Die Kenntnis der durch ein Wärmebehandeln im Werkstoff bewirkten Änderungen sowie deren Auswirkungen auf die Eigenschaften der Werkstücke und Werkzeuge ermöglicht es, die Werkstoff- und Verfahrensauswahl im Hinblick auf Fertigungskosten und Qualität zu optimieren, Beanstandungen an wärmebehandelten Teilen zu vermeiden, Fehlerursachen zu erkennen und abzustellen. Die Leser werden in die Lage versetzt, selbständig die Werkstoff- und Verfahrensauswahl zu treffen, die dazu erforderlichen Fertigungsunterlagen zu erstellen, die Werkstückform wärmebehandlungsgerecht zu gestalten sowie mögliche Fehlerursachen zu erkennen. Für die 10. Auflage wurden die Kapitel »Beanstandungen an wärmebehandelten Bauteilen Fallbeispiele«, »Prüfen des wärmebehandelten Zustands« und »Wärmebehandlungsangaben in Zeichnungen und Fertigungsunterlagen« überarbeitet.
Autorentext
Dr. Dieter Liedtke: Eintritt in die Abteilung Werkstofftechnik der Robert Bosch Gruppe in Stuttgart, Leitung der Entwicklung Wärmebehandlungsverfahrenstechnik und Versuchshärterei, 1986 Promotion TU Berlin mit: Beitrag zum technisch-wirtschaftlichen Optimieren des NItrocarburierens von Bauteilen, Aktive Weiterbildung: Durchführung von Lehrgängen über die Grundlagen der Wärmebehandlungstechnik an der Technischen Aklademie Esslingen, Mitglied der AWT, Gründer und Leiter des AWT-Härtereikreises Mittlerer Neckar bis 2014, seit 2001 im aktiven Ruhestand.
Inhalt
1 Verhalten der Eisenwerkstoffe unter dem Einfluss der Zeit-Temperatur-Folge beim Wärmebehandeln 1 1.1 Aufbau und Gefüge der Eisenwerkstoffe 1 1.1.1 Reines Eisen 1 1.1.2 Eisenlegierungen 4 1.2 Das Eisen-Kohlenstoff-Zustandsschaubild 7 1.2.1 Einfluss der Legierungselemente auf das Fe-C-Zustandsschaubild 15 1.2.2 Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf das Fe-C-Zustands-Schaubild 17 1.3 Schaubilder für die Praxis des Wärmebehandelns 18 1.3.1 Das Zeit-Temperatur-Austenitisier-(ZTA-)Schaubild 18 1.3.2 Das Zeit-Temperatur-Umwandlungs-(ZTU-)Schaubild 20 1.4 Einfluss der Legierungselemente auf das Umwandlungsverhalten 26 1.5 Literatur 27 2 Härten, Anlassen, Vergüten 29 2.1 Zweck des Wärmebehandelns allgemein 29 2.2 Ziel des Härtens, Anlassens, Vergütens 30 2.3 Ablauf des Wärmebehandelns 30 2.3.1 Das Austenitisieren 31 2.3.2 Abkühlen bzw. Abschrecken 33 2.3.2.1 Stetiger Abkühlverlauf 33 2.3.2.2 Gestuftes Abschrecken Warmbadhärten 44 2.3.2.3 Abschrecken mit Gasen 46 2.3.2.4 Tiefkühlen 47 2.4 Eigenschaften gehärteter Werkstücke 49 2.4.1 Festigkeit und Härte 49 2.4.2 Werkstückform und -abmessung 50 2.4.3 Formänderungsvermögen Zähigkeit 51 2.4.4 Eigenspannungen 52 2.5 Anlassen 52 2.5.1 Zweck des Anlassens Begriffe 52 2.5.2 Der Anlassvorgang 53 2.5.3 Anlassverhalten der Stähle 54 2.5.4 Eigenschaften angelassener Werkstücke 58 2.5.5 Anlassversprödung 62 2.6 Hinweise für das praktische Durchführen des