Es ist bekannt, dass dickwandige Edelstahlrohre nach einer Wärmebehandlung bessere Eigenschaften aufweisen und somit den Anforderungen an mechanische Bauteile besser entsprechen. Allerdings können bei der Wärmebehandlung von Metallen Verformungen auftreten. Diese Verformungen beeinträchtigen die Weiterverarbeitung der Bauteile erheblich. Im Folgenden werden die drei Hauptfaktoren für die Verformung dickwandiger Edelstahlrohre bei der Wärmebehandlung erläutert.
1. Faktor des Abschreckmediums
Relevante Praxisstudien haben gezeigt, dass die Wahl des Abschreckmediums bei der Wärmebehandlung den Behandlungserfolg beeinflusst und eng mit dem Auftreten von Materialverformungen zusammenhängt. In der Praxis wirkt sich die Qualität des Abschreckmediums auf die Abschreckwirkung dickwandiger Edelstahlrohre aus und schränkt deren Stabilität stark ein. Darüber hinaus beeinflussen Rührgeschwindigkeit und -methode des Mediums das Material. Bei ungeeigneter Mischmethode steigt die Wahrscheinlichkeit von Materialverformungen.
2. Faktor für die plastische Verformung aufgrund innerer Spannungen
Bei der Wärmebehandlung von Edelstahlrohren führen ungleichmäßige Erwärmung und Abkühlung sowie ungleichmäßige Phasenübergangszeiten zu inneren Spannungen. Unter bestimmten Bedingungen kommt es zu plastischer Verformung aufgrund dieser inneren Spannungen. Während des Erwärmungs- und Abkühlungsprozesses unterscheiden sich die Erwärmungs- und Abkühlgeschwindigkeiten der inneren und äußeren Schichten des Stahlrohrs, was zu unterschiedlichen Temperaturen und damit zu unterschiedlicher Wärmeausdehnung und Kältekontraktion führt. Die daraus resultierende Spannungsverformung wird als thermisch-plastische Verformung bezeichnet. Im Verlauf des Erwärmungs- und Abkühlungsprozesses verändert sich die innere Struktur des dickwandigen Edelstahlrohrs zeitlich und räumlich.
3. Volumenverformungsfaktor
Bei der Wärmebehandlung von geschweißten Edelstahlrohren unterscheiden sich die spezifischen Volumina der verschiedenen Phasenstrukturen. Die Volumen- und Größenänderungen während des Phasenübergangs werden als spezifische Volumenverformung bezeichnet. Diese spezifische Volumenverformung hängt üblicherweise nur vom Kohlenstoff- und Goldgehalt im Austenit, der Menge an freien Karbiden und Ferrit, der Differenz der spezifischen Volumina der Gefügestruktur vor und nach dem Abschrecken sowie der Menge an Restaustenit ab. Generell wird die Volumenverformung durch die Änderung des spezifischen Volumens während des Phasenübergangs verursacht. Martensit hat ein größeres Massenvolumen als die anderen Phasen des Stahls. Beim Übergang dickwandiger Edelstahlrohre von anderen Phasen zu Martensit während der Wärmebehandlung nimmt das Volumen zwangsläufig zu. Austenit hingegen hat ein kleineres Massenvolumen als die anderen Stahlstrukturen. Daher nimmt sein Volumen beim Übergang von anderen Phasen zu Austenit während der Wärmebehandlung ab.
Aus der obigen Einleitung geht hervor, dass die Hauptfaktoren für die Verformung dickwandiger Edelstahlrohre bei der Wärmebehandlung das Abschreckmedium und die Rührgeschwindigkeit, die plastische Verformung durch Eigenspannungen sowie die Volumenverformung sind. Die Verformung während der Wärmebehandlung beeinflusst die Effizienz. Um die Genauigkeit dickwandiger Edelstahlrohre zu gewährleisten, müssen entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, um die Verformung des Werkstücks während der Wärmebehandlung auf ein Minimum zu beschränken.
Veröffentlichungsdatum: 19. Juni 2024