Austempern
Was ist das Austempern?
Das Austempern ist ein isothermes Wärmebehandlungsverfahren, welches bei Eisenwerkstoffen Anwendung findet. Die präzise Steuerung der Prozesszeiten und -temperaturen ermöglicht das Erzeugen eines Gefüges, das stärker und zäher als die durch konventionelle Wärmebehandlungsverfahren erreichbaren Gefüge ist.
Austempern Verfahren
1. Austenitisieren
Der Prozess des Austemperns beginnt ähnlich wie bei den klassischen Wärmebehandlungsverfahren. Die Bauteile werden zunächst in einer kontrollierten Schutzgasatmosphäre austenitisiert, damit sie nicht oxidieren oder verzundern. Die Austenitisierungstemperatur ist abhängig von der Werkstoffzusammensetzung. In der Regel bewegt man sich zwischen 840 °C bis 950 °C.
2. Abschrecken / Abkühlen
Konventionell in der Wärmebehandlung werden die Bauteile nach dem Austenitisierungsprozess in einem Öl- oder Wasserbad abgekühlt. Beim Austempern wird jedoch nicht in Öl oder Wasser abgeschreckt, sondern in einem beheizten Salzbad bei Temperaturen zwischen 230 °C bis 400 °C.
Dabei erfolgt eine isotherme Umwandlung des Gefüges. Da sich die Abschrecktemperatur oberhalb des Martensitstarts bewegt, entsteht ein anderes Gefüge. Beim Austempern von Sphäroguss (ADI) und Grauguss (AGI) entsteht ausferritisches Gefüge, beim Austempern von Stahl bainitisches Gefüge.
3. Anlassen
Nachfolgend werden die Teile in einem Anlassofen bei Temperaturen von 175 °C bis 600 °C getempert (angelassen), um die Sprödigkeit zu verringern und die Zähigkeit zu erhöhen.
Die Vorteile des Austemperns
Das Austempern zeugt von zahlreichen Vorteilen und bietet dabei einige, die sich etwas von anderen Behandlungsmethoden differenzieren. Im Folgenden eine umfassende Erkundung der Vorzüge dieses Wärmebehandlungsprozesses.
✓ Höhere Festigkeit und Zähigkeit
Austemperierte Werkstoffe weisen eine höhere Festigkeit und Zähigkeit auf, was auf die einzigartige Mikrostruktur zurückzuführen ist, die durch das Austemperieren entsteht.
✓ Verbesserte Dämpfungsleistung
Die Anwesenheit von Graphit in Gusseisen ermöglicht eine höhere Dämpfungsfähigkeit als bei Stahl. Das Austempern verfeinert weiterhin die mikrostrukturelle Skala der Matrix und führt zu zusätzlichen Verbesserungen der Dämpfungsfähigkeit bei austemperiertem duktilen Eisen und austemperierten Grauguss.
✓ Bessere Verschleißfestigkeit
Die besonderen Eigenschaften eines austemperierten Werkstoffs machen ihn verschleißfester als viele Konkurrenzmaterialien. Mit einer hohen Randhärte verleiht Carbo-Austempered™ Stahl dem Material eine robuste Verschleißoberfläche. Eingebettete Karbide, sowie die austemperierte Mikrostruktur von karbidischem ADI machen es zu einem konkurrenzfähigen Verschleißmaterial, insbesondere für Anwendungen im Bereich der Bodenbearbeitung. Durch die hohe Festigkeit und Zähigkeit sind ADI und austemperiertem Stahl eignen sich die Komponenten besser für Anwendungen mit höherem Verschleiß.
✓ Leichteres Gewicht der Komponenten
Mit einer dreifach höheren Festigkeit als Aluminium und einer 2,3-fachen Steifigkeit kann ADI Aluminium ersetzen und dabei Gewicht einsparen. Durch die Erhöhung der Festigkeit Ihrer Komponente mittels des Austemperverfahrens können dünnere Abschnitte in Ihren Komponenten verwendet werden, was zu einer Gewichtsreduzierung Ihrer Produkte führt.
✓ Geringere Gesamtkosten für Materialien
Die Steigerung der Festigkeit, Robustheit, Leichtigkeit und höheren Verschleißfestigkeit von Komponenten kann die benötigte Materialmenge für die Herstellung von Produkten reduzieren. Weniger Material bedeutet geringere Rohmaterialkosten für die Komponenten. Der Wechsel von kostspieligen Schmiede-, Schweiß- oder Fertigungsoperationen zu kostengünstigeren Gussverfahren kann auch erhebliche Einsparungen bei den Herstellungskosten bringen. Es sei darauf hingewiesen, dass Eisen und Stahl im Vergleich zu Aluminium, Magnesium und anderen Verbund- und Kunststoffmaterialien erheblich kostengünstigere Werkstoffe sind.