Härtens, Anlassens und Vergütens von Bauteilen und Werkzeugen 63 2.6.1 Vorbereiten und Vorbehandeln 63 2.6.1.1 Spannungsarmglühen 63 2.6.1.2 Vorvergüten 63 2.6.1.3 Vorbereiten der zu härtenden Bauteile und Werkzeuge 64 2.6.2 Härten, Anlassen und Vergüten von Bauteilen 64 2.6.3 Härten, Anlassen und Vergüten von Werkzeugen 66 2.6.3.1 Werkzeuge aus unlegierten Werkzeugstählen 66 2.6.3.2 Werkzeuge aus legierten Kaltarbeitsstählen und Warmarbeitsstählen 67 2.6.3.3 Werkzeuge aus Schnellarbeitsstählen 69 2.6.4 Anlassen von Bauteilen und Werkzeugen 70 2.6.4.1 Anlassen gehärteter Bauteile 70 2.6.4.2 Anlassen gehärteter Werkzeuge 70 2.7 Literatur 71 3 Bainitisieren 72 3.1 Ziel des Bainitisierens 72 3.2 Durchführung des Bainitisierens 72 3.3 Eigenschaften bainitischer Zustände 82 3.4 Literatur 83 4 Härtbarkeit Eignung der Eisenwerkstoffe zum Härten 84 4.1 Begriffsbestimmung 84 4.2 Ermitteln der Härtbarkeit 89 4.3 Anwendung der Härtbarkeit bei der Stahlauswahl 93 4.3.1 Stahlauswahl mittels der ZTU-Schaubilder 93 4.3.2 Stahlauswahl mit Hilfe der Stirnabschreckkurven 95 4.3.3 Indirekte Methode mittels Betriebsversuchen 97 4.4 Literatur 98 5 Randschichthärten 100 5.1 Definition und Grundprinzip 100 5.2 Flammhärten 103 5.2.1 Prinzip des Flammhärtens 103 5.2.2 Anlagentechnik 104 5.2.3 Anwendungsbeispiele 106 5.3 Induktionshärten 107 5.3.1 Prinzip des Induktionserwärmens 107 5.3.2 Anlagentechnik 110 5.3.3 Energiequellen (Generatoren) 110 5.3.4 Werkzeuge 112 5.3.5 Führungsmaschine 113 5.3.6 Anwendungsbeispiele 115 5.4 Laserstrahlhärten 117 5.4.1 Prinzip des Laserstrahlhärtens 117 5.4.2 Anlagentechnik 119 5.4.2.1 Lasertypen 120 5.4.2.1.1 CO2-Laser 120 5.4.2.1.2 Festkörperlaser 121 5.4.2.1.3 Hochleistungs-Diodenlaser 123 5.4.2.2 Führungsmaschinen 123 5.4.3 Anwendungsbeispiele 124 5.5 Elektronenstrahl 125 5.5.1 Prinzip des Elektronenstrahlerwärmens 125 5.5.2 Anlagentechnik 127 5.5.3 Anwendungsbeispiele 129 5.6 Weitere Verfahren 130 5.7 Eigenschaften randschichtgehärteter Werkstücke 131 5.7.1 Härte und Härteprofil Einhärtungs-Härtetiefe 131 5.7.2 Festigkeitsverhalten 132 5.7.3 Verschleißverhalten 132 5.8 Hinweise zur Anwendung des Randschichthärtens 133 5.8.1 Wärmebehandlungsgerechte Anordnung der Härtezonen 133 5.8.2 Werkstofftechnische Aspekte 134 5.8.2.1 Das Kurzzeitaustenitisieren 134 5.8.2.2 Werkstoffwahl 136 5.8.2.3 Werkstoffzustand 136 5.8.3 Vorbehandeln und Vorbereiten der Werkstücke 140 5.8.4 Abschrecken 140 5.8.5 Nachbehandeln nach dem Randschichthärten 141 5.8.5.1 Reinigen 141 5.8.5.2 Anlassen 142 5.8.5.3 Richten 142 5.9 Literatur 142 6 Aufkohlen, Carbonitrieren, Einsatzhärten Grundlagen und praktische Durchführung 144 6.1 Zweck des Einsatzhärtens, Begriffe 144 6.2 Das Verhältnis Eisen Kohlenstoff 144 6.3 Der Aufkohlungsvorgang 145 6.3.1 Die Kohlenstoffaktivität 145 6.3.2 Der Kohlenstoffpegel 146 6.3.3 Das