Was ist Temperieren? Prozess und Vorteile

Das Anlassen erfolgt nach dem Abschrecken, einem unserer Kernprozesse bei HDC. Diese Wärmebehandlungsmethode verändert die mechanischen Eigenschaften eines Metalls, verbessert Härte und Festigkeit und baut gleichzeitig innere Spannungen ab.

Durch das Tempern wird außerdem sichergestellt, dass das Produkt unter Druck nicht beschädigt wird und für den langfristigen Einsatz in Branchen wie dem Werkzeugbau, der Automobilindustrie, dem Bauwesen, der Medizin und mehr bereit ist. 

Was ist Temperieren?

Anlassen, auch als Ziehen bezeichnet, ist eine Form der Wärmebehandlung, die die Eigenschaften gehärteter oder abgeschreckter Metalle verändert. Hersteller lassen Metalle anlassen, um härtere, spröde Bestandteile wie Martensit in Strukturen mit idealer Zähigkeit umzuwandeln. 

Stellen Sie sich das so vor: Durch Abschrecken werden Metalle spröde und spannungsbehaftet. Durch Anlassen hingegen wird die mechanische Struktur dieser Materialien aufgebrochen, die Spannungen abgebaut und die Duktilität gefördert. 

Während des Temperierprozesses passen die Hersteller Zeit, Temperatur und Abkühlzeit sorgfältig an, um das endgültige Material anzupassen und sicherzustellen, dass es für die vorgesehenen Anwendungen und Serviceanforderungen geeignet ist. 

Warum ist Temperieren wichtig?

Durch das Anlassen werden Härte, innere Spannung und Duktilität gesteuert. Beim Abschrecken eines Stahlteils wird es härter, aber aufgrund der Restspannung auch spröde. 

Aus Erfahrung weiß ich, dass bei einer sofortigen Bearbeitung des Stahlteils das Schneidwerkzeug brechen oder die Oberflächenbeschaffenheit beeinträchtigt werden kann. Um dies zu beheben, können Sie die Materialien temperieren, um ein optimales Verhältnis zwischen Zähigkeit und Festigkeit zu erreichen. 

Darüber hinaus kann das Anlassen die Härte geschweißter Materialien verbessern. Schweißnähte erzeugen eine lokale, gehärtete Zone, in der Restspannungen gespeichert werden, die zu Wasserstoffrissen führen können. Das Anlassen verhindert dies und ermöglicht es Ingenieuren, die Mikrostruktur des Metalls zu verändern und Fehler zu vermeiden. 

Temperierprozessschritte

Heizen, Verweilen und Kühlen spielen für das Ergebnis des Temperierens eine gleich große Rolle. Betrachten wir jeden Schritt und seine Bedeutung:

Heizung

Für optimale Ergebnisse sollten Metalle direkt nach dem Abschrecken angelassen werden. Dadurch wird die beim Härten entstehende spröde Eigenschaft vermieden. Die typische Anlasstemperatur liegt je nach Metalllegierung und Einsatzumgebung zwischen etwa 93 °C und 700 °C. 

Wohnung

Sobald das Legierungsmetall die gewünschte Temperatur erreicht hat, halten wir es auf einer für seine Anwendung geeigneten Temperatur. 

Die Verweildauer hängt von der verwendeten Stahlsorte, der Querschnittsgröße und den gewünschten mechanischen Eigenschaften ab. So nehmen beispielsweise Duktilität, Zähigkeit und Schlagzähigkeit mit längeren Verweilzeiten zu, allerdings auf Kosten der Zugfestigkeit. 

Kühlung

Beim Abkühlen wird die Metalllegierung langsam auf Raumtemperatur gebracht. Dieser Schritt ist genauso wichtig wie die ersten beiden. Die Kühldauer und -methode hängen von den gewünschten Eigenschaften ab. Einige Verfahren verwenden Ölkühlung, die gängigere Methode ist jedoch Luftkühlung, da sie die Entstehung von Spannungen im Material verhindert. 

Einfluss von Temperatur und Zeit auf Eigenschaften

Die richtige Temperatur und Dauer beim Anlassen hängen von den gewünschten mechanischen Eigenschaften und der Einsatzumgebung ab. 

