Prinzip der Härtereduktion

Kohlenstoff ist einer der Schlüsselfaktoren, die die Härte von Stahl beeinflussen. In Stahl kann Kohlenstoff mit Eisen eine interstitielle feste Lösung bilden, was zu einer Festigung der festen Lösung führt. Wenn der Kohlenstoffgehalt abnimmt, schwächt sich dieser Festlösungsverstärkungseffekt ab. Beispielsweise sind in einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung Kohlenstoffatome in den Gitterlücken der Eisenatome eingebettet, wodurch das Gitter verzerrt wird und der Widerstand gegen Versetzungsbewegungen erhöht wird, wodurch die Härte zunimmt. Mit abnehmendem Kohlenstoffgehalt verringert sich der Grad der Gitterverzerrung, die Versetzungsbewegung wird relativ einfacher und die Härte des Stahls nimmt entsprechend ab.

Gleichzeitig kann Kohlenstoff mit Eisen und anderen Elementen auch Karbide (z. B. Zementit) bilden. Diese Karbide sind die harten Phasen im Stahl. Wenn der Kohlenstoffgehalt abnimmt, nimmt die Menge an Karbiden ab und der Anteil der Hartphase im Stahl nimmt ab, was auch zu einer Verringerung der Härte des Stahls führt.

Auswirkungen auf die Bearbeitbarkeit

Schneidende Bearbeitung: Die Verringerung der Härte erleichtert das Schneiden des Stahls. Beispielsweise wird bei Bearbeitungsprozessen wie Drehen, Fräsen oder Bohren der Schnittwiderstand am Schneidwerkzeug verringert. Bei Stahl mit einem reduzierten Kohlenstoffgehalt ist die Verschleißrate des Schneidwerkzeugs langsamer und die Qualität der bearbeiteten Oberfläche lässt sich leichter sicherstellen. Da die geringere Härte bedeutet, dass die plastische Verformung des Stahls relativ einfacher ist, kommt es während des Schneidvorgangs zu einer gleichmäßigeren Bildung von Spänen und es treten Probleme wie Schneidwerkzeugbrüche aufgrund zu harter Stahl oder einer Erhöhung der Oberflächenrauheit auf des bearbeiteten Teils wird nicht auftreten.

 

 

 

Umformbearbeitung: Beim Kaltumformen (z. B. Kaltbiegen, Kaltwalzen) oder Warmumformen (z. B. Warmbiegen, Warmwalzen) weist Stahl mit reduzierter Härte eine bessere Umformbarkeit auf. Am Beispiel des Kaltbiegens erfordert der Stahl mit reduziertem Kohlenstoffgehalt während des Biegevorgangs weniger Biegekraft und ist weniger anfällig für Risse. Dies liegt daran, dass der Stahl aufgrund der geringeren Härte bei Einwirkung äußerer Kräfte eine sanftere plastische Verformung durchläuft, sich an die Form der Form anpasst und sich somit leichter in verschiedene komplexe Formen verarbeiten lässt. Beispielsweise bietet Stahl mit geringer Härte bei der Herstellung einiger Automobilteile oder beim Bau von Strukturbauteilen mit besonderen Formen weitere Vorteile.

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