Übertragen des Kohlenstoffs 148 6.3.4 Berechnen des Kohlenstoffprofils 153 6.3.5 Ermitteln der Aufkohlungstiefe At. 154 6.4 Carbonitrieren 156 6.5 Härten der aufgekohlten Werkstücke 160 6.5.1 Allgemeines 160 6.5.2 Direkthärten (Typ A) 162 6.5.3 Einfachhärten (Typ B) 163 6.5.4 Härten nach isothermischem Umwandeln (Typ C) 163 6.5.5 Doppelhärten (Typ D) 163 6.5.6 Warmbadhärten 164 6.6 Tiefkühlen 165 6.7 Anlassen einsatzgehärteter Werkstücke 166 6.8 Diffusionsbehandeln 166 6.9 Eigenschaften einsatzgehärteter Werkstücke 167 6.9.1 Struktur einsatzgehärteter Werkstücke 167 6.9.2 Härte und Härtetiefe 172 6.9.3 Formänderungsvermögen, Zähigkeit 174 6.9.4 Festigkeitsverhalten 175 6.9.5 Verschleißverhalten 181 6.10 Anwendungsbeispiele 182 6.11 Hinweise zum praktischen Durchführen des Einsatzhärtens 184 6.11.1 Vorbereiten und Vorbehandeln der Werkstücke 184 6.11.1.1 Vorangehende Wärmebehandlungen 184 6.11.1.2 Reinigen der Werkstücke 184 6.11.1.3 Vorbereiten für ein örtlich begrenztes Einsatzhärten 185 6.11.2 Chargieren der Werkstücke 185 6.11.3 Erwärmen auf Behandlungstemperatur 187 6.11.4 Mittel zum Aufkohlen und Carbonitrieren 187 6.11.4.1 Pulver und Granulat 187 6.11.4.2 Salzschmelzen. 188 6.11.4.3 Gase 188 6.11.5 Messen und Regeln beim Aufkohlen 193 6.11.5.1 Pulver und Granulat 193 6.11.5.2 Salzschmelzen. 194 6.11.5.3 Gase 194 6.11.5.4 Ermitteln des C-Pegels über den Taupunkt 194 6.11.5.5 Ermitteln des C-Pegels über den CO2-Gehalt 196 6.11.5.6 Ermitteln des C-Pegels über den Sauerstoffpartialdruck 198 6.11.6 Prozessablauf beim Einsatzhärten 200 6.11.7 Hinweise zum Festlegen des C-Pegels beim Gasaufkohlen und - carbonitrieren 202 6.11.8 Stähle zum Einsatzhärten 203 6.12 Literatur 203 7 Nitrieren und Nitrocarburieren 207 7.1 Begriffsbestimmungen 207 7.2 Zweck des Nitrierens und Nitrocarburierens 208 7.3 Die Wechselwirkung zwischen Eisen und Stickstoff bzw. zwischen Eisen, Stickstoff und Kohlenstoff 209 7.4 Entstehung und Aufbau der Nitrier-/Nitrocarburierschichten 211 7.4.1 Allgemeines 211 7.4.2 Die Verbindungsschicht 215 7.4.3 Die Porosität der Verbindungsschicht 218 7.4.4 Die Diffusionsschicht 222 7.5 Härte der Nitrierschichten 227 7.5.1 Allgemeines 227 7.5.2 Oberflächenhärte 228 7.5.3 Härte der Verbindungsschicht 230 7.5.4 Härte der Diffusionsschicht -…
Autorentext
Dr. Dieter Liedtke: Eintritt in die Abteilung Werkstofftechnik der Robert Bosch Gruppe in Stuttgart, Leitung der Entwicklung Wärmebehandlungsverfahrenstechnik und Versuchshärterei, 1986 Promotion TU Berlin mit: Beitrag zum technisch-wirtschaftlichen Optimieren des NItrocarburierens von Bauteilen, Aktive Weiterbildung: Durchführung von Lehrgängen über die Grundlagen der Wärmebehandlungstechnik an der Technischen Aklademie Esslingen, Mitglied der AWT, Gründer und Leiter des AWT-Härtereikreises Mittlerer Neckar bis 2014, seit 2001 im aktiven Ruhestand.
