Das Vakuumhärten von Metallen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem Härte, Festigkeit und Verschleißfestigkeit durch Erhitzen von Metallen im Vakuum und anschließendes schnelles Abkühlen erhöht werden. Dieses Verfahren unterscheidet sich vom normalen Härten, bei dem Metalle in Gegenwart von Luft oder anderen Gasen erhitzt werden. In diesem Blogbeitrag erläutern wir die Vorteile, Anwendungen und Methoden des Vakuumhärtens von Metallen.
Vorteile der Vakuumhärtung von Metall
Die Vakuumhärtung von Metall hat mehrere Vorteile gegenüber der normalen Härtung, z. B:
- Es bewahrt die Oberflächenchemie des Metalls und verhindert Oxidation, Entkohlung oder Verunreinigung durch Luft oder Gase.
- Es erzeugt blanke und saubere Metalloberflächen, die nicht weiter poliert oder nachbearbeitet werden müssen.
- Ermöglicht eine präzise Steuerung und Homogenität von Temperatur und Atmosphäre während des Erhitzens und Abkühlens und gewährleistet eine gleichbleibende und wiederholbare Qualität und Eigenschaften des Metalls.
- Verringert Metallverformung und Rissbildung aufgrund geringerer thermischer Spannungen und gleichmäßigerer Abkühlungsraten.
- Es ermöglicht eine schnellere und effizientere Verarbeitung von Metallen, da Schutzbeschichtungen oder Reinigungsschritte vor oder nach dem Härten überflüssig sind.
Anwendungen des Metall-Vakuumhärtens
Das Vakuumhärten von Metallen eignet sich für eine Vielzahl von Metallen und Legierungen, insbesondere für solche, die hochlegiert, rostfrei oder empfindlich gegenüber Oxidation oder Verunreinigung sind. Einige Beispiele für Metalle, die vakuumgehärtet werden können, sind:
- Federstähle
- Kaltverformte Stähle
- vergütete Stähle und Vergütungsstähle
- Wälzlagerstähle
- Warmgefertigte Stähle
- Werkzeugstähle
- Gusseisenlegierungen
Das Vakuumhärten von Metallen wird in verschiedenen Industriezweigen und Anwendungen eingesetzt, in denen starke, dauerhafte und verschleißfeste Metallteile benötigt werden, z. B:
- Technische Industrie
- Luft- und Raumfahrtindustrie
- Werkzeugbau-Industrie
- Autoindustrie
Methoden der Metall-Vakuumhärtung
Das Vakuumhärten von Metallen wird in speziellen Öfen durchgeführt, die ein Hochvakuum (Niederdruck) erzeugen können, indem eine Vakuumpumpe verwendet wird, um Luft aus einer geschlossenen Kammer zu entfernen. Die Metallteile werden in die Kammer gelegt und je nach Art und Zusammensetzung des Metalls durch Konvektion oder Strahlung auf eine hohe Temperatur (bis zu 1.300 °C) erhitzt. Die Erhitzungszeit hängt auch von der gewünschten Härtetiefe sowie von der Größe und Form der Metallteile ab.
Nach Erreichen der gewünschten Temperatur werden die Metallteile durch einen Inertgasstrom (normalerweise Stickstoff), der durch die Kammer strömt, schnell abgekühlt. Die Abkühlgeschwindigkeit bestimmt die Endhärte und das Gefüge des Metalls. Die Abkühlung kann auf verschiedene Arten erfolgen, wie z. B:
- Gasabschrecken: Das Gas strömt mit hohem Druck (bis zu 20 bar) und hoher Geschwindigkeit (bis zu 100 m/s) gleichmäßig um die Metallteile herum und erzeugt so eine starke Kühlwirkung.
- Ölabschreckung: Das Gas strömt durch einen Wärmetauscher, der die Wärme an ein Ölbad außerhalb der Kammer überträgt. Das Ölbad kühlt dann die Metallteile durch Konduktion.
- Gas-Öl-Abschreckung: Das Gas strömt durch einen Wärmetauscher, der die Wärme an einen Ölnebel außerhalb der Kammer überträgt. Das Ölspray kühlt dann die Metallteile durch Konvektion ab.
In den meisten Fällen folgt auf das Vakuumhärten von Metall das Anlassen, ein Wiedererwärmungsverfahren, das die Sprödigkeit des Metalls verringert und seine Zähigkeit erhöht. Das Anlassen kann ebenfalls in einem Vakuumofen oder in einem herkömmlichen Ofen mit Schutzgasatmosphäre erfolgen.
Schlussfolgerung
Das Vakuumhärten von Metallen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, das die Härte, Festigkeit und Verschleißfestigkeit erhöht, indem Metalle im Vakuum erhitzt und dann schnell abgekühlt werden. Dieses Verfahren hat viele Vorteile gegenüber dem normalen Härten, wie z. B. die Erhaltung der Oberflächenchemie, die Erzeugung von blanken und sauberen Oberflächen, die präzise Steuerung und Gleichmäßigkeit von Temperatur und Atmosphäre, die Verringerung von Verzug und Rissbildung sowie eine schnellere und effizientere Bearbeitung. Das Vakuumhärten von Metallen eignet sich für eine Vielzahl von Metallen und Legierungen, die hochlegiert, rostfrei oder empfindlich gegenüber Oxidation oder Verunreinigung sind. Das Vakuumhärten von Metallen wird in verschiedenen Industriezweigen und Anwendungen eingesetzt, die starke, haltbare und verschleißfeste Metallteile erfordern.
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