Austenitischer Edelstahl kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden. Der Zweck der Wärmebehandlung dieser Legierungen besteht darin, den Kaltverfestigungseffekt zu beseitigen, schädliche Sekundärphasen wieder aufzulösen und die Eigenspannung auf ein akzeptables Maß zu reduzieren. Durch Wärmebehandlung können auch rekristallisierte Strukturen mit kleineren Korngrößen in kaltverformtem Edelstahl entstehen.
Lösungsglühen kann Werkstoffe nach der Kaltumformung erweichen und Sekundärphasen auflösen, die bei Warmumform- oder Schweißprozessen ausfallen können. Der Begriff „vollständiges Glühen“ bezieht sich üblicherweise darauf, dass sich das Material in seinem optimalen metallurgischen Zustand befindet, mit vollständiger Auflösung der Sekundärphase und vollständiger Homogenisierung der metallografischen Struktur. Vollständig geglühter Edelstahl weist die beste Korrosionsbeständigkeit und Duktilität auf. Da das Mischkristallglühen bei hohen Temperaturen durchgeführt wird, können beim Glühen in Luftumgebung Oxidablagerungen auf der Oberfläche entstehen, die durch Entzundern oder Beizen entfernt werden müssen, um die Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche wiederherzustellen.
vorbereiten
Vor dem Glühen müssen Oberflächenfett, Öl, Schneidflüssigkeit, Umformschmiermittel, Farbstiftmarkierungen und andere Schadstoffe entfernt werden. Durch das Glühen können Schadstoffe in die Oberfläche „einbrennen“ und müssen geschliffen werden, da sie sonst nur schwer zu entfernen sind. Durch das Eindringen von kohlenstoffhaltigen Schadstoffen in die Oberfläche kann es zu einer Karbonisierung oder Sensibilisierung kommen, die bei der Nutzung leicht zu interkristalliner Korrosion führen kann. Daher ist die Oberflächenreinigung vor der Wärmebehandlung von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der Produktqualität. Zu den Reinigungsmethoden gehört das Einweichen oder Aufsprühen chemischer Reagenzien. Zu den Reinigungsmitteln zum Entfetten von Edelstahl gehören heiße alkalische Lösungen und chemische Lösungsmittel.
Es muss vermieden werden, dass Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt wie Blei, Kupfer und Zink die Oberfläche verunreinigen. Beim Glühen können sie eine Korngrenzeninfiltration verursachen, was zu einer sogenannten Flüssigmetallversprödung und interkristallinen Rissen führt. Daher ist es vor einer Hochtemperaturbehandlung wie Glühen und Schweißen erforderlich, die restlichen Schadstoffe auf der Oberfläche zu entfernen.
Temperatur
Die minimale Glühtemperatur bezieht sich auf die niedrigste Temperatur, bei der sich die Mikrostruktur homogenisiert und Karbide und intermetallische Ausscheidungen auflöst. Um eine vollständige Auflösung der Niederschläge zu gewährleisten und die Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen, muss die Glühtemperatur höher als diese Temperatur sein. Die Obergrenze der Glühtemperatur basiert auf der Vermeidung von Verwerfungen, der Vermeidung übermäßigen Kornwachstums und der Minimierung der Anzahl schwer zu reinigender Oxidzunder so weit wie möglich. In der folgenden Tabelle sind die Mindestglühtemperaturen für einige austenitische Edelstähle aufgeführt. Austenitischer Hochleistungs-Edelstahl erfordert eine Homogenisierung seiner Mikrostruktur bei hohen Temperaturen, sodass die Lösungsglühtemperatur höher ist als die von standardmäßigem austenitischem Edelstahl.
Glühzeit
Das Aufrechterhalten der Lösungsglühtemperatur für 2-3 Minuten reicht aus, um eine kleine Menge an Karbiden und anderen Sekundärphasen aufzulösen, und kann auch das kaltgeformte Material erweichen. Um sicherzustellen, dass das Werkstück beim Lösungsglühen von außen nach innen die Lösungsglühtemperatur erreicht, beträgt die Isolationszeit in der Regel 2-3 Minuten pro Millimeter Dicke. Wenn die Niederschlagsmenge groß ist, insbesondere wenn χ und σ in Phase sind, muss die Isolationszeit verlängert werden.