Inhalt
1 Verhalten der Eisenwerkstoffe unter dem Einfluss der Zeit-Temperatur-Folge beim Wärmebehandeln 1 1.1 Aufbau und Gefüge der Eisenwerkstoffe 1 1.1.1 Reines Eisen 1 1.1.2 Eisenlegierungen 4 1.2 Das Eisen-Kohlenstoff-Zustandsschaubild 7 1.2.1 Einfluss der Legierungselemente auf das Fe-C-Zustandsschaubild 15 1.2.2 Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf das Fe-C-Zustands-Schaubild 17 1.3 Schaubilder für die Praxis des Wärmebehandelns 18 1.3.1 Das Zeit-Temperatur-Austenitisier-(ZTA-)Schaubild 18 1.3.2 Das Zeit-Temperatur-Umwandlungs-(ZTU-)Schaubild 20 1.4 Einfluss der Legierungselemente auf das Umwandlungsverhalten 26 1.5 Literatur 27 2 Härten, Anlassen, Vergüten 29 2.1 Zweck des Wärmebehandelns allgemein 29 2.2 Ziel des Härtens, Anlassens, Vergütens 30 2.3 Ablauf des Wärmebehandelns 30 2.3.1 Das Austenitisieren 31 2.3.2 Abkühlen bzw. Abschrecken 33 2.3.2.1 Stetiger Abkühlverlauf 33 2.3.2.2 Gestuftes Abschrecken Warmbadhärten 44 2.3.2.3 Abschrecken mit Gasen 46 2.3.2.4 Tiefkühlen 47 2.4 Eigenschaften gehärteter Werkstücke 49 2.4.1 Festigkeit und Härte 49 2.4.2 Werkstückform und -abmessung 50 2.4.3 Formänderungsvermögen Zähigkeit 51 2.4.4 Eigenspannungen 52 2.5 Anlassen 52 2.5.1 Zweck des Anlassens Begriffe 52 2.5.2 Der Anlassvorgang 53 2.5.3 Anlassverhalten der Stähle 54 2.5.4 Eigenschaften angelassener Werkstücke 58 2.5.5 Anlassversprödung 62 2.6 Hinweise für das praktische Durchführen des Härtens, Anlassens und Vergütens von Bauteilen und Werkzeugen 63 2.6.1 Vorbereiten und Vorbehandeln 63 2.6.1.1 Spannungsarmglühen 63 2.6.1.2 Vorvergüten 63 2.6.1.3 Vorbereiten der zu härtenden Bauteile und Werkzeuge 64 2.6.2 Härten, Anlassen und Vergüten von Bauteilen 64 2.6.3 Härten, Anlassen und Vergüten von Werkzeugen 66 2.6.3.1 Werkzeuge aus unlegierten Werkzeugstählen 66 2.6.3.2 Werkzeuge aus legierten Kaltarbeitsstählen und Warmarbeitsstählen 67 2.6.3.3 Werkzeuge aus Schnellarbeitsstählen 69 2.6.4 Anlassen von Bauteilen und Werkzeugen 70 2.6.4.1 Anlassen gehärteter Bauteile 70 2.6.4.2 Anlassen gehärteter Werkzeuge 70 2.7 Literatur 71 3 Bainitisieren 72 3.1 Ziel des Bainitisierens 72 3.2 Durchführung des Bainitisierens 72 3.3 Eigenschaften bainitischer Zustände 82 3.4 Literatur 83 4 Härtbarkeit Eignung der Eisenwerkstoffe zum Härten 84 4.1 Begriffsbestimmung 84 4.2 