Wärmebehandlung

Wärmebehandlung

Durch unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren lassen sich die mechanischen Eigenschaften von Al-Gusslegierungen gezielt verbessern. Insbesondere die Werkstoffhärte und innere Spannungen werden durch Wärmebehandlung beeinflusst.

Die BLÖMKER Metallgießerei verfügt über eine umfangreich ausgestattete Abteilung Wärmebehandlung. Somit sind wir in der Lage, sämtliche üblichen Wärmebehandlungsverfahren zur Veredelung unserer Gussprodukte durchzuführen. Die am häufigsten aufgewendeten Verfahren sind das Entspannungsglühen und das Warmaushärten.

Entspannungsglühen

Eigenspannungen in Großstücken entstehen durch schnelles Erstarren von Schmelzen oder durch konstruktiv unvermeidbare Faktoren wie z. B. unterschiedliche Querschnitte und Wanddicken. Die Folge können unerwünschte plastische Formänderungen der Gussstücke sein, die unter Umständen erst bei der spanenden Bearbeitung oder während des Gebrauchs eintreten.

Durch ein mehrstündiges Glühen bei ca. 200–300°C mit langsamem Abkühlen im Glühofen (Entspannungsglühen) können Eigenspannungen vermindert werden. Grundsätzlich sind alle Al-Gusslegierungen entspannungsglühbar.

Bei härtbaren Legierungen muss hier mit erhöhter Sorgfalt vorgegangen werden.

Aushärten

Das wichtigste Wärmebehandlungsverfahren, das Aushärten, ermöglicht sowohl eine Steigerung der 0,2%-Dehngrenze, der Festigkeit als auch der Härte bestimmter Al-Gusslegierungen (siehe Tabelle).
Anders als bei der Kaltverfestigung sind die Einbußen der Dehnung verhältnismäßig klein.

Das bedeutendste Aushärteverfahren ist das Warmaushärten. Warmausgehärtete Legierungen erhalten in ihrer Kurzbezeichnung den Zusatz „wa“ (z. B. AlSi10Mg wa). Zur Warmaushärtung geeignete Legierungen enthalten in der Regel die Legierungselemente Si plus Mg oder Cu plus Ti.

Das Verfahren des Warmaushärtens geschieht in drei Phasen:

Lösungsglühen (mehrstündiges Glühen bei Glühtemperatur)
Abschrecken (rasches Abkühlen in Wasser auf 40–50°C)
Warmauslagern (mehrstündiges Glühen bei ca. 155–170°C)

Durch den Prozess des Warmaushärtens erreicht man, je nach Legierung und Wandstärken Härtewerte von 90–110 KB.

Bei Lösungsglühen werden die aushärtenden Legierungsbestandteile vollständig in Lösung gebracht. Das Abschrecken fixiert diesen Zustand und erst beim Warmauslagern setzt durch langsames Ausscheiden der gelösten Bestandteile eine Zunahme der Festigkeit und Härte ein. Es werden beim Warmauslagern zusätzlich die Eigenspannungen des Gussstückes teilweise abgebaut.

Wärmebehandlungsarten und die erzielten Wirkungen

erzielte Wirkung	Art der Wärmebehandlung	Einsatz der Wärmebehandlung					Bemerkung
		Werkstoffe	Gießverfahren
		Werkstoffe	G-	GZ	GF-	GD-
Festigkeit verbessert	Aushärten	ausgehärte Legierung	X	X	X	–
	– Warmaushärten	AlSi10Mg AlSi10Mg(Cu) AlSi9Mg AlSi7Mg AlSi5Mg AlCu4Ti AlMg3Si	X X X X – X X	X X X X X X X	– – – X – – X	– – – – – – –	Festigkeit verbessert, teilweise auf Kosten der Dehnung; Vorgang ist schnell (dauert Stunden)
	– Kaltaushärten	AlCu4TiMg	X	X	X	–	Vorgang dauert Tage
	– Teilaushärten	AlCu4Ti	X	X	–	–	Dehnung verbessert auf Kosten der Festigkeit gegenüber wa
	– Selbstaushärten	AlSi6Cu4 AlSi9Cu3 AlZn10Si8Mg	(X) (X) X	X X X	– – –	– – X	Geeignet für Guss-Schweißkonstruktionen
	– vereinfachtes Aushärten	aushärtb. Leg. AlSi5Mg AlSi10Mg	– – –	X X X	– – –	X – X	In Dauerformen gegossene Legierungen, insbesondere für Druckguss
Verzug verhindert	Entspannungsglühen	alle	X	X	X	(X)	Eigenspannungen abgebaut
Dimensionale Stabilität	Überhärten, Stabilisieren	aushärtbare Legierungen	X	X	X	(X)	Zeitliche Maßänderung verhindert, elektrische Leitfähigkeit verbessert
Kaltverformbarkeit verbessert	Weichglühen	alle	X	X	X	(X)	Für Kaltverformung (z. B.) Vernieten
Zähigkeit erhöht	Glühen	AlSi12 AlSi11	X X	X X	– –	– –
Chemische Beständigkeit verbessert	Homogenisieren	AlMg10	X	X	–	–	Widerstand gegen Korrosion sowie Festigkeit und Dehnung verbessert