öl oder Wasser (Je nach Legierung) Anspringhärte (Martensitbildung)
Nachfolgendes Wiederwärmen auf 250 bis 650°C (Je nach Legierung) für die Reduktion der Anspringhärte Gebrauchshärte (Teilweises Auflösen von Martensit)
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Was passiert beim Vergüten?Was passiert beim Vergüten?
Einfrieren des heissen Gefüges
Spannungen Härte
Teilweise Entspannung durch Anlassen
Gezielte Härte
Typisches, feinkörniges Vergütungsgefüge
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Fehlerhaftes VergütungsgefügeFehlerhaftes Vergütungsgefüge
Fehler: Grosser Ferritanteil
Zu geringe Austenitisierung infolge zu kurzer Haltezeit oder zu geringer Abschrecktemperatur
Zu langsame Abschreckung
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Die AnlasskurveDie Anlasskurve
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Auf was muss bei Auf was muss bei Warmbehandlungen geachtet Warmbehandlungen geachtet werden?werden? Rissbildung durch Spannungen Überhitzung Verzunderung Randentkohlung Dellen beim Handling (Härten) Brandgefahr (Abschrecken im Öl) Verbrennungen an Händen und Körper
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Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre AufmerksamkeitAufmerksamkeit
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