Anlassen

Das Anlassen ist eine Wärmebehandlung, in der ein Werkstoff gezielt erwärmt wird, um seine Eigenschaften zu beeinflussen, insbesondere um Spannungen abzubauen. Großtechnisch wird das Anlassen bei der Verarbeitung von Stählen, Aluminium- und anderen Nichteisenmetallen und Legierungen sowie in der Glasherstellung eingesetzt.

Verfahren in der Stahlverarbeitung

Nach dem Härten oder dem Schweißen von Stahl kann das Werkstück durch Erwärmen auf Temperaturen unterhalb des Umwandlungspunktes A₁ (723 °C) angelassen werden. Dabei werden innere Spannungen abgebaut. Anlassen ist ein Verfahren der Wärmebehandlung.

Gewöhnlich wird Anlassen nach dem Härten angewendet. Gehärteter Stahl wird umso weicher, je höher man ihn anlässt. Dabei verringert sich die Härte und die Zähigkeit steigt. Durch Oxidation der Oberfläche bilden sich Anlassfarben, die zur Beurteilung der Anlasstemperatur herangezogen werden können. Die zwei wichtigsten Parameter des Anlassens sind die Anlasstemperatur und die Anlassdauer. Das Aufheizen und Abkühlen beeinflusst auch den Anlasseffekt. In der Praxis bewegen sich die häufigsten Anlasstemperaturen zwischen 300 und 550 °C; die Anlassdauer kann zwischen Minuten und Stunden dauern. Dabei sind die Anlasstemperaturen und Anlassdauern austauschbar. Ein Anlassen mit kurzer Dauer und hoher Temperatur hat die gleiche Wirkung wie ein lang andauerndes Anlassen mit entsprechend niedriger Temperatur. Diese Austauschbarkeit wird durch den Hollomon-Jaffe-Parameter beschrieben. Formal entspricht er dem Larson-Miller-Parameter, der auch Kriecheffekte beschreibt. Es besteht die Möglichkeit der Restwärmenutzung zum Anlassen (Restwärmenutzung der nach dem Abschrecken aus der Härtetemperatur noch vorhandene gewollten Werkstückkernresttemperatur) oder der völligen Neuerwärmung auf Anlasstemperatur. Das Anlassen erfolgt in speziellen Anlassöfen, die durch eine Luftumwälzung eine schnelle Durchwärmung der Werkstücke bewirken und die über eine Absaugung für entstehende Öldämpfe verfügen. Das Anlassen kann auch in einem Salzbad (Salpeter- oder Nitriersalzbad) oder in einem leicht beheizten Härteofen erfolgen.

Anlassstufen beim Stahl

Anlassfarben für
unlegierten Werkzeugstahl ^[1]

Farbe	Anlass- temperatur
 Weißgelb	200 °C
 Strohgelb	220 °C
 Goldgelb	230 °C
 Gelbbraun	240 °C
 Braunrot	250 °C
 Rot	260 °C
 Purpurrot	270 °C
 Violett	280 °C
 Dunkelblau	290 °C
 Kornblumenblau	300 °C
 Hellblau	320 °C
 Blaugrau	340 °C
 Grau	360 °C

Bei der Stahlverarbeitung sind im Allgemeinen vier Anlassstufen von Bedeutung:

1. Temperaturen unter 80 °C

   Segregation von Kohlenstoffatomen an Gitterfehlern, Kohlenstoffclusterbildung, d.h. Vorstufe von Ausscheidungen von C-Atomen ^[2]

2. Von 80 °C bis 200 °C (1. Anlassstufe)

   Stähle über 0,2 %C.:Martensit geht über in alpha + ε-Carbide. alpha wird auch als kubischer Martensit bezeichnet. ε-Carbide (FexC) enthalten weniger Eisen als herkömmlich Carbide (bei 120 °C x=2,4)^[3]

   Stähle unter 0,2 %C.:Keine Bildung von ε-Carbiden, da die Kohlenstoffatome in der Nähe von Versetzungen energiegünstiger unterkommen. Das Martensit ist nicht oder nur minimal tetragonal verzerrt, d.h. es tritt keine Veränderung der kristallinen Struktur auf.

