Glühen | in Wasserstoff-Schutzatmosphäre

Was ist Wasserstoffglühen?

Bei Aalberts surface technologies haben wir die einzigartige Möglichkeit, Teile in einer Wasserstoffatmosphäre zu glühen. Wasserstoff ist ein stark reduzierendes Gas, das besonders bei hohen Temperaturen sehr saubere Oberflächen erzeugt. Reduzierendes Glühen bedeutet, dass Oxide und andere Reaktionsprodukte von der Metalloberfläche entfernt werden.

Wasserstoff-Glühverfahren

Der Prozess kann als klassische Wärmebehandlung in einer Retorte oder einem Kammerofen durchgeführt werden, aber wir können auch ein Wasserstoffglühen in einem Vakuumofen durchführen. Dies ist für einen kommerziellen Wärmebehandler sehr einzigartig und der Prozess kombiniert die Vorteile des klassischen Wärme-Wasserstoff-Glühens und der Verarbeitung in einem Vakuumofen.

Schritt 1: Erholungsglühen

Unter Erholungsglühen versteht man buchstäblich die Wiederherstellung des ursprünglichen Gefüges und damit der mechanischen Eigenschaften.

Kaltverformung, z. B. Biegen, Tiefziehen, Kaltwalzen, verändert das Gefüge des Metalls, was sich z. B. in höherer Härte, höherer Streckgrenze und Zugfestigkeit und geringerer Zähigkeit äußert.

Das Spannungsarmglühen bietet einen begrenzten Erholungsgrad, wobei die höchsten Spannungen abgebaut werden, die Gefügeveränderungen aber bestehen bleiben.

Beim Weichglühen ist die Temperatur höher, wodurch das Gefüge seinen ursprünglichen Zustand mit den entsprechenden mechanischen Eigenschaften annimmt.

Einige Metalllegierungen sind für das Spannungsarmglühen oder das Weichglühen nicht geeignet. Diese Legierungen können jedoch in der Regel lösungsgeglüht werden, wobei sie ihr ursprüngliches Gefüge wiedererlangen.

Das Lösungsglühen bewirkt, dass Ausscheidungen wie intermetallische Partikel wieder in die Matrix zerfallen und das Gefüge in seinen ursprünglichen Ausgangszustand zurückkehrt.

Schritt 2: Rekristallisation

Das Mikrogefüge von Metalllegierungen besteht aus kleinen Kristallen. Diese sind nach dem Schleifen, Polieren und chemischen Ätzen unter dem Lichtmikroskop sichtbar.

Rekristallisation ist die Wiederherstellung der Kristallstruktur (Mikrostruktur) einer Metalllegierung, die durch Kaltverformung verformt wurde, durch Glühen (siehe Erholungsglühen).

Die Rekristallisation hängt vom Grad der plastischen Verformung (Kaltverformung) und der Glühtemperatur ab, außerdem natürlich von der jeweiligen Metalllegierung.

Schritt 3: Kornwachstum

Längeres Glühen bei hoher Temperatur lässt die Kristalle zu größeren Kristallen heranwachsen. Dabei verschwinden Kristalle und verschmelzen mit anderen, größeren Kristallen. Es ist zu beachten, dass Metalllegierungen in unterschiedlichem Maße für Kornwachstum anfällig sind.

Kombination mit Stickstoff- oder Argongas

Wie bereits erwähnt, führt das Glühen unter Wasserstoff zu einer sauberen und glänzenden Oberfläche, indem es mit Oxiden und anderen Substanzen auf der Metalloberfläche reagiert.

Unterhalb von 650°C sind diese Reaktionen mit Sauerstoff in einem Umluftofen instabil und es besteht Explosionsgefahr. Aus diesem Grund wird Wasserstoff oft mit Stickstoff gemischt. Oberhalb von 650 °C verläuft die Reaktion mit Sauerstoff stabil.

Argon ist ein Edelgas, das nicht mit anderen Elementen reagiert und daher als Schutzgas gegen Oxidation bei Wärmebehandlungen bei Temperaturen unter ca. 850°C wirkt. Oberhalb von 850 °C werden die Gase sehr energiereich und beeinträchtigen die innere Isolierung eines Vakuumofens. Aus diesem Grund wird die Wärmebehandlung dann unter Unterdruck oder Hochvakuum durchgeführt. Oberhalb von 850 °C bewirkt das Hochvakuum auch eine Oberflächenreinigung, wenn auch weniger intensiv als unter Wasserstoff.

Geeignete Werkstoffe für die Wasserstoffglühung

Es empfiehlt sich, mit einem Fachmann abzuklären, ob eine Wärmebehandlung unter Wasserstoff im konkreten Fall sinnvoll und notwendig ist. Titanlegierungen sind für die Behandlung mit Wasserstoff nicht geeignet.

Bei bestimmten Stahllegierungen kann Wasserstoff Probleme verursachen.

Anwendungsbereiche

Das Verfahren wird in der Halbleiter- und Elektroindustrie häufig eingesetzt, um die magnetischen Eigenschaften, die so genannte Permeabilität, von Metallteilen zu verbessern. Darüber hinaus ist das Verfahren in der Lage, Oxide oder auch andere Verunreinigungen von der Oberfläche von Metallteilen zu entfernen.

Häufig gestellte Fragen - Wasserstoffglühen

Was macht Wasserstoff mit Stahl?

Im Allgemeinen kann man sagen, dass Wasserstoff eine oberflächenreinigende Wirkung hat. Die Produkte werden sauberer und glänzender. Temperaturbereich bei ca. 880 °C bis 900 °C. Die genauen Behandlungstemperaturen sind für jeden Werkstoff genormt bzw. in Herstellerspezifikationen hinterlegt.