Homogenisieren und Lösungsglühen

U. Heubner

doi:10.1515/htm-1974-290101

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Homogenisieren und Lösungsglühen

U. Heubner
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Aus der Zeitschrift HTM Journal of Heat Treatment and Materials Band 29 Heft 1

Homogenisieren und Lösungsglühen1 U. Heubner2 Mitteilung aus dem Metall-Laboratorium der Metallgesellschaft AG, Frankfurt/M. J 21 J 22 J 27 a J 27 c J 27 d EG-a 31 EG-a 32 EG-a 35 M22gM23sM27cNl N3 N5f N5g N6q N7b N7c Q 3 Q 23 b Q 23 p Q 29 R 2 h 2-59 2-60 2-64 2-65 3-67 3-68 3-71 Al-b Cu-b Cu-s Fe-b Ni-b Pb-b SGA-n Ti-b Ag AI Be Co Cr Cu Fe Mg Mn Ni Si Ti V Zn Zr DK 621.785.371 : 539.215 : 539.219.1 : 669.15 1. Übersicht Beim Abguß technischer Legierungen zu Formaten oder Formguß unterbleibt normalerweise ein zum thermodyna-mischen Gleichgewichtszustand führender Diffusionsaus-gleich weitgehend. Während die daraus zumeist resultie-rende übermäßige Gefügeheterogenität bei Formguß in vielen Fällen hingenommen werden oder sogar erwünscht sein kann, ist dies bei Formatguß sehr häufig nicht der Fall. Um beispielsweise Warm- oder Kaltverformbarkeit zu verbessern oder die erwünschten Gebrauchseigenschaf-ten im Halb- und Fertigfabrikat einstellen zu können, wird ein Konzentrationsausgleich mit Hilfe von Homogenisie-rungsglühungen erforderlich. Außer einer übermäßigen Heterogenität können Gußgefüge jedoch auch eine über-mäßige Homogenität aufweisen. Hochtemperatur-Glühun-gen führen hier zu einem Abbau der Übersättigung, d. h. zu Ausscheidungsvorgängen und damit zu einer Hetero-genisierung. Lösungsglühungen mit einer sich anschließenden mehr oder weniger beschleunigten Abkühlung werden hingegen häu-fig auch an bereits geknetetem Material vorgenommen, um damit oder nachfolgend eine Aushärtung, eine Mar-tensitumwandlung oder eine gezielte Ausscheidungsbe-handlung (wie z. B. im Fall des sog. ß-quench bei Zircaloy) herbeizuführen. Beim Abkühlen von der Lösungsglühtemperatur können die technisch realisierbaren Abschreckgeschwindigkeiten in vielen Fällen jedoch nicht sehr groß sein. Begrenzungen sind beispielsweise gesetzt durch erforderliche Mindest-zeiten zur Überführung der abzuschreckenden Werkstücke in das Abschreckmedium, durch die Querschnittsabmessun-gen bzw. Wanddicken und die Wärmeleitfähigkeit der zu behandelnden Werkstücke, durch Aufbau von zu Rissen führenden Eigenspannungen sowie Gestalt-Ungleichmä-ßigkeiten, welche bei zu schroffem Abschrecken zu Verzug führen. Man wird deshalb in der Regel bemüht sein, die Abkühlung von der Lösungsglühtemperatur so wenig schroff wie möglich zu gestalten. Es ist aus diesem Grund von Bedeutung, kritische Abkühlgeschwindigkeiten zu kennen, welche je nach Werkstoff und Zielsetzung beispielsweise entweder 1. gerade noch hinreichend groß sind, um bei der nach-folgenden Aushärtungsbehandlung volle oder nahezu vollständige Aushärtung erzielen zu können, oder 2. a) gerade noch hinreichend groß sind, um den Werk-stoff nicht schon während der Abkühlung in merk-licher Weise auszuhärten, oder 1 Manuskript eingegangen: November 1973 Vortrag auf dem Symposium „Wärmebehandlung" der Deutschen Ge-sellschaft für Metallkunde am 18. 10. 1973 in Bad Nauheim. 2 Ulrich Heubner, Dr.-Ing., Metallgesellschaft AG., Frankfurt/Main b) gerade noch hinreichend gering sind oder gerade die richtige Größe haben, um die gewünschte Min-destaushärtung bereits während der Abkühlung zu erzielen, oder 3. gerade noch hinreichend groß sind, um eine vollstän-dige Martensitumwandlung während der Abkühlung zu erzielen. üblicherweise wird man es mit den unter 1. und 3. genann-ten Abkühlgeschwindigkeiten zu tun haben. Die unter 2. genannten Alternativen können für die durch spinodale Entmischung, d. h. ohne Keimbildung ablaufenden Aus-scheidungsvorgänge von Bedeutung sein. Alle Hochtemperatur-Glühbehandlungen erfordern häufig Maßnahmen gegen eventuelle Schäden durch übermäßiges Kornwachstum, Gasaufnahme, starke Verzunderung oder Ausdampfen eines Legierungselementes. Man ist deshalb ebenso wie aus wirtschaftlichen Gründen bemüht, sie so weit wie möglich einzuschränken und beispielsweise die Homogenisierung mit der Anwärmung für eine nachfol-gende Warmverformung und diese wiederum mit einer eventuellen Lösungsglühbehandlung zu verknüpfen (Bei-spiel: Abschrecken aushärtbarer Aluminium- oder Kupfer-werkstofFe bei Austritt aus der Strangpresse). Andererseits können die bei Hochtemperatur-Glühbehandlungen ab-laufenden Vorgänge vielfältig und ihre genaue Steuerung kritisch für eine Fülle angestrebter Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften sein. 2. Homogenisieren und Heterogenisieren 2.1. Homogenisieren Die zum gewünschten Homogenitätsgrad führende Glüh-behandlung wird bei technischen Legierungen gewöhnlich empirisch ermittelt. Darüber hinaus gibt es nur wenig Kenntnisse. Liegen keine ausgeschiedenen zweiten Phasen vor, so gibt eine Modellbetrachtung [1] Auskunft über die maßgebenden Parameter. In Bild 1 sind angenommene sinusförmige Konzentrationsschwankungen über der Orts-koordinate für die Glühdauer t = 0, t = x und t = 2 x auf-getragen. x ist die Relaxationskonstante. Man erkennt, daß die Konzentrationsunterschiede mit zunehmender Glüh-dauer zunächst rasch und dann immer langsamer abgebaut werden. Für die Abweichung (C — C0) von der mittleren Konzentration C0 gilt nämlich C-Co^exp (—"7") (1) wobei

Online erschienen: 2021-04-13

Erschienen im Druck: 1974-01-01

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