Kontrolle der Parameter von Heißarbeitsprozessen

 

Rollvorgang

 

Prinzip: Während des Walzprozesses von Stahl kann die Körnung effektiv verfeinert werden, indem Parameter wie Walztemperatur, Verformungsgrad und Walzgeschwindigkeit angemessen gesteuert werden. Eine niedrigere Walztemperatur kann das Kornwachstum hemmen. Denn bei niedrigen Temperaturen wird die Diffusionsfähigkeit der Atome geschwächt und die Triebkraft für das Kornwachstum verringert. Gleichzeitig erzeugt eine größere Verformungsmenge mehr Verformungsenergie, die im Stahl gespeichert wird, und diese Energie liefert die treibende Kraft für die Keimbildung neuer Körner. Darüber hinaus trägt eine entsprechende Walzgeschwindigkeit dazu bei, die Verformung gleichmäßig zu verteilen und die Kornverfeinerung zu fördern.

 

 

Schmiedeprozess

 

Prinzip: Beim Schmieden kann ein geeignetes Schmiedeverhältnis (das Verhältnis der Querschnittsfläche vor und nach dem Schmieden) die Körner im Stahl verfeinern. Wenn das Schmiedeverhältnis zunimmt, erhöht sich der Verformungsgrad des Materials, die ursprünglichen Körner werden fragmentiert und es bilden sich feinkörnigere Körner. Darüber hinaus ist auch die Kontrolle der Schmiedetemperatur von entscheidender Bedeutung. Beim Schmieden innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs kann das Phänomen der dynamischen Rekristallisation zur Verfeinerung der Körner genutzt werden. Unter dynamischer Rekristallisation versteht man den Prozess, bei dem die im Material während des Heißverformungsprozesses angesammelte Spannungsenergie ein bestimmtes Niveau erreicht und so die Keimbildung und das Wachstum neuer Körner fördert.

 

 

Schnelle Kühlbehandlung

 

Prinzip: Wenn Stahl aus einem Hochtemperaturzustand abgekühlt wird, kann eine schnelle Abkühlung das Kornwachstum hemmen. Weil das Kornwachstum ein thermisch aktivierter Prozess ist, der die Diffusion von Atomen erfordert. Durch schnelles Abkühlen verkürzt sich die Zeit für die Atomdiffusion, so dass die Körner keine Zeit zum Wachsen haben und fixiert werden. Darüber hinaus kann in einigen Fällen eine schnelle Abkühlung auch eine Phasenumwandlung aus dem Gleichgewichtszustand auslösen und eine feinkörnige Struktur bilden.

 

 

 

 

 

 

KR/R A51 hochfeste chemische Zusammensetzung
Grad	Das Elementmaximum (%)
	C	Si	Mn	P	S	Al	N
KR/R A51	0.21	0.55	1.70	0.035	0.035	-	0.020
	Nb	V	Ti	Cu	Cr	Ni	Moment
	-	-	-	-	-	-	-

 

 

 

 

 

Beispiel: Im Wärmebehandlungsprozess einiger Werkzeugstähle ist das Abschrecken eine häufig verwendete Methode zur schnellen Abkühlung. Beispielsweise wird Schnellarbeitsstahl von der Austenitisierungstemperatur (im Allgemeinen zwischen 1200 - 1280 Grad) schnell abgekühlt (z. B. durch Ölkühlung oder Salzbadkühlung). Dies kann das Wachstum von Austenitkörnern hemmen. Gleichzeitig können sich während des Abkühlvorgangs aufgrund des großen Unterkühlungsgrads feinkörnige Martensit- oder Bainitgefüge bilden. Diese Strukturen weisen relativ feinkörnige Körner auf und verbessern dadurch die Härte und Verschleißfestigkeit des Werkzeugstahls.

 

Zugabe von Spurenelementen (neben Spezialgetreide-Veredelungsmitteln)

 

Prinzip: Obwohl einige Spurenelemente keine herkömmlichen Kornverfeinerungsmittel sind, können sie eine Rolle bei der heterogenen Keimbildung während des Erstarrungs- oder Phasenumwandlungsprozesses von Stahl spielen und dadurch die Keimbildungsrate erhöhen und die Körner verfeinern. Beispielsweise können Seltenerdelemente (wie Cer, Lanthan usw.) als nicht spontane Keimbildungskerne während der Erstarrung von geschmolzenem Stahl dienen und die Kornverfeinerung fördern. Sie verbinden sich mit Verunreinigungselementen wie Sauerstoff und Schwefel im Stahl und bilden Verbindungen mit hohem Schmelzpunkt. Diese Verbindungen verteilen sich in der Stahlschmelze und bieten Orte für die Keimbildung neuer Körner.

 

 

 

 

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