3. Von 200 °C bis 320 °C (2. Anlassstufe)(bei niedrig legierten Stählen zwischen 200 und 375 °C)

   Der vorhandene Restaustenit zerfällt. Es bilden sich Carbide und Ferritbereiche alpha', die sich hinsichtlich ihrer Konzentration noch von den Gleichgewichtsphasen Fe3C und alpha unterscheiden. Legierungszusätze wie z.B. Chrom können den Zerfall zu höheren Temperaturen verschieben ^[3].

4. Von 320 °C bis 520 °C (3. Anlassstufe)

   Es stellt sich das Gleichgewichtsgefüge aus Zementit und Ferrit ein, verbunden mit einer relativ starken Erniedrigung der Härte ^[3].

5. Temperaturen über 500 °C

   Zunehmende Einformung und Koagulation der Zementitteilchen

6. Temperaturen über 450 bis 550 °C (4. Anlassstufe)(Sondercarbidbildner und oder Mischcarbide)

   Bei Legierungen die Vanadium, Molybdaen, Chrom und Wolfram enthalten, kommt es bei diesen Temperaturen zur Ausscheidung von Sondercarbiden, d.h. Carbide von Legierungselementen. Wenn diese fein genug verteilt sind, und bestimmten Zusammensetzungen entsprechen, können sie zu Härtesteigerungen führen, die sogar die Martensithärte übertreffen (Sekundärhärtemaximum). Solche Legierungen werden allgemein als Warmarbeitsstähle bezeichnet.

Anlassversprödung

Im Zusammenhang mit dem Anlassen werden zwei Versprödungserscheinungen beobachtet ^[4]:

1. "300°C-Versprödung" oder "Blausprödigkeit" (200 °C < T < 400 °C)

   Vermutung: Ausscheidung von C und N auf den Korngrenzen, Alterungserscheinung bei Stählen mit höherem C-Gehalt; Folge: schlechte Kaltverformbarkeit; Vermeiden: T-Bereich meiden oder mit Si legieren.

2. "500°C-Versprödung" oder Anlassversprödung (448,5 °C < T < 530 °C)

   Ursache: Anreicherung der Austenitkorngrenze mit Spurenelementen oder Carbiden; besonders bei Mn-, CrMn- und CrNi-Stählen; Folge: Kerbschlagarbeit wird erniedrigt, Übergangstemperatur im Kerbschlagbiegeversuch steigt an; Vermeiden: Wenn dieser Temperaturbereich der Anlasstemperatur nicht gemieden werden kann, Zulegieren von Mo (bereits deutliche Besserung bei 0,05 - 0,1 %, Effekt bei 0,2 - 0,3 % kaum noch vorhanden) oder W.

Nicht stahlbezogene Verfahren

Bei der Weiterverarbeitung von Walzbarren und Preßbolzen aus Aluminium und seinen Legierungen sowie aus anderen industriell wichtigen Nichteisenmetallen ist das Anlassen auf die optimale Temperatur für Walz-, Zieh- und Pressvorgänge, wie auch zum Gesenkschmieden eine ausgearbeitete Technik, die auch Um- und Rekristallisation des zu bearbeitenden Materials einschließt.

In der Herstellung von Glaswaren wird das Anlassen verwendet, um durch den Abkühl- oder Umformprozess von Glas im Material vorhandene Spannungen abzubauen. Die Glasware wird dabei soweit erwärmt, dass sie noch nicht wieder weich wird, aber die inneren Spannungen sich ausgleichen können. Dann wird die Temperatur langsam gesenkt und das Glas langsam bis unter einen kritischen Punkt abgekühlt. Daraufhin kann es schnell weiter abgekühlt werden. Geschieht diese Behandlung nicht, bricht das Glas verhältnismäßig schnell oder zerspringt spontan bei Temperaturschocks.

Quellen

1. ↑ Ulrich Fischer: Tabellenbuch Metall. 41. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel Nourney, Vollmer, 2001, ISBN 3-8085-1721-2, S. 128B.
2. ↑ Liu Cheng: Phase Transformation in Iron-Based Interstitial Martensites. Doctor thesis, Delft University of Technology, the Netherlands (1990).
3. ↑ ^{a b c} Macherauch, E.: Praktikum in Werkstoffkunde. Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden, 9. Auflage (1990).
4. ↑ Eckstein, H.-J.: Technologie der Wärmebehandlung von Stahl. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 2. Auflage (1977).

Siehe auch

• Härten (Stahl)
• Tempern
• Glühen
• Aushärtung