1 Verhalten der Eisenwerkstoffe 1 unter dem Einfluss der Zeit-Temperatur-Folge beim Wärmebehandeln Dieter Liedtke

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Luisa Sommer
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Inhaltsverzeichnis Herausgeber-Vorwort Autoren-Vorwort 1 Verhalten der Eisenwerkstoffe 1 unter dem Einfluss der Zeit-Temperatur-Folge beim Wärmebehandeln 1.1 Aufbau und Gefüge der Eisenwerkstoffe 1 1.

1 Inhaltsverzeichnis Herausgeber-Vorwort Autoren-Vorwort 1 Verhalten der Eisenwerkstoffe 1 unter dem Einfluss der Zeit-Temperatur-Folge beim Wärmebehandeln 1.1 Aufbau und Gefüge der Eisenwerkstoffe Reines Eisen Eisenlegierungen Das Eisen-Kohlenstoff-Zustandsschaubild Einfluss der Legierungselemente auf das Fe-C-Zustandsschaubild Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf das Fe-C-Zustands-Schaubild Schaubilder für die Praxis des Wärmebehandeins Das Zeit-Temperatur-Austenitisier-(ZTA-)Schaubild DasZeit-Temperatur-Umwandlungs-(ZTU-)Schaubild Einfluss der Legierungselemente auf das Umwandlungsverhalten Literatur 27 2 Härten, Anlassen, Vergüten Zweck des Wärmebehandeins allgemein Ziel des Härtens, Anlassens, Vergütens Ablauf des Wärmebehandeins Das Austenitisieren Abkühlen bzw. Abschrecken Stetiger Abkühlverlauf Gestuftes Abschrecken - Warmbadhärten Abschrecken mit Gasen Tiefkühlen Eigenschaften gehärteter Werkstücke Festigkeit und Härte Werkstückform und -abmessung Formänderungsvermögen - Zähigkeit Eigenspannungen Anlassen Zweck des Anlassens - Begriffe Der Anlassvorgang Anlassverhalten der Stähle 54 i

2 Eigenschaften angelassener Werkstücke 58 Anlassversprödung 62 Hinweise für das praktische Durchführen des Härtens, Anlassens und Vergütens von Bauteilen und Werkzeugen 63 Vorbereiten und Vorbehandeln 63 Spannungsarmglühen 63 Vorvergüten" 63 Vorbereiten der zu härtenden Bauteile und Werkzeuge 64 Härten, Anlassen und Vergüten von Bauteilen 64 Härten, Anlassen und Vergüten von Werkzeugen 66 Werkzeuge aus unlegierten Werkzeugstählen 66 Werkzeuge aus legierten Kaltarbeitsstählen und Warmarbeitsstählen 67 Werkzeuge aus Schnellarbeitsstählen 69 Anlassen von Bauteilen und Werkzeugen 70 Anlassen gehärteter Bauteile 70 Anlassen gehärteter Werkzeuge 70 Literatur Bainitisieren 72 Ziel des Bainitisierens 72 Durchführung des Bainitisierens 72 Eigenschaften bainitischer Zustände 82 Literatur Härtbarkeit - 84 Eignung der Eisenwerkstoffe zum Härten Begriffsbestimmung 84 Ermitteln der Härtbarkeit 89 Anwendung der Härtbarkeit bei der Stahlauswahl 93 Stahlauswahl mittels der ZTU-Schaubilder 93 Stahlauswahl mit Hilfe der Stirnabschreckkurven 95 Indirekte Methode mittels Betriebsversuchen 97 Literatur Randschichthärten 100 Hansjürg Stiele Definition und Grundprinzip 100 Flammhärten 103 Prinzip des Flammhärtens 103 Anlagentechnik 104 Anwendungsbeispiele 106 Induktionshärten 107 ii

