Volume 68, Issue 4

Kurzfassung Wärmebehandlungsöfen, insbesondere die zum Aufkohlen, Härten und Vergüten, arbeiten mit einem kontinuierlichen Prozessgasdurchfluss. Obwohl die verbrauchten Prozessgasmengen nicht unerheblich sind und einen gewissen Kostenfaktor der Wärmebehandlung darstellen, werden die Prozessgase von Wärmebehandlungsöfen bisher nur nutzlos abgefackelt. Eine neu entwickelte Technik nutzt die katalytische Wiederaufbereitung des Prozess-Abgases, bringt es in den ursprünglichen Zustand zurück und leitet es als frisches Prozessgas wieder in den Wärmebehandlungsofen zurück. Auf diese Weise lassen sich Prozessgasverbräuche von Aufkohlungs-, Härte- und Vergütungsöfen um bis zu 90 % verringern. Konzept, Ausführung und Funktionsweise dieser Aufbereitungstechnologie zusammen mit Ergebnissen der praktischen Nutzung sind Thema dieser Arbeit.

Kurzfassung Der Einsatz pressgehärteter Bauteile im Automobilbau hat in den letzten Dekaden stark zugenommen [1]. Diese Bauteile bieten dabei eine vorteilhafte Kombination aus hoher Festigkeit und großer Formgenauigkeit bei gleichzeitiger Einsparung von Gewicht. Eine Verfeinerung des Presshärtens stellt das partielle Presshärten dar, bei welchem lokal temperierte Werkzeuge verwendet werden, um verschiedene Temperaturverläufe und damit Gefüge-Gradienten im Bauteil zu erzielen [2]. Dabei kann es auch zu einer kurzzeitigen lokalen Wiedererwärmung des Bauteils kommen. In der Folge kommt es zu komplexen Temperatur- und Lastverläufen, was wiederum die Anforderungen an die Modellierung des Prozesses erhöht. In den letzten Jahren wurden bei einer Reihe von Simulationsprogrammen Fortschritte auf dem Gebiet des konventionellen und partiellen Presshärtens erzielt [3]. Dies beinhaltet Materialmodelle (z. B. thermophysikalische Effekte wie Phasenumwandlungen oder latente Wärme), aber auch Randbedingungen wie druckabhängige Wärmeübertragungskoeffizienten [4]. Dieser Beitrag behandelt eine Verfeinerung der thermomechanischen Modellierung des Presshärtens, indem ein Fokus auf den Einfluss der Umwandlungsplastizität gelegt wird. Experimentelle Untersuchungen an einer 22MnB5-Güte liefern die Grundlage für eine Sensitivitätsstudie, in der der Einfluss der Umwandlungsplastizität auf ein Beispiel für das konventionelle sowie das partielle Presshärten dokumentiert wird.

Kurzfassung Die Ausscheidungshärtung von Aluminium-Legierungen erfolgt durch eine Wärmebehandlung, bei der sich insbesondere der integrierte Abschreckprozess entscheidend auf die resultierenden Festigkeits- und Verzugseigenschaften des Bauteils auswirkt. Zur Einstellung höchster Festigkeiten ist eine hohe Abschreckgeschwindigkeit nach dem Lösungsglühen erforderlich, gleichzeitig besteht die Forderung nach einem lokal gleichmäßigen Abkühlverlauf, um Bauteilverzug zu vermeiden. Ein kontrollierter Abschreckvorgang bei der Wärmebehandlung von Aluminium-Bauteilen kann in flexiblen Sprühdüsenfeldern realisiert werden. Auf Basis von Abschreckprozesssimulationen können geeignete Wärmeübergänge ermittelt werden, die für die Auslegung von angepassten Sprühdüsenfeldern genutzt werden. Die Abschreckintensität kann dabei an die Bauteilgeometrie und die Abschreckempfindlichkeit der Legierung angepasst werden, um gezielt die mechanischen Eigenschaften und gleichzeitig den Verzug nach der Wärmebehandlung zu kontrollieren. Mit dem Ziel der Verzugsminimierung können so insbesondere durch den Einsatz von Zweistoffzerstäubern in Sprühkühlprozessen spezifische lokale Wärmeübergangsbedingungen eingestellt werden, die die Möglichkeit einer asymmetrischen Abschreckung von komplexen Aluminium-Bauteilen eröffnen. Ein flexibles Sprühdüsenfeld wurde in den Wärmebehandlungsprozess zur Ausscheidungshärtung von Knet-, Guss- und sprühkompaktierten Al-Legierungen integriert. In Abhängigkeit der Verfahrensparameter der flüssigen und der gasförmigen Phase des Sprays wurden mechanische Eigenschaften an zylindrischen Halbzeugen bestimmt. Diese Ergebnisse wurden auf Bauteile übertragen, an denen die Abschreckverläufe durch ein kontrolliert asymmetrisches Abschrecken an die Bauteilgeometrie angepasst werden.

Kurzfassung Bei der Wärmebehandlung von Stählen ist die Austenitkorngröße ein wesentlicher Parameter; zu hohe Austenitisiertemperaturen und/oder eine zu lange Dauer führen zu Kornvergröberung mit negativen Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften. Bei sinterhärtenden Stählen ist Überhitzung aber unvermeidlich, da die Sinterung bei 1120–1280 °C durchgeführt wird. Mittels einer speziellen thermischen Ätzung wird hier gezeigt, dass Sinterstähle in einem breiten Dichte-/Porositätsbereich praktisch überhitzungsunempfindlich sind. Das Austenitkorn wird durch die Restporosität stabilisiert und sogar bei hochdichten Sinterstählen mit Restporosität < 4 % reichen die Poren aus, um das Kornwachstum beim Sintern zu unterdrücken.