Glühen: Weichmachen zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit
Glühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, das darauf ausgelegt ist, Rundstäbe zu weichen, innere Spannungen abzubauen und die Kornstruktur zu verfeinern, wodurch deren Bearbeitbarkeit und Umformbarkeit verbessert werden. Der Rundstab wird auf eine bestimmte Temperatur (typischerweise 800–900 °C bei Kohlenstoffstahl) erhitzt, für ausreichend lange Zeit bei dieser Temperatur gehalten, um eine vollständige Austenitisierung zu erreichen, und anschließend langsam im Ofen abgekühlt. Diese langsame Abkühlung führt zu einer grobkörnigen perlitischen oder ferritisch-perlitischen Mikrostruktur, wodurch die Härte verringert und die Duktilität verbessert wird. Geglühte Rundstäbe lassen sich leichter schneiden, bohren und umformen und eignen sich daher hervorragend für komplexe spanende Bearbeitungen oder kaltumformende Operationen, bei denen eine zu hohe Härte zu Werkzeugverschleiß oder Materialrissen führen würde. Diese Behandlung dient zudem der Beseitigung der Auswirkungen vorangegangener Kaltverformung sowie der Homogenisierung der Mikrostruktur des Werkstoffs als Vorbereitung für nachfolgende Wärmebehandlungen.
Normalglühen: Verfeinerung der Kornstruktur für einheitliche Eigenschaften
Der Normalglühprozess umfasst das Erhitzen von Rundstäben auf eine Temperatur oberhalb des oberen kritischen Punktes (typischerweise 850–950 °C), das Halten bei dieser Temperatur für einen ausreichenden Zeitraum und anschließendes Abkühlen in ruhender Luft. Dieser Prozess erzeugt eine gleichmäßige, feinkörnige perlithaltige Mikrostruktur, die im Vergleich zum walzfrischen Zustand ein besseres Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit bietet. Durch das Normalglühen werden grobkörnige Gefüge und innere Spannungen, die sich während des Schmiedens oder Walzens bilden können, beseitigt; dadurch wird die Kerbschlagzähigkeit verbessert und eine gleichmäßigere mechanische Eigenschaftsverteilung über den gesamten Querschnitt des Rundstabs gewährleistet. Normalglühte Rundstäbe werden üblicherweise für strukturelle Komponenten, Zahnräder und Wellenteile eingesetzt, die eine mittlere Festigkeit und gute Bearbeitbarkeit erfordern. Bei vielen Kohlenstoff- und niedriglegierten Stählen dient das Normalglühen als endgültiger Wärmebehandlungsprozess, der die geforderten mechanischen Eigenschaften erfüllt, ohne dass eine Abschreck- und Anlassthermobehandlung erforderlich ist.
Abschrecken: Erreichen der maximalen Härte
Abschrecken bezeichnet das schnelle Abkühlen von Rundstählen von der Austenitisierungstemperatur, um deren Mikrostruktur in harten Martensit umzuwandeln. Je nach Stahlsorte werden die Rundstäbe auf 800–950 °C erhitzt und anschließend in einem Abschreckmedium wie Wasser, Öl oder einer Polymerlösung schnell abgekühlt. Das Abschrecken in Wasser liefert die höchste Abkühlgeschwindigkeit und damit die größte Härte, birgt jedoch ein erhöhtes Risiko für Verformung und Rissbildung, insbesondere bei Rundstäben mit komplexen Querschnitten.
Anlassen: Ausgleich von Härte und Zähigkeit
Das Anlassen ist ein wesentlicher Prozess nach dem Abschrecken und dient der Verringerung der Sprödigkeit, der Entlastung innerer Spannungen sowie der Erzielung der gewünschten Kombination aus Härte und Zähigkeit. Der abgeschreckte Rundstab wird erneut auf eine Temperatur zwischen 150 °C und 650 °C erwärmt, für eine bestimmte Zeit bei dieser Temperatur gehalten und anschließend in ruhender Luft abgekühlt. Beim Anlassen bei niedrigen Temperaturen (150–300 °C) verringert sich die Härte nur geringfügig, während die hohe Verschleißfestigkeit erhalten bleibt; es bildet sich eine angelassene martensitische Gefügestruktur, wodurch dieser Temperaturbereich ideal für Schneidwerkzeuge und Werkzeugstähle geeignet ist. Beim Anlassen bei mittleren Temperaturen (350–500 °C) wird ein Gleichgewicht aus Festigkeit, Zähigkeit und Elastizität erreicht, was ihn für Federn und hochbelastete Wellen besonders geeignet macht. Beim Anlassen bei hohen Temperaturen (500–650 °C) entsteht eine Sorbit-Gefügestruktur mit hoher Zähigkeit und Duktilität sowie guter Streckgrenze und Zugfestigkeit; dies macht diesen Temperaturbereich zur idealen Wahl für Kurbelwellen, Pleuelstangen und strukturelle Komponenten, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind. Dieser abgeschreckt-angelassene (Q&T-)Zustand ist das gebräuchlichste Wärmebehandlungsverfahren für Rundstäbe aus legiertem Stahl, die verbesserte mechanische Eigenschaften erfordern.