Ermitteln der Härtbarkeit 89 4.3 Anwendung der Härtbarkeit bei der Stahlauswahl 93 4.3.1 Stahlauswahl mittels der ZTU-Schaubilder 93 4.3.2 Stahlauswahl mit Hilfe der Stirnabschreckkurven 95 4.3.3 Indirekte Methode mittels Betriebsversuchen 97 4.4 Literatur 98 5 Randschichthärten 100 5.1 Definition und Grundprinzip 100 5.2 Flammhärten 103 5.2.1 Prinzip des Flammhärtens 103 5.2.2 Anlagentechnik 104 5.2.3 Anwendungsbeispiele 106 5.3 Induktionshärten 107 5.3.1 Prinzip des Induktionserwärmens 107 5.3.2 Anlagentechnik 110 5.3.3 Energiequellen (Generatoren) 110 5.3.4 Werkzeuge 112 5.3.5 Führungsmaschine 113 5.3.6 Anwendungsbeispiele 115 5.4 Laserstrahlhärten 117 5.4.1 Prinzip des Laserstrahlhärtens 117 5.4.2 Anlagentechnik 119 5.4.2.1 Lasertypen 120 5.4.2.1.1 CO2-Laser 120 5.4.2.1.2 Festkörperlaser 121 5.4.2.1.3 Hochleistungs-Diodenlaser 123 5.4.2.2 Führungsmaschinen 123 5.4.3 Anwendungsbeispiele 124 5.5 Elektronenstrahl 125 5.5.1 Prinzip des Elektronenstrahlerwärmens 125 5.5.2 Anlagentechnik 127 5.5.3 Anwendungsbeispiele 129 5.6 Weitere Verfahren 130 5.7 Eigenschaften randschichtgehärteter Werkstücke 131 5.7.1 Härte und Härteprofil Einhärtungs-Härtetiefe 131 5.7.2 Festigkeitsverhalten 132 5.7.3 Verschleißverhalten 132 5.8 Hinweise zur Anwendung des Randschichthärtens 133 5.8.1 Wärmebehandlungsgerechte Anordnung der Härtezonen 133 5.8.2 Werkstofftechnische Aspekte 134 5.8.2.1 Das Kurzzeitaustenitisieren 134 5.8.2.2 Werkstoffwahl 136 5.8.2.3 Werkstoffzustand 136 5.8.3 Vorbehandeln und Vorbereiten der Werkstücke 140 5.8.4 Abschrecken 140 5.8.5 Nachbehandeln nach dem Randschichthärten 141 5.8.5.1 Reinigen 141 5.8.5.2 Anlassen 142 5.8.5.3 Richten 142 5.9 Literatur 142 6 Aufkohlen, Carbonitrieren, Einsatzhärten Grundlagen und praktische Durchführung 144 6.1 Zweck des Einsatzhärtens, Begriffe 144 6.2 Das Verhältnis Eisen Kohlenstoff 144 6.3 Der Aufkohlungsvorgang 145 6.3.1 Die Kohlenstoffaktivität 145 6.3.2 Der Kohlenstoffpegel 146 6.3.3 Das Übertragen des Kohlenstoffs 148 6.3.4 Berechnen des Kohlenstoffprofils 153 6.3.5 Ermitteln der Aufkohlungstiefe At. 154 6.4 Carbonitrieren 156 6.5 Härten der aufgekohlten Werkstücke 160 6.5.1 Allgemeines 160 6.5.2 Direkthärten (Typ A) 162 6.5.3 Einfachhärten (Typ B) 163 6.5.4 Härten nach isothermischem Umwandeln (Typ C) 163 6.5.5 Doppelhärten (Typ D) 163 