Wärmebehandeln
Viele Werkstoffeigenschaften werden durch Zustände erzielt, die auf dem Weg zum Gleichgewicht entstehen, ohne diesen endgültigen Zustand zu entsprechen. Das geschieht durch kontrollierte Erwärmung und Abkühlung, also durch die Wärmebehandlung. Bei der Wärmebehandlung erfolgen ausschließlich Festkörperreaktionen, die in der Regel thermisch aktiviert (Diffusion) sind. Ausnahme bildet die martensitische Umwandlung (diffusionslose Umwandlung durch Kristallscherung.
Die Wärmebehandlung umfasst folgende Abläufe:
- Aufheizen
- Halten auf einer Temperatur (Homogenisieren)
- Abkühlung
Der zu behandelnde Werkstoff durchläuft verschiedene Temperaturen in unterschiedlichen Zeiten (Temperatur-Zeit-Verlauf) und wird anschließend in Abhängigkeit von Werkstoff und Verfahren in unterschiedlichen Medien (Wasser, Öl, Salz, Schutzgas, Luft) unterschiedlich schnell abgekühlt. Die Reichweite erstreckt sich hierbei von der Ofenabkühlung bis hin zum schroffen Abschrecken, um bestimmte technologische Eigenschaften (Chemische Konzentration, Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Gefüge, etc.) einzustellen.
Glühen von Kupfer und Zeiten der Wärmebehandlungen
Zeiten für Wärmebehandlungen können schlecht allgemein angegeben werden. Grundsätzlich besteht ein Zusammenhang zwischen Zeit und Temperatur, d.h., ein gleiches Ergebnis lässt sich mit kurzer Zeit und hoher Temperatur (wird in Durchlauföfen genutzt) wie auch mit langer Zeit und niedriger Temperatur erzielen. Die Zeiten hängen zudem ab:
- Vom Ofen (Temperaturverteilung, Temperaturgleichmäßigkeit);
- Von der Anzahl der Teile im Ofen und der Chargierung;
- Von der Größe bzw. der Masse der einzelnen Teile.
Als Faustregel für die Standardprozesse (diskontinuierlich im Topf-, Hauben- oder Kammerofen) kann gelten:
- Kleine Teile 30-60 Min.
- Große Teile 1-3 h.
Alle Zeiten gelten ab dem Zeitpunkt, zu dem die gesamte Charge durchgewärmt ist (!). Das Glühen sollte unter Schutzgas erfolgen (bei Kupferwerkstoffen reicht Stickstoff), um ein Verzundern zu vermeiden. Die Abkühlung kann beliebig erfolgen, bei Kupferwerkstoffen gibt es keine Härtungseffekte wie bei Stahl, auch nicht bei schnellem Abkühlen. Schnelles Abkühlen kann eventuell zum Verzug führen.
Anhaltswerte für die Wärmebehandlung von nicht aushärtbaren Kupferwerkstoffen
(alle Angaben in °C)
Werkstoff | Spannungsarmglühen | Weichglühen | Homogenisieren |
---|---|---|---|
Kupfer und silberlegiertes Kupfer | 100 - 150 | 400 - 500 | (entfällt) |
Messing (CuZn) | 250 - 300 | 450 - 600 | (entfällt) |
Bronze (CuSn), Knetwerkstoffe | 200 - 300 | 475 - 675 | ca. 700 |
Bronze, Gusswerkstoffe | 200 - 450 | (nicht genutzt) | ca. 650 |
Neusilber (CuNiZn) | 250 - 400 | 580 - 650 | (entfällt) |
CuAl-Legierungen (Al-Bronze) * | 250 - 300 | ca. 600 | (entfällt) |
CuNi-Legierungen | 280 - 500 | 620 - 900 | (entfällt) |
* Bei heterogenen Legierungen zusätzlich gezielte Einstellung von Festigkeiten durch Wärmebehandlungen zwischen 450-950 °C, s. Literatur
Empfohlene Zeiten und Temperaturen für das Weichglühen einiger ausgewählter Werkstoffe auf Kupferbasis
Kurzzeichen | Temperatur [°C] | Zeit [h] |
