Wärmebehandlungstechniken, vor allem Abschrecken und Anlassen, spielen eine entscheidende Rolle bei der Erhöhung der Festigkeit und Härte von Rundstäbe aus legiertem Baustahl . Während des Abschreckvorgangs werden die Stäbe auf eine erhöhte Temperatur erhitzt, typischerweise zwischen 800 °C und 900 °C, abhängig von der Legierungszusammensetzung. Diese Erwärmung führt zu einer Phasenumwandlung, die beim schnellen Abkühlen zur Bildung von Martensit führt. Martensit ist eine harte, spröde Struktur, die die Härte des Stahls deutlich erhöht. Diese erhöhte Härte kann jedoch auf Kosten der Sprödigkeit gehen, was möglicherweise nicht bei allen Anwendungen wünschenswert ist. Um die durch das Abschrecken verursachte Sprödigkeit zu mildern, wird ein Anlassen durchgeführt. Bei diesem anschließenden Erwärmungsprozess werden die abgeschreckten Stäbe erneut auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 700 °C erhitzt und anschließend kontrolliert abgekühlt. Der Anlassprozess ermöglicht die Ausscheidung von Karbiden in der Stahlmatrix, wodurch ein Gleichgewicht zwischen Härte und verbesserter Zähigkeit und Duktilität entsteht.
Duktilität und Zähigkeit sind entscheidende Eigenschaften für Werkstoffe, die dynamischen Belastungsbedingungen ausgesetzt sind. Duktilität bezieht sich auf die Fähigkeit des Materials, sich vor dem Bruch plastisch zu verformen, während Zähigkeit seine Fähigkeit angibt, während der Verformung Energie zu absorbieren. Durch die richtige Wärmebehandlung, insbesondere während der Anlassphase, können Rundstäbe aus legiertem Baustahl eine verbesserte Duktilität und Zähigkeit aufweisen. Durch die Feinabstimmung von Tempertemperatur und -zeit können Hersteller die Fähigkeit des Materials zur plastischen Verformung optimieren. Dies ist insbesondere bei strukturellen Anwendungen von Vorteil, bei denen Komponenten Stoßbelastungen, Vibrationen oder dynamischen Belastungen ausgesetzt sein können. Verbesserte Duktilität und Zähigkeit verhindern sprödes Versagen und erhöhen dadurch die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Strukturen und Maschinen, die auf diese Stäbe angewiesen sind.
Die Ermüdungsbeständigkeit ist ein entscheidender Faktor für die Langlebigkeit und Leistung von Materialien bei Anwendungen mit zyklischer Belastung. Rundstäbe aus legiertem Baustahl weisen bei entsprechender Wärmebehandlung eine verbesserte Beständigkeit gegen Ermüdungsbruch auf. Der Wärmebehandlungsprozess verfeinert die Mikrostruktur und minimiert Eigenspannungen und Defekte, die als Ausgangspunkt für Ermüdungsrisse dienen können. Durch die Umwandlung in ein martensitisches Gefüge beim Abschrecken und anschließenden Anlassvorgang entsteht ein Gefüge, das wiederholten Belastungszyklen ohne Ermüdungserscheinungen standhält. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig bei Automobilkomponenten, Luft- und Raumfahrtanwendungen und Maschinenteilen, die schwankenden Belastungen ausgesetzt sind und bei denen die Ermüdungsbeständigkeit direkt mit Sicherheit und Leistung korreliert.
Die durch die Wärmebehandlung verliehene Härte erhöht die Verschleißfestigkeit von Rundstäben aus legiertem Baustahl erheblich. Bei Anwendungen, bei denen Komponenten Reibung, Abrieb oder Gleitkontakt ausgesetzt sind, wie z. B. Zahnräder, Lager und Schneidwerkzeuge, ist die Verschleißfestigkeit von größter Bedeutung. Durch die gehärtete Oberfläche, die während des Wärmebehandlungsprozesses entsteht, können diese Stangen abrasiven Umgebungen standhalten, was zu einer längeren Lebensdauer und einem geringeren Wartungsaufwand führt. Bestimmte Wärmebehandlungsmethoden wie Aufkohlen oder Nitrieren können die Oberflächenhärte weiter erhöhen, ohne die Zähigkeit des Kernmaterials zu beeinträchtigen. Dadurch entsteht eine harte, verschleißfeste Oberfläche, während die Duktilität der darunter liegenden Struktur erhalten bleibt, was Rundstäbe aus legiertem Baustahl besonders wertvoll für Schwermaschinen und Fertigungsanlagen macht.
Während das Hauptaugenmerk der Wärmebehandlung häufig auf den mechanischen Eigenschaften liegt, können bestimmte Prozesse auch die Korrosionsbeständigkeit verbessern. Bei Techniken wie dem Nitrieren wird Stickstoff in die Stahloberfläche eingebracht und so eine harte, korrosionsbeständige Schicht gebildet. Diese Oberflächenbehandlung erhöht nicht nur die Härte, sondern bietet auch Schutz vor Umwelteinflüssen, die zu Korrosion führen können. Die verbesserte Korrosionsbeständigkeit ist besonders vorteilhaft in Industrien wie der Öl- und Gasindustrie, wo Komponenten rauen, korrosiven Umgebungen ausgesetzt sind. Durch die Optimierung des Wärmebehandlungsprozesses können Hersteller Rundstäbe aus legiertem Baustahl herstellen, die ihre Integrität und Leistung auch unter schwierigen Bedingungen beibehalten.
