I Wärmebehandlungsrisse
Eigenschaften:
Morphologie: Wärmebehandlungsrisse entstehen häufig in der martensitischen Umwandlungszone, sodass ihre Risse entlang des Kristalls oder durch den Kristall hindurch verlaufen können. Risse können radial, in einzelnen Linien oder als Netz verlaufen.
Lage: Risse entstehen im Allgemeinen an scharfen Ecken des Werkstücks, an plötzlichen Querschnittsänderungen.
Abschnitt: Der Abschnitt eines Abschreckrisses ist normalerweise nicht oxidiert und kann weiß, mattweiß oder hellrot sein (Wasserrost durch Abschrecken).
Ursachen:
Rissbildung tritt auf, wenn die beim Abschrecken erzeugten großen Spannungen größer sind als die Festigkeit des Materials selbst und die Grenze der plastischen Verformung überschreiten.
Dies kann mit Faktoren wie einer zu hohen Abschrecktemperatur oder einer zu schnellen Abkühlung zusammenhängen.
Gründe für Wärmebehandlungsrisse
a. Metallurgische Qualität des Materials:
Metallurgische Probleme wie Schrumpfung und starke Walzfehler können Materialinhomogenitäten verursachen, die das Risiko von Abschreckrissen erhöhen.
Metallurgische Defekte wie makroskopische Entmischung, Entmischung in festen Lösungen, Wasserstoff in festen Lösungen, Schmiede- und Walzfehler, Schlackeneinschluss, ferritisch-perlitische Bänderungsorganisation und karbidische Bänderungsorganisation können allein oder in Verbindung mit makroskopischen oder mikroskopischen inneren Spannungen Abschreckrisse verursachen.
b. Kohlenstoffgehalt des Werkstoffs und Legierungselemente:
Ein erhöhter Kohlenstoffgehalt verringert die Bruchfestigkeit von Martensit und erhöht dadurch die Neigung zu Abschreckrissen.
Bei Legierungselementen wie Mn, Cr, V, Mo usw. erhöht sich mit zunehmendem Gehalt auch die Tendenz zur Bildung von Abschreckrissen.
Element B kann jedoch die Härtbarkeit wirksam verbessern, während die entsprechende Menge an Seltenerdelementen die für die Versetzungsbewegung erforderliche Reibung verringern und so die Neigung zu Sprödbrüchen reduzieren kann.
c. Bedingungen des Abschreckprozesses:
Eine unsachgemäße Kontrolle der Abschreckheizmethode und Heizrate, eine ungleichmäßige Erwärmung und eine zu hohe Abschrecktemperatur können zu Abschreckrissen führen.
Häufige Ursachen sind eine ungeeignete Abschreckkühlmethode, eine zu hohe Abkühlgeschwindigkeit, eine ungleichmäßige Abkühlung sowie die falsche Auswahl des Kühlmediums.
Das Abschrecken vor der Wärmebehandlung wird nicht durchgeführt, die Werkstücke werden nicht richtig behandelt und das Anlassen erfolgt nicht rechtzeitig. Auch kann es zu Abschreckrissen kommen.
d. Größe und Form des Werkstücks:
An den scharfen Ecken und Querschnittsveränderungen des Werkstücks besteht die Gefahr der Bildung von Abschreckrissen, da an diesen Stellen Spannungskonzentrationen auftreten können.
Große Wellenteile neigen zu thermischen Spannungsrissen, wenn sie beim Abschrecken nicht mit abgeschreckt werden.
e. Innere Mängel:
Im Material vorhandene Defekte wie Dampfblasen, Einschlüsse, Haarrisse, weiße Flecken usw. können unter der Einwirkung von Wärmebehandlungsspannungen zu Rissen führen und sich allmählich ausweiten.
f. Martensit-intrinsische Sprödigkeit:
Die inhärente Sprödigkeit von Martensit ist die innere Ursache für Abschreckrisse und seine Kristallstruktur, chemische Zusammensetzung, metallurgische Defekte usw. wirken sich darauf aus.
Abschreckrisse sind das Ergebnis einer Kombination von Faktoren und müssen unter verschiedenen Gesichtspunkten wie Materialauswahl, Prozesssteuerung, Werkstückdesign usw. berücksichtigt und optimiert werden, um das Risiko von Abschreckrissen zu verringern.
Eigenschaften:
Morphologie: Schmiederisse entstehen bei hohen Temperaturen, die Risse sind relativ dick und bestehen im Allgemeinen aus mehreren Streifen, ohne feine Spitze und ohne feine Richtung. Manchmal ist der Riss nicht vollständig entkohlt, sondern halb entkohlt.
Lage: Wird oft in der groben Organisation, Spannungskonzentration oder bei der Entmischung von Legierungselementen erzeugt.
Abschnitt: Der Rissabschnitt kann dunkelbraun sein oder sogar das Aussehen einer Sauerstoffhaut aufweisen. Dies liegt daran, dass sich der Riss beim Schmieden durch Verformung ausdehnt und mit der Luft in Kontakt kommt.
Ursachen:
Rohstoffmängel:
Restschwindung: Unvollständig geschlossene Poren oder Löcher im Rohmaterial können beim Schmiedeprozess zu einer Verringerung der Festigkeit des Materials führen, wodurch es leicht zur Rissbildung kommen kann.
Einschlüsse im Stahl:
Nichtmetallische Einschlüsse, Karbidseigerungen, heterogene Metalleinschlüsse im Rohmaterial können die Kontinuität des Materials schwächen und die Rissbildung fördern.
Unsachgemäßer Schmiedeprozess:
unsachgemäßes Heizen:
Die Erwärmungstemperatur ist zu hoch oder zu niedrig, was zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung im Material führen kann, was wiederum beim Schmieden Risse verursacht.
unsachgemäße Verformung:
Die Verformungsrate ist zu groß, die Plastizität des Stahls reicht nicht aus, um dem Formdruck standzuhalten, was leicht zum Bruch führen kann. Dieser Riss tritt häufig zu Beginn der Schmiedephase auf und dehnt sich schnell aus.
unsachgemäße Kühlung nach dem Schmieden:
Wenn die Abkühlungsgeschwindigkeit zu schnell oder zu langsam ist, kann es zu einer Konzentration innerer Spannungen im Material kommen, die Risse verursachen.
nicht rechtzeitige Wärmebehandlung:
Erfolgt nach dem Schmieden keine rechtzeitige und geeignete Wärmebehandlung, kann es dazu kommen, dass die inneren Spannungen im Material nicht richtig freigesetzt werden, was zu einer erhöhten Rissgefahr führt.
g. unsachgemäße Temperaturkontrolle:
Wenn beim Erhitzen und Abkühlen die Temperatur nicht richtig kontrolliert wird, kann dies zu übermäßigen inneren Spannungen im Material führen und so zu Rissen führen. Wenn beispielsweise beim Abschrecken die Abkühlung zu schnell erfolgt, können Abschreckrisse auftreten.
h. Spannungskonzentration im Material:
Wenn es im Schmiedestück Spannungskonzentrationsbereiche gibt, wie etwa scharfe Ecken und Querschnittsveränderungen, kann es zu Rissen kommen, wenn die Spannung die Belastbarkeit des Materials übersteigt.