---|---|---|
Cu-ETP / Cu-FRHC | 300 - 650 1) | 0,5 - 3 |
Cu-OF | 425 - 650 | 0,5 - 3 |
Cu-PHC / Cu-HCP | 350 - 650 | 0,5 - 3 |
Cu-DHP | 350 - 650 | 0,5 - 3 |
CuZn15 | 425 - 650 | 0,5 - 3 |
CuZn30 | 450 - 675 | 0,5 - 3 |
CuZn33 | 425 - 700 | 0,5 - 3 |
CuZn37 | 450 - 600 2) | 0,5 - 3 |
CuZn36Pb3 | 425 - 600 | 0,5 - 3 |
CuZn39Pb2 | 425 - 600 | 0,5 - 3 |
CuZn39Pb3 | 425 - 650 | 0,5 - 3 |
CuZn40Pb2 | 425 - 650 | 0,5 - 3 |
CuZn31Si1 | 500 - 600 | 0,5 - 3 |
CuZn38Mn1Al | 500 - 650 | 0,5 - 3 |
CuZn37Mn3Al2PbSi | 500 - 650 | 0,5 - 3 |
CuSn4 | 500 - 700 3) | 0,5 - 3 |
CuSn6 | 500 - 700 3) | 0,5 - 3 |
CuSn8 | 500 - 700 3) | 0,5 - 3 |
(CuSn6Zn6) | 500 - 700 3) | 0,5 - 3 |
CuNi18Zn20 | 600 - 750 4) | 0,5 - 3 |
CuNi18Zn27 | 600 - 750 4) | 0,5 - 3 |
CuNi9Sn2 | 600 - 700 | 0,5 - 3 |
CuNi10Fe1Mn | 625 - 750 | 0,5 - 3 |
(CuNi44Mn1) | 650 - 850 | 0,5 - 3 |
CuAg0,10 | 400 - 650 | 0,5 - 3 |
CuAg0,10P | 400 - 650 | 0,5 - 3 |
CuFe2P | 650 - 700 | 0,5 - 3 |
CuSP | 425 - 650 | 0,5 - 3 |
CuTeP | 425 - 650 | 0,5 - 3 |
CuZn0,5 | 425 - 600 | 0,5 - 3 |
CuBe2 | 720 -760 | 0,5 - 3 |
CuBe2Pb | 720 -760 | 0,5 - 3 |
CuCo2Be | 920 -960 | 0,5 - 3 |
CuNi2Si | 725 - 760 | 0,5 - 3 |
CuCr1Zr | 600 - 800 | 0,5 - 3 |
CuZr | 850 - 965 | 0,5 - 3 |
* 1) Beim Glühen in reduzierender Atmosphäre ist die Temperatur unterhalb 450 °C zu halten, um Wasserstoffkrankheit zu vermeiden.
2) Es ist wichtig, die angegebene Maximaltemperatur nicht zu überschreiten, um die Kaltformbarkeit des Werkstoffes nicht zu beeinträchtigen.
3) Die Legierungen sind beim Glühen rissanfällig und sollten vorher thermisch entspannt werden.
4) Die Legierungen sind in oxidierender Atmosphäre zu glühen. Sie sind rissanfällig und sollten vorher thermisch entspannt werden.
( ) Legierungen nicht mehr in EN enthalten
Empfohlene Glühzeiten und Temperaturen für das Spannungsarmglühen ausgewählter Knetwerkstoffe auf Kupferbasis
Kurzzeichen | Temperatur [°C] | Zeit [h] |
---|---|---|
Cu-ETP / Cu-FRHC | 150 - 200 1) | 1 |
Cu-OF | 150 - 200 | 1 |
Cu-PHC / Cu-HCP | 150 - 200 | 1 |
Cu-DHP | 150 - 200 | 1 |
CuZn15 | 200 - 300 | 1 |
CuZn30 | 200 - 300 | 1 |
CuZn33 | 200 - 300 | 1 |
CuZn37 | 200 - 300 | 1 |
CuZn36Pb3 | 200 - 300 | 1 |
CuZn39Pb2 | 200 - 300 | 1 |
CuZn39Pb3 | 200 - 300 | 1 |
CuZn40Pb2 | 200 - 300 | 1 |
CuZn31Si1 | 250 - 350 | 1 |
CuZn38Mn1Al | 300 - 430 | 1 |
CuZn37Mn3Al2PbSi | 350 - 450 | 1 |
CuSn4 | 200 - 300 | 1 |
CuSn6 | 200 - 300 | 1 |
CuSn8 | 200 - 300 | 1 |
(CuSn6Zn6) | 200 - 300 | 1 |
CuNi18Zn20 | 300 - 400 | 1 |
CuNi18Zn27 | 300 - 400 | 1 |
CuNi9Sn2 | 250 - 400 | 1 |
CuNi10Fe1Mn | 280 -450 | 1 |
(CuNi44Mn1) | 300 - 400 | 1 |
CuAg0,10 | 250 - 300 1) | 1 |
CuAg0,10P | 250 - 300 | 1 |
CuFe2P | 200 - 300 | 1 |
CuSP | 150 - 200 | 1 |
CuTeP | 150 - 200 | 1 |
CuZn0,5 | 200 - 300 | 1 |
CuBe2 | 250 - 300 | 1 |
CuBe2Pb | 250 - 300 | 1 |
CuCo2Be | 350 - 420 | 1 |
CuNi2Si | 350 - 450 | 1 |
CuCr1Zr | 300 - 350 | 1 |
CuZr | 350 - 400 | 1 |
* 1) Beim Glühen in reduzierender Atmosphäre ist die Temperatur unterhalb 450 °C zu halten, um Wasserstoffkrankheit zu vermeiden.
( ) Legierungen nicht mehr in EN enthalten
Haben Sie den passenden Inhalt nicht gefunden?