Werfen wir einen Blick auf den spezifischen Glühprozess.
Glühen ist ein Schlüsselprozess in der Metallbearbeitung, bei dem Erhitzen, Halten und Abkühlen zur Verbesserung der Materialstruktur und -eigenschaften (z. B. Spannungsabbau, Erweichung und Kornverfeinerung) eingesetzt werden. Die Glühprozesse variieren je nach Material (z. B. Stahl, Aluminiumlegierung) und Anwendung (z. B. Erweichen und Spannungsabbau nach dem Kaltwalzen). Im Folgenden wird das Rekristallisationsglühen von kaltgewalzten Stahlblechen (insbesondere die SGCC-Substratverarbeitung) als Beispiel verwendet, um eine detaillierte Beschreibung des spezifischen Prozesses zu liefern:
1. Vorbereitung vor dem Glühen
Rohmaterialinspektion: Bestätigen Sie das Material (z. B. kohlenstoffarmer Stahl), die Dicke und den Oberflächenzustand (frei von Öl, Rost usw.) der kaltgewalzten Stahlbleche, um Fehler beim Erhitzen zu vermeiden. Die Materialien werden dann entsprechend dem Produktionsplan in Chargen verarbeitet.
Ofenbeschickung: Laden Sie die kalt{0}gewalzten Stahlbleche (in der Regel Coils oder gestapelte Flachbleche) in einen Durchlaufglühofen oder einen Kastenglühofen. Für die Produktion in großem Maßstab eignen sich Durchlaufglühöfen, bei denen sich die Stahlbleche kontinuierlich auf einer Rollenbahn bewegen. Kastenglühöfen eignen sich für kleine Chargen mit statisch positionierten Werkstücken und erfordern eine gleichmäßige Temperatur im Ofen. Kontrolle der Ofenatmosphäre:
Für leicht oxidierende Materialien wie Weichstahl ist eine Schutzatmosphäre (z. B. eine Stickstoff-Wasserstoff-Mischung mit einem Wasserstoffgehalt von 5–20 %) erforderlich, um eine Oberflächenoxidation des Stahlblechs zu verhindern (und Zunderbildung zu verhindern, die die nachfolgende Verzinkung oder Verarbeitung beeinträchtigen könnte) und um eventuell auf der Oberfläche vorhandene Spurenoxidfilme (FeO zu Fe) zu reduzieren.
Der Taupunkt der Schutzatmosphäre muss streng kontrolliert werden (normalerweise kleiner oder gleich -40 Grad), um zu verhindern, dass Feuchtigkeit eindringt und Oxidation verursacht.
2. Aufheizphase
Steuerung der Heizrate: Die Heizrate sollte basierend auf der Materialstärke und dem Ofentyp eingestellt werden (im Allgemeinen 5–20 Grad/Minute). Vermeiden Sie übermäßige Erwärmung, da diese zu einem großen Temperaturunterschied zwischen der Innen- und Außenseite des Werkstücks führen und thermische Spannungen oder Verformungen verursachen kann (insbesondere bei dicken Blechen).
Erhitzungstemperatur: Erreichen Sie die Rekristallisationstemperatur (ungefähr 650 -720 Grad für Weichstahl, angepasst basierend auf dem Kohlenstoffgehalt). Die Rekristallisationstemperatur ist entscheidend für die Erweichung kaltgewalzter Stahlbleche. Beim Kaltwalzen entstehen durch plastische Verformung zahlreiche Versetzungen (Kaltverfestigung). Beim Erhitzen über die Rekristallisationstemperatur verschwinden diese Versetzungen, es bilden sich neue gleichachsige Körner und das Material erhält seine Plastizität zurück, wodurch seine Härte abnimmt.
Temperaturgleichmäßigkeit: Mehrere Heizgeräte im Ofen (z. B. Strahlungsrohre und Widerstandsdrähte) sorgen für gleichmäßige Temperaturen im gesamten Stahlblech, wobei Abweichungen innerhalb von ±5 Grad kontrolliert werden, um lokale Leistungsschwankungen zu vermeiden.
