Wärmebehandlung des Stahls - Europa-Lehrmittel

Wärmebehandlung des Stahls - 10. Auflage, Europa-Nr. 13039
Lösungen zur Aufgabensammlung / Prof. Dr.-Ing. V. Läpple
Lösung zu Aufgabe 6.10
� Verschiebung der Umwandlungslinien zu höheren Zeiten und tieferen Temperaturen sowie Absenkung der Martensitstart-Temperatur
(MS-Temperatur).
Ursache: Verminderung der Diffusionsfähigkeit des Kohlenstoffs sowie Erhöhung der Austenitstabilität durch die Legierungselemente.
� Verschiebung des Bereichs der Perlitbildung zu längeren Zeiten, falls Carbid bildende Legierungselemente vorhanden
sind.
Ursache: Die Carbidbildung führt zu einer verzögerten Diffusion des Kohlenstoffs sowie zur Notwendigkeit der Diffusion
der Legierungselemente.
� Aufspaltung der Umwandlungsbereiche für die Bainit- und für die Perlitbildung bei sehr hohem Gehalt Carbid bildender
Legierungselemente.
Ursache: Verzögerte Diffusion des Kohlenstoffs sowie zur Notwendigkeit der Diffusion der Legierungselemente.
Lösung zu Aufgabe 6.11
Das Bainitisieren hat zum Ziel ein rein bainitisches Gefüge (unterer Bainit) zu erzeugen. Dieses Gefüge hat, ähnlich einem
Vergütungsgefüge, eine hervorragende Zähigkeit bei gleichzeitig guter Festigkeit. Voraussetzung hierfür ist jedoch,
dass kein zusätzlicher Ferrit, Perlit oder Martensit im Gefüge auftritt.
Bei kontinuierlicher Abkühlung kann kein rein bainitisches Gefüge erzielt werden, da vor der Umwandlung des Austenits
in Bainit zusätzlich Ferrit und Perlit entsteht. Außerdem entsteht im Anschluss an die Bainitbildung bei kontinuierlicher
Akühlung aus dem noch vorhandenen Austenit unerwünschter Martensit (siehe zum Beispiel Lehrbuch, Seite 182, Bild
7.21). Eine vollständige Umwandlung in der (unteren) Bainitstufe kann nur durch eine isotherme Temperaturführung
erreicht werden (siehe zum Beispiel Lehrbuch, Seite 183, Bild 7.22), da in diesem Fall keine anderen Gefügebestandteile
vor oder nach der Bainitbildung entstehen.
Lösung zu Aufgabe 6.12
a) Der vorliegende übereutektoide Stahl (100Cr6) wird in das Zweiphasengebiet „Austenit + Carbid“ erwärmt. Bei einer
Aufheizgeschwindigkeit von 1 K/s und der Forderung nach einer maximalen Martensithärte liegt die optimale Härtetemperatur
bei etwa 900 °C.
b) Bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 1 K/s und einer Härtetemperatur von 900 °C erhält man aus dem Diagramm
zunächst eine ASTM-Korngrößenkennzahl von GASTM = 11 bis 9. Hieraus errechnet sich die ISO-Korngrößenkennzahl
G entsprechend DIN EN ISO 643 zu: G = GASTM – 0,0458 und damit G � 11 bis 9 (die Korngrößenkennzahlen
nach ASTM und ISO entsprechen sich nahezu). Dies entspricht einem mittleren Korndurchmesser von etwa 8 μm bis
16 μm (siehe Lehrbuch, Seite 143, Tabelle 6.6).
c) Bei induktiver Erwärmung mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 500 K/s und der Forderung nach einer maximalen
Martensithärte ist eine Härtetemperatur von etwa 1040 °C optimal.
Lösung zu Aufgabe 6.13
a) Härte ist der Widerstand, den ein Körper aus einem bestimmten Werkstoff dem Eindringen eines Körpers aus einem
anderen (härteren) Werkstoff entgegensetzt.
b) � Härteprüfungen sind einfach und schnell durchführbar (keine Probenentnahme erforderlich). Aus den Härtewerten
können die mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit) der gehärteten Gefügebereiche abgeschätzt werden.
� Mit der Härteprüfung können Härteverlaufskurven aufgenommen werden und die Ergebnisse mit vertraglichen Vereinbarungen
(z. B. Angaben in Technischen Zeichnungen) verglichen werden.
� Mit den ermittelten Härtewerten kann der Erfolg einer Wärmebehandlung abgeschätzt werden. Insbesondere kann
man aus den Werten erkennen, ob ggf. eine unerwünschte Versprödung (z. B. Anlassversprödung nach dem Vergüten)
aufgetreten sein könnte.
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