6.5.6 Warmbadhärten 164 6.6 Tiefkühlen 165 6.7 Anlassen einsatzgehärteter Werkstücke 166 6.8 Diffusionsbehandeln 166 6.9 Eigenschaften einsatzgehärteter Werkstücke 167 6.9.1 Struktur einsatzgehärteter Werkstücke 167 6.9.2 Härte und Härtetiefe 172 6.9.3 Formänderungsvermögen, Zähigkeit 174 6.9.4 Festigkeitsverhalten 175 6.9.5 Verschleißverhalten 181 6.10 Anwendungsbeispiele 182 6.11 Hinweise zum praktischen Durchführen des Einsatzhärtens 184 6.11.1 Vorbereiten und Vorbehandeln der Werkstücke 184 6.11.1.1 Vorangehende Wärmebehandlungen 184 6.11.1.2 Reinigen der Werkstücke 184 6.11.1.3 Vorbereiten für ein örtlich begrenztes Einsatzhärten 185 6.11.2 Chargieren der Werkstücke 185 6.11.3 Erwärmen auf Behandlungstemperatur 187 6.11.4 Mittel zum Aufkohlen und Carbonitrieren 187 6.11.4.1 Pulver und Granulat 187 6.11.4.2 Salzschmelzen. 188 6.11.4.3 Gase 188 6.11.5 Messen und Regeln beim Aufkohlen 193 6.11.5.1 Pulver und Granulat 193 6.11.5.2 Salzschmelzen. 194 6.11.5.3 Gase 194 6.11.5.4 Ermitteln des C-Pegels über den Taupunkt 194 6.11.5.5 Ermitteln des C-Pegels über den CO2-Gehalt 196 6.11.5.6 Ermitteln des C-Pegels über den Sauerstoffpartialdruck 198 6.11.6 Prozessablauf beim Einsatzhärten 200 6.11.7 Hinweise zum Festlegen des C-Pegels beim Gasaufkohlen und - carbonitrieren 202 6.11.8 Stähle zum Einsatzhärten 203 6.12 Literatur 203 7 Nitrieren und Nitrocarburieren 207 7.1 Begriffsbestimmungen 207 7.2 Zweck des Nitrierens und Nitrocarburierens 208 7.3 Die Wechselwirkung zwischen Eisen und Stickstoff bzw. zwischen Eisen, Stickstoff und Kohlenstoff 209 7.4 Entstehung und Aufbau der Nitrier-/Nitrocarburierschichten 211 7.4.1 Allgemeines 211 7.4.2 Die Verbindungsschicht 215 7.4.3 Die Porosität der Verbindungsschicht 218 7.4.4 Die Diffusionsschicht 222 7.5 Härte der Nitrierschichten 227 7.5.1 Allgemeines 227 7.5.2 Oberflächenhärte 228 7.5.3 Härte der Verbindungsschicht 230 7.5.4 Härte der Diffusionsschicht -…
Titel
Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen I
Untertitel
Grundlagen und Anwendungen - Studienausgabe
Autor
EAN
9783838551661
Format
E-Book (pdf)
Hersteller
Veröffentlichung
14.09.2017
Digitaler Kopierschutz
Wasserzeichen
Anzahl Seiten
440
Auflage
10. Auflage
Lesemotiv
Unerwartete Verzögerung
Ups, ein Fehler ist aufgetreten. Bitte versuchen Sie es später noch einmal.