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Optimierung von
Stahleigenschaften
durch Wärme

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Vorstellung
Kleine Stahlkunde
 Erreichen gewünschter
Festigkeitseigenschaften bei Stahl
 Eingehen auf Fragen aus dem
Publikum


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Tagesordnung
Definitionen
 Gefügestrukturen
 Erklärungen
 Praxis


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Übersicht








Definition von Stahl
Atomarer Aufbau
Stahl Gefüge
Wirkung von Legierungsbestandteilen
Klassifizierung der Stähle
Werkstoffnummern, DIN- Bezeichnungen
4

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Definition von Stahl


Stahl ist eine (meist) schmiedbare
Eisenkohlenstofflegierung die einen
maximalen Kohlenstoffanteil von zwei
Massenprozenten aufweist.

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Atomarer Aufbau


Eisenatome können zwei
Kristallgitterstrukturen annehmen

Kubisch- Raumzentriert
Alpha- Eisen
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Kubisch- Flächenzentriert
Gamma- Eisen
(Dichteste Packung)

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

Aufbau von Stahl






Atom
Kristall
Korn (Globulit)
Gefüge

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Temperaturabhängigkeit der
Atomanordnung





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 finden
im selben Raum mehr Atome Platz als beim kubischraumzentrierten Alpha- Eisen

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Wirkung des Kohlenstoffs
Kohlenstoff ist meist als Eisenkarbid
vorhanden
 Eisenkarbid ist ein sehr harter Stoff
 Bei höherem Kohlenstoffgehalt wird
Kohlenstoff in Form von Graphit
ausgeschieden  Grauguss


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Das Kohlenstoffdiagramm
Gibt Auskunft über atomarer Zustand des Eisens
sowie Kohlenstoffverbindungen bezüglich Temperatur

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Das ZTU- Schaubild

(Zeit-Temperatur-Umwandlung)

Beispiel
1.1191
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Einfluss von weiteren
Legierungsbestandteilen
Dauerfestigkeitseigenschaften
 Korrosionsbeständigkeit
 Kerbschlagwerte
 (Durch-) Härtbarkeit
 Warmfestigkeit
 Verschleissfestigkeit
 Zerspanbarkeit
 Elastizität (Federstähle)


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Anlasskurve

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Stahlbezeichnungen




Werkstoffnummer
EN- Bezeichnung
Werksbezeichnung /
Handelsnamen

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Werkstoffnummer




Beginnt bei Stahl immer mit einer
„1“, gefolgt von einer vierstelligen
Nummer. Die beiden ersten Zahlen
Bezeichnen die Stahlsorte.

Analog mit „2“ für Schwermetalllegierungen (ausser Eisen)
und „3“ für Leichtmetalle. Auch immer gefolgt von einer
vierstelligen Nummer
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EN- Bezeichnung


Zum Beispiel S355J2+N

S = Stahl (Structural Steel)
355 = Streckgrenze (355 N/mm2)
J2 = Gütegruppe (beruhigt vergossen,
Spurenelemente etc.)
N = Normalisiert
Frühere DIN – Bezeichnung: St 52-3 N
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Werksbezeichnung /
Handelsnamen


Sind oft irreführend; zum Teil
verschiedene Bezeichnungen
für dieselbe Legierung oder
auch umgekehrt.

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Warmbehandlungen in der
Industrieschmiede
Weichglühen
 Normalglühen
 BG- Glühen
 Vergüten


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Weichglühen


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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Normalglühen


Erreichen eines gleichmässig,
feinkörnigen Gefüges mithilfe
der Alpha-Gamma-AlphaUmwandlung

Optimales Ausgangsgefüge für
nachträgliches Vergüten
Aufheizen auf 850 bis 900°C mit anschliessender
mässiger Abkühlgeschwindigkeit
(zum Beispiel Luftkonvektion).
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BG- 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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Vergüten


Vergüten ist ein Härten mit
nachfolgendem Anlassen

Gezieltes Erreichen von
gewünschten Festigkeitseigenschaften

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Temperaturrampe für Vergüten

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Vorgehen 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?






Einfrieren des
heissen Gefüges
Spannungen 
Härte
Teilweise
Entspannung
durch Anlassen
 Gezielte Härte
Typisches, feinkörniges Vergütungsgefüge
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Fehlerhaftes Vergütungsgefüge
Fehler: Grosser Ferritanteil
Zu geringe Austenitisierung
infolge zu kurzer Haltezeit
oder zu geringer
Abschrecktemperatur
Zu langsame Abschreckung

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Die Anlasskurve

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Auf was muss bei
Warmbehandlungen geachtet
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
Aufmerksamkeit

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