Geeignete Stähle für das Austempern
Austemperiertes duktiles Eisen (ADI)
ADI bietet ein Material mit hoher Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht zu einem Komponentenpreis, der in der Regel 20 % niedriger ist als der von Stahl.
Austemperiertes duktiles Eisen (ADI) ist ein speziell wärmebehandeltes Material, das die Vorteile der Near-Net-Shape-Technologie und der kostengünstigen Herstellbarkeit von Gusseisen mit Kugelgraphit nutzt, um ein Material mit hoher Festigkeit, niedrigen Kosten und hervorragender Abriebfestigkeit herzustellen. Sechs Grade von ADI stehen zur Verfügung, um Eigenschaftskombinationen von hoher Festigkeit, Abriebfestigkeit und Zähigkeit für den Umstieg von teuren Schmiedestücken, Schweißkonstruktionen und Baugruppen anzusprechen.
ADI kann in einige Anwendungen, Aluminium als Gewichtseinsparung ersetzten. Solche Komponenten sind sehr wettbewerbsfähig mit Stahlschmiedestücken, Schweißkonstruktionen sowie Aluminiumschmiedestücken und Gussstücken.
Austemperiertes duktiles Eisen (ADI) hat erfolgreiche Anwendungen in vielen Branchen gefunden, darunter Bau- und Bergbauindustrie, Landwirtschaft, Automobilindustrie, Nutzfahrzeuge und Eisenbahnwesen.
- Zahnradgetriebe
- CV-Gelenke
- Achsschenkel
- Kettenräder, Rollen, Umlenkrollen
- Aufhängungsgehäuse und Halterungen
- Verschleißplatten
- Radnaben
- Querlenker
- Pflugspitzen
- Kupplungen
- Kurbelwellen
- Flanschwellen
Austemperiertes Stahl
Die Anwendung des Verfahrens auf Stahl bietet dem Anwender ein robustes, hochfestes Bauteil, das Versprödung widersteht.
Dies dimensionsstabile Verfahren ist in der Regel kostengünstig im Vergleich zu konventionellen Abschreck- und Anlassprozessen. Das Austempern ist besonders geeignet für mittel- und hochkohlenstoffhaltige Stanzteile, Schmiedeteile, Gussteile und Teile aus voll verdichtetem Pulvermetall.
Austemperiertes Stahl bietet überlegene Zähigkeit bei hohen Härten im Vergleich zu konventionell gehärtetem Stahl. Dieser Prozess zeigt minimale Verformung, keine Rissbildung während des Abschreckens und Widerstandsfähigkeit gegen Wasserstoffversprödung. Austemperstahl (einschließlich hochverdichteter, ausgetempelter Pulvermetalle) ist konventionell verarbeiteten Stählen überlegen.
- Mähmesser
- Clips und Klemmen
- Mäh- und Mischerklingen
- Getriebezahnräder
- Wellenbleche
- Zinken zur Rasenbelüftung
Austemperiertes Grauguss (AGI)
AGI bietet Material mit ausgezeichneten Dämpfungseigenschaften, Festigkeit und Verschleißfestigkeit und kann zur Fertigung geräuschärmeren Komponenten genutzt werden.
- Lagerschalen
- Zahnräder für leichte Aufgaben
- Zylinderlaufbuchsen
- Maschinenteile
- Komponenten für Bremsen
Karbidisch austemperiertes duktiles Eisen (CADI™)
CADI™ ist eine neue Behandlungsmethode, die eine Matrix aus Ausferrit und Carbiden verwendet, um Festigkeit und Verschleißfestigkeit zu den Gusseisenbauteilen hinzuzufügen.
Das Ergebnis ist ein hochwertiges, entwickeltes Eisen mit einer längeren Lebensdauer und höherer Verschleißfestigkeit als Grade 5 ADI. Typische Anwendungen für CADI™ sind geländefähige Fahrzeuge, landwirtschaftliche Geräte, Eisenbahnwagen und Gleise, Bau- und Bergbauausrüstung, allgemeine Industrie, Materialtransport sowie Komponenten für die Bodenbearbeitung.
Karbidisch austemperiertes duktiles Eisen (CADI™) wird durch das Austempern von duktilem Gusseisen hergestellt, das eine kontrollierte Menge an Karbiden enthält, um einen noch abriebfesteren Werkstoff zu erhalten. Die resultierende Mikrostruktur besteht aus Karbiden innerhalb einer ADI-Matrix (Ausferrit). Die Karbidmenge in CADI™ hängt von der gewünschten Abriebfestigkeit ab und liegt typischerweise zwischen 10 % und 30 % Karbidanteil. Die Eigenschaften der ADI-Matrix um das Karbid herum werden durch die Auswahl der Parameter der Wärmebehandlung bestimmt.