3 5.3.1 Prinzip des Induktionserwärmens Anlagentechnik Energiequellen (Generatoren) Werkzeuge Führungsmaschine Anwendungsbeispiele Laserstrahlhärten Prinzip des Laserstrahlhärtens Anlagentechnik Lasertypen C0 2-Laser Festkörperlaser Hochleistungs-Diodenlaser Führungsmaschinen Anwendungsbeispiele Elektronenstrahl Prinzip des Elektronenstrahlerwärmens Anlagentechnik Anwendungsbeispiele Weitere Verfahren Eigenschaften randschichtgehärteter Werkstücke Härte und Härteprofil - Einhärtungs-Härtetiefe Festigkeitsverhalten Verschleißverhalten Hinweise zur Anwendung des Randschichthärtens Wärmebehandlungsgerechte Anordnung der Härtezonen Werkstofftechnische Aspekte Das Kurzzeitaustenitisieren Werkstoffwahl Werkstoffzustand Vorbehandeln und Vorbereiten der Werkstücke Abschrecken Nachbehandeln nach dem Randschichthärten Reinigen Anlassen Richten Literatur Aufkohlen, Carbonitrieren, Einsatzhärten Grundlagen und praktische Durchführung 6.1 Zweck des Einsatzhärtens, Begriffe Das Verhältnis Eisen - Kohlenstoff Der Aufkohlungsvorgang Die Kohlenstoffaktivität Der Kohlenstoffpegel Das Übertragen des Kohlenstoffs Berechnen des Kohlenstoffprofils Ermitteln der Aufkohlungstiefe At 154 iii

4 Carbonitrieren Härten der aufgekohlten Werkstücke Allgemeines Direkthärten (Typ A) Einfachhärten (Typ B) Härten nach isothermischem Umwandeln (Typ C) Doppelhärten (Typ D) Warmbadhärten Tiefkühlen Anlassen einsatzgehärteter Werkstücke Diffusionsbehandeln Eigenschaften einsatzgehärteter Werkstücke Struktur einsatzgehärteter Werkstücke Härte und Härtetiefe Formänderungsvermögen, Zähigkeit Festigkeitsverhalten Verschleißverhalten Anwendungsbeispiele Hinweise zum praktischen Durchführen des Einsatzhärtens Vorbereiten und Vorbehandeln der Werkstücke Vorangehende Wärmebehandlungen Reinigen der Werkstücke Vorbereiten für ein örtlich begrenztes Einsatzhärten Chargieren der Werkstücke Erwärmen auf Behandlungstemperatur Mittel zum Aufkohlen und Carbonitrieren Pulver und Granulat Salzschmelzen Gase Messen und Regeln beim Aufkohlen Pulver und Granulat Salzschmelzen Gase Ermitteln des C-Pegels über den Taupunkt Ermitteln des C-Pegels über den C02-Gehalt Ermitteln des C-Pegels über den Sauerstoffpartialdruck Prozessablauf beim Einsatzhärten Hinweise zum Festlegen des C-Pegels beim Gasaufkohlen und -carbonitrieren Stähle zum Einsatzhärten Literatur Nitrieren und Nitrocarburieren Begriffsbestimmungen Zweck des Nitrierens und Nitrocarburierens Die Wechselwirkung zwischen Eisen und Stickstoff bzw. zwischen Eisen, Stickstoff und Kohlenstoff Entstehung und Aufbau der Nitrier-/Nitrocarburierschichten

5 7.4.1 Allgemeines Die Verbindungsschicht Die Porosität der Verbindungsschicht Die Diffusionsschicht Härte der Nitrierschichten Allgemeines Oberflächenhärte Härte der Verbindungsschicht Härte der Diffusionsschicht - das Härteprofil Nitrierhärtetiefe Einfluss des Nitrierens/Nitrocarburierens auf die Werkstückgeometrie Mali- und Formänderungen Oberflächenrauheit Eigenspannungen Formänderungsvermögen -Zähigkeit Festigkeitsverhalten Statische Festigkeit Schwingfestigkeit Verschleißverhalten Allgemeines Das Verschleißverhalten der Verbindungsschicht Das Verechleißverhalten der Diffusionsschicht Korrosionsverhalten Hinweise für das praktische Durchführen des Nitrierens und Nitrocarburierens Vorbehandlungen Vergüten Rekristallisationsglühen Spannungsarmglühen Reinigen Vorbereiten zum örtlich begrenzten Nitrieren/Nitrocarburieren Mittel zum Nitrieren und Nitrocarburieren Öfen zum Nitrieren und Nitrocarburieren Salzbadnitrocarburieren Öfen zum Gasnitrieren und -nitrocarburieren Öfen zum Plasmanitrieren und-nitrocarburieren Anwendungsbeispiele Literatur Borieren und Chromieren Zweck und Begriffsbestimmung Borieren Entstehung und Aufbau der Borierschicht Eigenschaften der Boridschicht Härte Festigkeit Formänderungsvermögen, Zähigkeit/Duktilität 275 v