Generell handelt es sich bei niedrigen Anlasstemperaturen um Temperaturen ab 300 °C. Dieser Bereich eignet sich ideal zum Abbau innerer Spannungen und zur Verringerung der Sprödigkeit, ohne dass die Härte verloren geht. Allerdings verhalten sich verschiedene Stahlsorten unterschiedlich, und manche Stähle können bei niedrigeren Temperaturen aushärten. 

Mittlere Anlasstemperaturen liegen dagegen zwischen 350 °C und 500 °C. Dieser Bereich eignet sich ideal für die Herstellung von Universalwerkzeugen, um Zähigkeit und Härte optimal auszubalancieren. Höhere Anlasstemperaturen beginnen in der Regel bei 500 °C und ermöglichen so eine höhere Zähigkeit und Duktilität, allerdings geht dies oft auf Kosten der Festigkeit. 

Die Temperierzeit, die von wenigen Minuten bis zu Stunden reicht, ist ebenso wichtig wie die Temperatur. Eine hohe Temperatur und eine kurze Temperierzeit haben den gleichen Effekt wie eine niedrige Temperatur gepaart mit einer langen Temperierzeit. Dies nennt man die Hollomon-Jaffe-Parameter.

Anwendungen und Beispiele

Von der Automobilindustrie über die Medizintechnik bis hin zur Öl- und Gasindustrie, der Luft- und Raumfahrt und vielen weiteren Branchen gibt es zahlreiche einzigartige Gründe für die Anwendung des Temperierens bei der Bearbeitung. Dazu gehören: 

Automobil: Autoteile wie Getriebe, Zahnräder und Kurbelwellen werden gehärtet, um konstanter Reibung und Temperatur standhalten zu können 

Medizinisch: Medizinische Einrichtungen benötigen stets kleine und präzise Geräte aus Edelstahl. Überlebensinstrumente können auch gehärtet werden, um einen geeigneten Härtegrad aufrechtzuerhalten. 

Schneidwerkzeuge: Das Tempern wird zur Herstellung von Schneidwerkzeugen wie Messern, Sägen und Industrieschneidern verwendet. Diese Werkzeuge benötigen ein bestimmtes Maß an Zähigkeit, um einen plötzlichen Ausfall zu vermeiden. 

Öl und Gas: Das Temperieren ist im Öl- und Gassektor von entscheidender Bedeutung, da Ventile, Pumpen und Bohrteile Stoßbelastungen standhalten müssen. 

Luft- und Raumfahrt: Legierungen für die Luft- und Raumfahrt unterliegen höchsten Qualitätsstandards und müssen extremen Bedingungen standhalten. Hersteller härten solche Legierungen aus, um ihnen Festigkeit zu verleihen, und härten sie anschließend aus, um sicherzustellen, dass sie nicht zerbrechen. 

Konstruktion: Bauteile im Bauwesen wie Bulldozer, Bagger usw. sind in der Regel hohen Belastungen und hohem Druck ausgesetzt. Bei der Herstellung dieser Teile ist das Tempern wichtig, um ein Gleichgewicht zwischen Härte und Duktilität zu erreichen.  

In all diesen Branchen wird das Tempern zur Feinabstimmung der mechanischen Eigenschaften von Geräten eingesetzt. Ob Sie CNC-Getriebe oder ein Flugzeug mit 180 Sitzen herstellen möchten, das Tempern ist unverzichtbar. 

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Anlassen eine hervorragende Methode ist, die Leistung Ihrer Legierung zu steigern. Durch das Erhitzen abgeschreckter Metalle auf eine Temperatur unterhalb des kritischen Bereichs verbessert das Anlassen die Härte, verringert die Sprödigkeit und ermöglicht es Ihnen, die gewünschten Eigenschaften zu priorisieren, sei es Festigkeit oder Verschleißfestigkeit. 

Schließlich ist es am besten, sich zu beraten Experten für Wärmebehandlung um die richtigen Einstellungen für Ihre Arbeit sicherzustellen. Da verschiedene Legierungen unterschiedlich auf das Anlassen reagieren, hängen die richtigen Temperatur- oder Kühlparameter vom Verwendungszweck des Produkts ab. Darüber hinaus hilft Ihnen die Einhaltung legierungsspezifischer Parameter, kostspielige Fehler bei der Arbeit zu vermeiden.