Wie verändert sich Struktur des Gefüges der Probe 42CrMo4 durch die Umwandlungshärtung? Welche Rolle spielt die Abkühlgeschwindigkeit?

https://www.brr.ch/media/CMS/Publikationen/Technische%20Schriftenreihen/05_d.pdf

Das Vergüten Wie bereits beim Randschichthärten besprochen, ist in vielen Stahlteilen die «Glashärte» des Martensits wegen erhöhter Sprödigkeit und damit Bruchempfindlichkeit nicht erwünscht. Optimal wäre eine Kombination aus hoher Härte und gleichzeitig hoher Zähigkeit, die jedoch in keinem Werkstoff realisierbar ist. Beim Stahl lassen sich gute Kompromisse schliessen: neben dem Randschichthärten durch das Vergüten und durch Legieren (besonders ChromNickel-Baustähle). Das Vergüten besteht aus den beiden Stufen Härten und anschliessendes Erwärmen (Anlassen) auf eine Temperatur unterhalb der Umwandlungen, im allgemeinen 400 bis 650°C. Wegen des Härtens ist in den Vergütungsstählen ein Mindestkohlenstoffgehalt von 0,2% erforderlich. Durch das Anlassen werden die im Martensit zwangsweise festgehaltenen C-Atome zunehmend in die Lage versetzt, sich als Zementit auszuscheiden. Deshalb sinken zwar die Zugfestigkeit Rm und Streckgrenze Re des Stahles gegenüber dem gehärteten Zustand ab, besonders die Kerbschlagarbeit Av sowie die Bruchdehnung A und Brucheinschnürung Z nehmen jedoch erheblich stärker zu. Diese Eigenschaftsänderungen beim Anlassen werden für die einzelnen Stahlsorten in Das Vergüten Wie bereits beim Randschichthärten besprochen, ist in vielen Stahlteilen die «Glashärte» des Martensits wegen erhöhter Sprödigkeit und damit Bruchempfindlichkeit nicht erwünscht. Optimal wäre eine Kombination aus hoher Härte und gleichzeitig hoher Zähigkeit, die jedoch in keinem Werkstoff realisierbar ist. Beim Stahl lassen sich gute Kompromisse schliessen: neben dem Randschichthärten durch das Vergüten und durch Legieren (besonders ChromNickel-Baustähle). Das Vergüten besteht aus den beiden Stufen Härten und anschliessendes Erwärmen (Anlassen) auf eine Temperatur unterhalb der Umwandlungen, im allgemeinen 400 bis 650°C. Wegen des Härtens ist in den Vergütungsstählen ein Mindestkohlenstoffgehalt von 0,2% erforderlich. Durch das Anlassen werden die im Martensit zwangsweise festgehaltenen C-Atome zunehmend in die Lage versetzt, sich als Zementit auszuscheiden. Deshalb sinken zwar die Zugfestigkeit Rm und Streckgrenze Re des Stahles gegenüber dem gehärteten Zustand ab, besonders die Kerbschlagarbeit Av sowie die Bruchdehnung A und Brucheinschnürung Z nehmen jedoch erheblich stärker zu. Diese Eigenschaftsänderungen beim Anlassen werden für die einzelnen Stahlsorten in

