Fachwörter-Lexikon
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Unlegierte Baustähle, Wärmebehandlung
Unlegierte Baustähle gehören zu den Grundstählen und sind im Allgemeinen nicht für die Wärmebehandlung vorgesehen. Eine Ausnahme bildet das Spannungsarmglühen zwischen 550 °C bis 650 °C und das Normalglühen im Temperaturbereich der Gefügeumwandlung.
Randschichthärteverfahren
Ziel ist es, dem Werkstoff eine harte und verschleißbeständige Oberfläche zu verleihen. Die chemische Zusammensetzung der Randschicht wird bei diesen Verfahren nicht verändert, wohl aber das Gefüge. Die oberflächennahe Schicht wird durch eine intensive Energieeinwirkung auf Härtetemperatur erwärmt (austenitisiert). Für die Verfahren des Randschichthärtens (außer Tauchhärten) ist es dabei kennzeichnend, dass mit hoher Geschwindigkeit erwärmt und unmittelbar anschließend abgeschreckt wird. Es muss eine ausreichende Austenitisierung sichergestellen werden. Das Randschichthärten kann für alle Eisenwerkstoffe, die einen Mindestkohlenstoffgehalt von 0,3% und eine Austenitumwandlung aufweisen, angewandt werden. Hierzu zählen beispielsweise die unlegierten Baustähle, Vergütungsstähle, Werkzeugstähle und der Stahlguss. Der maximale Kohlenstoffgehalt sollte 0,75 % jedoch nicht überschreiten, da sonst die Rissneigung sowie die Gefahr der Bildung von Restaustenit zunimmt.
Nach dem angewandten Wärmverfahren unterscheidet man folgende Randschichthärteverfahren: Tauchhärten, Flammhärten, Induktionshärten, Laserstrahlhärten, Elektronenstrahlhärten
Die maximal erreichbare Oberflächenhärte ist im Wesentlichen nur von der Menge des im Austenit gelösten Kohlenstoffs, also vom Kohlenstoffgehalt des Stahls sowie von den Austenitisierungsbedingungen (Härtetemperatur und Aufheizgeschwindigkeit) abhängig. Im Gegensatz zur Oberflächenhärte, die im Wesentlichen von der Menge des im Austenit gelösten Kohlenstoffs abhängt, nimmt mit zunehmendem Gehalt bestimmter Legierungselemente wie Mn, Cr, Mo, Ni und V die Härte in einer bestimmten Tiefe, die Einhärtungstiefe, zu.
Sol-Gel-Beschichtung
Bei der Sol-Gel-Beschichtung handelt es sich um ein neueres Verfahren zur Auftragung von vorzugsweise dünneren Schichten aus sehr unterschiedlichen Materialien, das prinzipiell für allen Grundwerkstoffen einsetzbar ist. Der Auftrag erfolgt hierbei in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird durch Tauchen des zu beschichtenden Grundwerkstoffes in eine Lösung mit den Ausgangsstoffen der Schicht ein Flüssigkeitsfilm aufgebracht. Das Lösemittel richtet sich nach der Art des aufzubringenden Stoffes und dem zu beschichtenden Grundwerkstoff, der möglichst gut benetzt werden muss. Die gute Benetzbarkeit ist erforderlich, um eine geschlossene (defektfreie) Beschichtung gewährleisten zu können. Im zweiten Schritt des Auftragsprozesse erfolgt das Erzeugen des Gelzustandes aufgrund von Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen. Das Gelieren kann durch Wärmezufuhr beschleunigt werden. Anschließend kann der Prozess (auch mehrmals) wiederholt und damit die Schichtdicke erhöht werden. Neben dem Tauchen kommen für die Herstellung von Sol-Gel-Beschichtungen auch andere Verfahren des Nassauftragens wie Schleudern oder Spritzen in Betracht. Zudem eignet sich die Technologie sehr gut zur Beschichtung von stark strukturierten und komplexen Teilen. Sol-Gel-Schichten basieren in vielen Fällen auf hochvernetzenden Silikatschichten. Die Eigenschaften können durch weitere Bestandteile in breitem Maße verändert werden, zum Beispiel in Richtung Benetzung, Reibung, Farbe oder Photokatalyse. Die Dicken der Schichten reichen von einigen 10 nm bis in den Mikrometerbereich.