Bei zu langer Lösungsglühzeit oder zu hoher Temperatur entsteht eine große Menge Oxidhaut, die die Reinigung erschwert und kostspielig macht. Langfristiges Glühen erhöht auch die Möglichkeit einer unqualifizierten Dimensionsverformung während des Wärmebehandlungsprozesses. Hochmolybdänhaltiger und hochleistungsfähiger austenitischer Edelstahl bildet in einem natürlich belüfteten Ofen schnell Oxidablagerungen. Molybdäntrioxid verdampft normalerweise und verlässt die Oberfläche als Gas. Wenn die Verflüchtigung verhindert wird, sammelt sich flüssiges Molybdäntrioxid an der Oberfläche an und beschleunigt den Oxidationsprozess. Dies wird als „intensive Oxidation“ bezeichnet. Zu den Maßnahmen zur Minimierung der Oxidation von Stahl mit hohem Molybdängehalt gehören:
• Vermeiden Sie Bedingungen, die die Verflüchtigung verhindern (zu dichtes Befüllen und zu dichtes Verschließen des Ofens);
• Materialien mit starker Oxidschicht können nicht erneut geglüht werden;
• Vermeiden Sie eine längere Einwirkung von Umgebungen oberhalb der Mindestglühtemperatur.
• Verwenden Sie die niedrigste Glühtemperatur, die betrieben werden kann;
• Verwenden Sie eine Schutzatmosphäre.
Atmosphäre
Luft und oxidierende Verbrennungsgase bilden die wirtschaftlichste und effektivste Glühatmosphäre für Edelstahl. Allerdings muss die durch das Luftglühen entstandene Oxidhaut entfernt werden, um die Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen. Schutzatmosphären wie Argon, Helium, Wasserstoff, gekracktes Ammoniak, Wasserstoff/Stickstoff-Gemisch und Vakuum können die Bildung von Oxidablagerungen reduzieren, die Kosten sind jedoch relativ hoch. Das Blankglühen wird im Allgemeinen in Wasserstoff oder gekracktem Ammoniakgas mit einem Taupunkt von -40 Grad C oder niedriger durchgeführt. Unter normalen Betriebsbedingungen entsteht beim Glühen in einer Schutzatmosphäre keine sichtbare Oxidhaut, sodass eine Reinigung nach dem Glühen nicht erforderlich ist.
Kühlung
Um die Ausfällung von Chromkarbid oder anderen intermetallischen Phasen zu verhindern, muss austenitischer Edelstahl nach dem Glühen möglicherweise schnell abgekühlt werden. Die Notwendigkeit einer schnellen Abkühlung und die Wahl der Kühlmethode hängen von der Querschnittsgröße und -güte ab.
In den allermeisten Fällen bilden sich bei 304L und 316L mit dünnen Abschnitten nach der Luftkühlung keine schädlichen Phasen aus. Mit zunehmender Querschnittsgröße, Kohlenstoffgehalt und Legierungsgehalt steigt auch die Notwendigkeit einer schnellen Abkühlung. Hochleistungsfähiger austenitischer Edelstahl erfordert unabhängig von der Dicke eine schnelle Abkühlung. Zu den gängigen Kühlmethoden gehören Zwangsluftkühlung, Wassersprühkühlung oder Wasserabschreckkühlung. Nach dem Vakuumglühen wird durch das Abschrecken mit Inertgas keine Oxidhaut erzeugt.
Wenn das geglühte Material noch einer Warmbearbeitung wie Schweißen unterzogen werden muss, ist es am besten, nach dem Glühen eine maximale Abkühlung durchzuführen, beispielsweise eine Wasserabschreckung. Dadurch kann das Material widerstandsfähiger gegen die nachteiligen Auswirkungen der nachfolgenden thermischen Zyklen werden. Bei der Auswahl der Kühlmethoden sollten mögliche Verformungen und neue Eigenspannungen berücksichtigt werden.
Reinigung nach dem Glühen
Aufgrund des hohen Chromgehalts in der wärmebehandelten Oxidhaut wird der Chromgehalt des an die Oxidhaut angrenzenden Metalls verringert, was zu einer Verringerung der Korrosionsbeständigkeit führt. Um die Korrosionsbeständigkeit vollständig wiederherzustellen, ist es notwendig, die Oxidhaut und die schlechte Chrommetallschicht zu entfernen.
Die am häufigsten verwendete Reinigungsmethode ist das Kugelstrahlen zur Entfernung von Oxidablagerungen, gefolgt von einer Säurewäsche zur Entfernung von schlechtem Chrommetall. Die gebräuchlichste Methode zum Beizen von Edelstahl ist das Tauchbeizen, das auch durch Sprühen, Gel und Salbe durchgeführt werden kann.
Die zum Beizen verwendete Säure ist sehr gesundheitsschädlich und muss unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften verwendet werden (Lüftung, Tragen von Schutzbrillen und Handschuhen, Tragen von Sicherheitskleidung usw.). Das Werkstück muss nach dem Beizen neutralisiert und gründlich mit einer großen Menge sauberem, chlorarmem Wasser gespült werden. Sammeln und entsorgen Sie die Abfallflüssigkeit getrennt gemäß den örtlichen Vorschriften zur Entsorgung gefährlicher Abfälle.