CADI™ wird dort eingesetzt, wo Verschleißfestigkeit vorrangig ist. Es ist verschleißfester als Grade 1600 (GR 5) ADI, kostengünstiger und zäher als viele verschleißfeste Eisen und kann Manganstahl zu gleichen oder geringeren Kosten ersetzen.
- Schlagleistendreschtrommel
- Verschleißplatten
- Pflugspitzen
- Baggerzähne
- Spitzenhalter
- Pumpenlaufräder
- Dreschelemente
- Hämmer
- Interne Zinken
- Walzen
Carbo-austemperierter Stahl
Dieser Prozess entwickelt eine robuste, hochkohlenstoffhaltige, bainitische Randschicht auf Hochleistungskomponenten.
Mit Kohlenstoff austemperierte Teile haben erhebliche Schlagzähigkeitseigenschaften, die denen von neutral gehärteten oder karburierten Stählen überlegen sind. Das Verfahren Carbo-Austempering™ wird routinemäßig bei Stahlzahnrädern, Wellen und Antriebsteilen angewendet, die periodisch überlastet werden.
Carbo-Austempering™ ist eine Wärmebehandlung für Hochleistungsstahl, die eine hochkohlenstoffhaltige bainitische Randschicht mit einem bainitischen oder angelassen martensitischen Kern kombiniert, um eine Komponente mit einer außergewöhnlichen Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit zu erzeugen.
- Höhere Zugfestigkeit
- Erhöhte Verschleißfestigkeit
- Deutlich verbesserte Schlagfestigkeit
- Erhöhte Dehnung
- Geringere Verformung
- Keine Risse während des Abschreckens
- Erhöhte Ermüdungsfestigkeit (bei Anwendungen mit hoher Belastung und niedriger Lastwechselzahl)
- Übertragungswellen
- Ausgangswellen
- Pumpenwellen
- Differentialzahnräder
- Keilwellenantriebe
- Sperrklinken
Lokal austemperiertes duktiles Eisen (LADI™)
LADITM ist ein Wärmebehandlungsprozess, der eine lokale Randschichttiefe (3 bis 5 mm) einer ausferritischen Mikrostruktur (ADI) in einem gewünschten Bereich einer Komponente erzeugt. Diese induktionsbasierte Technologie ist einzigartig, da sie auf ferritische Sorten von Sphärogusseisen (65-45-12 oder 450-12) angewendet werden kann, die normalerweise nicht für die Induktionshärtung geeignet sind.
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Branchen
Häufig gestellte Fragen zum Austempern
Was ist Austempern?
Das Austempern ist ein isothermes Wärmebehandlungsverfahren, welches bei Eisenwerkstoffen Anwendung findet. Die präzise Steuerung der Prozesszeiten und -temperaturen ermöglicht das Erzeugen eines Gefüges, das stärker und zäher als die durch konventionelle Wärmebehandlungsverfahren erreichbaren Gefüge ist.
Welche Vorteile bietet Austempern?
Die besonderen Eigenschaften eines austemperierten Werkstoffs machen ihn verschleißfester als viele Konkurrenzmaterialien. Mit einer hohen Randhärte hat das Material eine robuste Verschleißoberfläche. Eingebettete Karbide, sowie die austemperierte Mikrostruktur von karbidischem ADI machen es zu einem konkurrenzfähigen Verschleißmaterial. Durch die hohe Festigkeit und Zähigkeit eignen sich austemperierte Stähle besser für Anwendungen mit höherem Verschleiß.
Inwieweit beeinflusst der Austemperprozess die Komponenten?
Durch die Erhöhung der Festigkeit mittels des Austemperverfahrens können dünnere Abschnitte in Ihren Komponenten verwendet werden, was zu einer Gewichtsreduzierung Ihrer Produkte führt. Die Steigerung der Festigkeit, Robustheit, Leichtigkeit und höheren Verschleißfestigkeit von Komponenten kann die benötigte Materialmenge für die Herstellung von Produkten reduzieren. Weniger Material bedeutet geringere Rohmaterialkosten für die Komponenten.
Warum eignet sich das Austempern für die Industrie?
Das Verfahren ist technisch nicht sehr schwierig und auch für Großserien in automatisierten Ofenanlagen wirtschaftlich sehr gut darstellbar.
Verfahrensstandorte
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