III. Haltephase
Die Haltezeit richtet sich nach der Dicke des Stahlblechs und der gewünschten Leistung und liegt im Allgemeinen zwischen 1 und 4 Stunden (je dicker das Blech, desto länger die Haltezeit). Ziel ist es, eine vollständige Transformation der inneren Mikrostruktur des Stahlblechs zu ermöglichen:
Die „faserigen Körner“ werden nach dem Kaltwalzen vollständig in „gleichachsige rekristallisierte Körner“ umgewandelt, wodurch eine Kaltverfestigung entfällt;
Ermöglicht eine gleichmäßige Diffusion von Elementen wie Kohlenstoff und Stickstoff über die Korngrenzen hinweg und reduziert so innere Spannungen.
Aufrechterhaltung der Atmosphäre: Während der Haltephase wird kontinuierlich eine Schutzatmosphäre eingeführt, um den Überdruck im Ofen aufrechtzuerhalten (das Eindringen von Luft zu verhindern) und eine Oberfläche ohne Oxidation zu gewährleisten. IV. Abkühlphase
Kühlmethode: Die Kühlrate wird basierend auf dem Glühzweck ausgewählt. Beim Rekristallisationsglühen wird typischerweise eine langsame Abkühlung (Ofenkühlung oder kontrollierte Abkühlung) eingesetzt, um eine schnelle Abkühlung zu vermeiden, die neue Spannungen oder Strukturfehler (z. B. martensitische Umwandlung) verursachen könnte.
In Durchlaufglühöfen wird die Stahlplatte schrittweise durch Wasser- oder Luftkühlabschnitte mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 5–10 Grad pro Minute abgekühlt.
Kastenglühöfen können bei ausgeschalteter Heizvorrichtung aufgeheizt werden, sodass das Werkstück im Ofen auf natürliche Weise auf unter 200 Grad abkühlen kann, bevor es entnommen wird.
Endkühltemperatur: Das Werkstück muss vor der Entnahme aus dem Ofen auf unter 200 Grad (normalerweise weniger als oder gleich 150 Grad) abgekühlt werden, um eine Oxidation zu verhindern, die durch hohe Temperaturen bei Kontakt mit Luft verursacht wird.
V. Post-Glühbehandlung
Leistungsprüfung: Proben von Stahlplatten werden auf Härte (z. B. Vickers-Härte HV) und Dehnung (z. B. δ5) getestet, um zu bestätigen, ob die Erweichungsanforderungen erfüllt sind (z. B. beträgt die Härte von kaltgewalztem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt etwa 150 HV, die nach dem Glühen auf 80–100 HV reduziert wird, während die Dehnung von 20 % auf mehr ansteigt 30 %). Oberflächeninspektion: Beobachten Sie die Oberfläche auf Mängel wie Oxidationsverfärbungen und Lochfraß, um die Wirksamkeit der Schutzatmosphäre sicherzustellen.
Weiterverarbeitung: Geglühte Stahlbleche können direkt dem nächsten Prozess (z. B. Verzinken oder Stanzen) zugeführt werden. In diesem Stadium weist das Material eine hervorragende Plastizität und geringe Spannung auf, wodurch es bei der Verarbeitung weniger anfällig für Risse ist.
Wichtige Punkte: Abstimmung von Temperatur und Zeit: Eine unzureichende Temperatur oder eine zu kurze Haltezeit verhindern die Rekristallisation und führen zu einem harten und spröden Material. Zu hohe Temperaturen oder längere Haltezeiten führen zu groben Körnern und verminderter Leistung.
Atmosphärenkontrolle: Die Reinheit und der Taupunkt der Schutzatmosphäre sind entscheidend für die Verhinderung von Oxidation, insbesondere bei Stahlblechen, die anschließend verzinkt werden (z. B. SGCC-Substrate). Oberflächenoxidation kann zu einer schlechten Zinkhaftung führen.
Die Prozesse für verschiedene Glüharten (z. B. Spannungsarmglühen und Sphäroidglühen) variieren geringfügig, aber das Kernprinzip dreht sich um die Steuerung der Parameter in den drei Phasen „Erhitzen - Halten - Abkühlen“, um die Zielleistung zu erreichen.