WT 04 Eisenwerkstoffe

Ohne Anlassen ist der Stahl verspannter und hat dadurch eine geringer Lebensdauer. Das Anlassen erfolgt bei niedrigerer Anlasstemperatur (Stähle: ca. 150°C-200°C)

Abschrecken ist das Abkühlen des Werkstoffs mit einer Abkühlgeschwindigkeit v, die größer/gleich der kritischen Abkühlgeschwindigkeit vk (vk: kritische Abkühlgeschwindigkeit- ein Stahlkennwert abhängig von der Stahlzusammensetzung) ist

Ablauf: Erwärmen der Randschicht durch stark gebündelte Wärmezufuhr (Induktion), sofortiges Abschrecken Gefüge: Martensitbildung, gehärtete Randschicht Eigenschaften des WT nach dem Verfahren: harte und verschleißfeste Randschicht, zäher/ weicher Kern, gute Dauerfestigkeit Bsp.: Induktions-, Flamm- und Laserhärten

Ablauf. Aufkohlen der Randschicht (der Kern hat anschließend weniger C), Härten, Anlassen Gefüge: Martensitbildung, gehärtete Randschicht Eigenschaften: harte Randschicht, sehr zäher Kern, gute Dauerfestigkeit Bsp: Pulver-, Gas- und Salzbadaufkohlen

Ablauf: Erwärmen in stickstoffabgegebenen Mitteln bei 500°C bis 600°C (im festen Zustand, Stickstoff muss eindiffundieren) Gefüge: Nitridbildung, naturharte Randschicht Eigenschaften: sehr harte Randschicht, zäher Kern, gute Dauerfestigkeit, verbesserte Korrosionsbeständigkeit Bsp: Gas-, Plasma-, Salzbadnitrieren

0,1-0,5 % Allgemeine Baustähle, 0,25-0,6 % Vergütungsstähle, 0,5-2,2 % Werkzeugstähle, von 0-2,06 % : Stähle (Knetlegierungen plastisch verformbar) von 2,06-5 %: Gusseisen (Gusslegierungen plastisch nichts verformbar)

*Kohlenstoffgehalt ist temperaturabhängig (bei RT: 0,002 %, bei 723°C: 0,02 %) *Alpha-Mischkristall *krz-Gitter *sehr weich und verformbar * magnetisch

*Kohlenstoffgehalt ist temperaturabhängig (bei 723°C: 0,8 %, bei 1147 %: 2,0 %) *Gamma-Mischkristall *kfz-Gitter *weich und verformbar * unmagnetisch

*Kohlenstoffgehalt: 6,67 % *intermetallische Verbindung Fe3C *rhomboedrisches Gitter *sehr hart und spröde *magnetisch

*Kohlenstoffgehalt: 4,3 % * Kristallgemisch aus Ferrit und Zementit *krz-Gitter

die Linie I entspricht einer Abkühlgeschwindigkeit, die höher als die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit ist (innerhalb von 80 Sekunden von 830°C auf 220°C). Aus Austenit entsteht Martensit mit einer sehr hohen Härte (850 HV) (Sprödigkeit sehr hoch)

führt zu einem Gefüge, was aus 30 % Bainit (eine spezielle Perlitsorte) und zu 70 % aus harten Martensit besteht (680 HV)

*Bei 620°C: 75 % Perlit, 25 % Austenit *bei 520°C: 75 % Perlit, 24 % Bainit, 1 % Austenit, *bei 200°C: 75 % Perlit, 24 % Bainit, 1% Martensit (mittlere Härte von 340 HV)

langsame Abkühlgeschwindigkeit, bei der bei 700°C Austenit komplett zu Perlit wird und sich gar kein Martensit bildet. Deswegen ist es sehr weich ( 241 HV) und entspricht dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm (braucht 8 Stunden zum Abkühlen)

* die Festigkeit (Re, Rp, Rm) *die Härte (HB, HV, HRC) *die Verformbarkeit (A, Z) *die Zähigkeit *die Dauerfestigkeit *die Zerspannbarkeit

Kohlenstoffgehalt

Stähle

Gusseisen

häufiges Vorkommen (5%), hoher E-Modul (210000 Mpa), alltotrope Modifikation, kostengünstige Herstellung, Vielzahl von Legierungen, ferromagnetisch (Curie-Temperatur 769°)

Schwermetall (Dichte=7,87 g/cm3), Hochschmelzend (bei 1535°), weich und verformbar, hoher E-Modul, ferromagnetisch bis zu hohen Temperaturen

es gibt alpha-Fe (krz, bis 911°), beta-Fe (kfz, bis 1401°) und delta-Fe (krz, ab 1401°)

Wärmebehandlung von Stählen

Kohlenstoff (tritt z.B. als Diamant und Graphit auf)

Es wird mit Koks zu Roheisen reduziert.

Wenn es mindestens 50% Eisen enthält.

a) C ist in Einlagerungsmischkrsitallen gebunden b) C ist in der intermetallischen Verbindung gebunden (Zementit) c) C liegt elementar als Graphit vor (nur bei Gusseisen)

krz-Gitter (Gitter hat mehr Lücken als das kfz-Gitter, daher 100mal höhere Diffusionsgeschwindigkeit von Kohlenstoff)

Austenit (Die Oktaederlücke (Leerstelle) im kfz-Gitter ist größer als im krz-Gitter, daher höhere Löslichkeit für Kohlenstoff)

Ferrit und Zementit