6 Verschleißverhalten Korrosionsverhalten Hinweise für das praktische Anwenden des Borierens Vorbehandlung Werkstoffauswahl Durchführung des Borierens Nachbehandeln und Nachbearbeiten Chromieren Entstehung und Aufbau der Chromierschicht Eigenschaften chromierter Werkstücke Hinweise für das Anwenden und Durchführen des Chromierens Literatur Glühen Grundlagen und praktische Durchführung - K. H. Illgner 9.1 Kriterien für die Auswahl von Giüh-Verfahren Glühverfahren mit Phasenumwandlungen nach einem Austenitisieren Normalglühen = Normalisieren FP-Glühen (frühere Bezeichnung: BG-Glühen) Grobkornglühen Diffusionsglühen Lösungsglühen Glühen mit Temperaturen unter Ac3 bzw. um oder unter Ad Weichglühen Glühen auf kugelige Carbide - GKZ-Glühen Rekristallisationsglühen Spannungsarmglühen Wasserstoffarmglühen - Dehydrieren Literatur Beanstandungen an wärmebehandelten 318 Bauteilen - Allgemeine Aspekte Norbert Pirzl 10.1 Einleitung Beanstandungsgründe bei wärmebehandelten Bauteilen Die Rolle der Schadensanalyse in der Wärmebehandlung Recht haben und Recht bekommen - Das Dilemma der Schuld 323 frage 10.5 Grundlegende Aspekte für Fehlervermeidung, richtige Fehlerreaktion Fehlerreaktion und -Vermeidung aus Sicht des Wärmebehandlungsbetriebs Fehlerreaktion und -Vermeidung aus Sicht des Konstrukteurs und der Fertigung Literatur 332

7 11 Beanstandungen an wärmebehandelten 334 Bauteilen - Fallbeispiele Norbert Pirzl 11.1 Einleitung Fehlerbeispiele - Glühen Fehlerbeispiele - Härten und Vergüten Fehlerbeispiele - Einsatzhärten Fehlerbeispiele - Randschichthärten Fehlerbeispiele - Nitrieren und Nitrocarburieren Literatur Prüfen des wärmebehandelten Zustands 386 Manfred Hoferer, Egon Welsch, 12.1 Vorbemerkung Sichtkontrolle Härteprüfung Das Rockwell-Verfahren nach DIN EN ISO Das Vickers-Verfahren nach DIN EN ISO Das Brinell-Verfahren nach DIN EN ISO Das Knoop-Verfahren Fehler beim Prüfen mit Eindring-Prüfkörpern Härtetiefe Einsatzhärtungs-Härtetiefe (CHD) nach DIN EN ISO Einhärtungs-Härtetiefe (SHD) nach DIN EN Nitrier-Härtetiefe (Nht bzw. NHD) nach DIN Messen von Schichtdicken Dicke der Verbindungsschicht nach Nitrieren oder Nitrocarburieren Dicke der Diffusionsschicht nach Nitrieren oder Nitrocarburieren Aufkohlungstiefe (At) Untersuchung des Gefügezustands Bruchprobe und Makroschliff Literatur Wärmebehandlungsangaben 411 in Zeichnungen und Fertigungsunterlagen 13.1 Zweck der Wärmebehandlungsangaben Was ist unter Wärmebehandlungsangaben zu verstehen? Darstellung und Angaben in Zeichnungen Angabe des Wärmebehandlungszustands Kennzeichnen der Prüfstelle Angabe der Härte Kennzeichnung örtlich begrenzter Wärmebehandlung 417 vii

8 Angabe der Härtetiefe Härtetiefe nach dem Randschichthärten Härtetiefe nach dem Einsatzhärten Härtetiefe nach dem Nitrieren oder Nitrocarburieren Wärmebehandlungsbild Angaben in Fertigungsunterlagen Literatur 424 Sachwortverzeichnis 426 Autorenverzeichnis 433 viii

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