https://hps.hs-regensburg.de/heh39273/aufsaetze/ztu.pdf

Typische Gefügebilder einer Fe-Fe3C-Legierung bei sehr geringer Abkühlgeschwindigkeit 3) Die besprochene untereutektoidische Legierung entspricht dem oberen rechten Bild. Das Gefüge besteht aus Ferrit (hell) und Perlit (gestreift). Aus dem bisher Gesagten geht hervor, daß man sowohl das Abkühlverhalten als auch die prozentuale Zusammensetzung der Gefügebestandteile mit Hilfe des Fe-Fe3C-Diagrammes bestimmen kann. Warum sind dann ZTU-Schaubilder für die Wärmebehandlung der Stähle so wichtig? Die Antwort auf diese Frage liegt darin, daß das Fe-Fe3C-Diagramm ein Gleichgewichtsdiagramm ist und damit nur für sehr lange Abkühlzeiten zutrifft. Man wartet bei der Aufstellung eines solchen Diagrammes solange bis sich der Gleigewichtszustand eingestellt hat. Somit bleibt die Kinetik der Umwandlungs- und Ausscheidungsvorgänge völlig unbeachtet. In der Praxis der Wärmebehandlung sind die Abkühlzeiten i.a. jedoch viel kürzer, so daß sich der Gleigewichtszustand nicht einstellen kann. Die Kinetik der Umwandlungs- und Ausscheidungsvorgänge bekommt entscheidende Bedeutung. Die Diffusion von Fe und C kann nicht oder nur unvollständig ablaufen. Dadurch kommt es zur Ausbildung von metastabilen Gefügezuständen. Diese gehen aus dem Fe-Fe3C-Diagramm nicht hervor, sind aber aufgrund der Eigenschaften, die sie dem Werkstoff verleihen, von großer technischer Bedeutung

https://www.europa-lehrmittel.de/downloads-leseproben/15414-6/4512.pdf

Vergüten Durchführung: Vergüten besteht aus Härten (Erwärmen, Austenitisieren, Abschrecken) und anschließendem Anlassen (meist oberhalb 550 °C) mit Abschrecken oder langsam Abkühlen (Bild 1). Durch das Anlassen bei wesentlich höheren Temperaturen als beim Härten wird beim Vergüten die Härte des Werkstoffs beträchtlich verringert. Die Festigkeit bleibt aber weitgehend erhalten und die Zähigkeit wird wesentlich verbessert. Vergütet werden dafür besonders geeignete Werkstoffe, die Vergütungsstähle (Seite 40). Die durch Vergüten erreichbaren Festigkeiten betragen bei unlegierten Vergütungsstählen bis zu 1000 N/mm2, bei legierten Vergütungsstählen bis zu 1400 N/mm2. Vergütet werden auf Zug, Stoß und Wechsellast hoch beanspruchte Maschinenteile, wie z.B. Schrauben, Zahnräder und Wellen. Das Vergütungsschaubild. Nach dem Härten ist der Stahl glashart und hochfest, aber spröde und bruchempfindlich, so dass er so nicht verwendbar ist. Durch das nachfolgende Anlassen kann die Glashärte beseitigt werden und je nach Anforderung der Praxis eine gewünschte Kombination der Zugfestigkeit, Streckgrenze und Zähigkeit (Bruchdehnung) erzielt werden. Nie - drige Anlasstemperatur (500 °C) bedeutet hohe Festigkeit und geringe Zähigkeit (härtevergütet). Hohe Anlasstemperatur (650 °C) ergibt geringe Festigkeit und große Zähigkeit (zähvergütet). Welche Anlasstemperatur erforderlich ist, um bei einem Vergütungsstahl die gewünschte Kombination der mechanischen Kennwerte zu erhalten, kann aus dem Vergütungsschaubild des Stahls abgelesen werden (Bild 2). Beispiel: Der Vergütungsstahl 42CrMo4 soll auf eine Streckgrenze von 850 N/mm2 vergütet werden. Aus dem Vergütungsschaubild (Ablesebeispiel in Bild 2) kann abgelesen werden, dass hierzu mit einer Temperatur von 550 °C angelassen werden muss. Die Zugfestigkeit beträgt dann 1120 N/mm2, die Bruchdehnung 14%. Gefügevorgänge beim Vergüten (Bild 3). Nach dem Abschrecken liegt nadeliger Martensit vor ➀. Beim Anlassen zerfällt Martensit in sehr feinverteilte Ferrit- und Zementitnadeln, die sich zwischen dem noch nicht zerfallenen Martensit ausscheiden. Bei 400 °C zerfällt nur ein geringer Martensitanteil ➁, bei 550 °C ist der Zerfall vollständig ➂. Ab 600 °C ballen sich die Zementit - nadeln zu Zementitkörnern zusammen. Bei 700 °C angelassener Stahl besteht vollständig aus Zementitkörnern in einer Ferrit-Grundmasse ➃.