Nach dem Gießen, Entsanden und Reinigen leiden Gussteile häufig unter inneren Spannungen, ungleichmäßiger Mikrostruktur und grober Körnung. Direkter Gebrauch kann leicht zu Verformungen, Rissen oder mangelhaften mechanischen Eigenschaften führen.
Zu den Wärmebehandlungsprozessen gehört die Steuerung des Erhitzens, Haltens und Abkühlens von Gussteilen, um deren innere Struktur zu verbessern, Eigenspannungen zu beseitigen und mechanische Eigenschaften wie Härte, Festigkeit und Zähigkeit zu verbessern, um den Anforderungen verschiedener Arbeitsbedingungen gerecht zu werden.
Je nach Materialtyp und Anwendungsanforderungen umfassen gängige Wärmebehandlungsmethoden für Gussteile Glühen, Normalisieren, Abschrecken und Anlassen, Alterungsbehandlung sowie Abschrecken und Anlassen.
Beim Glühen wird das Gussstück auf eine geeignete Temperatur erhitzt und für eine bestimmte Zeit gehalten, gefolgt von einem langsamen Abkühlen im Ofen. Dadurch werden Gussspannungen effektiv beseitigt, die Körner verfeinert und die Plastizität und Zähigkeit des Gussstücks verbessert, was die anschließende Bearbeitung erleichtert.
Beim Normalisieren erfolgt das Erhitzen und anschließende Abkühlen an der Luft, was zu einer schnelleren Abkühlgeschwindigkeit und einer verbesserten Festigkeit und Härte führt. Es eignet sich für gewöhnliche Gussteile mit bestimmten Anforderungen an die strukturelle Festigkeit.
Bei hochfesten Gussstahlsorten (z. B. 42CrMo, ZG35CrMo, ZG40Cr) werden in der Regel Abschrecken und Anlassen - gefolgt von Hochtemperaturanlassen - verwendet, um eine angelassene Sorbitstruktur zu erhalten, die Festigkeit und Zähigkeit in Einklang bringt. Bei Gussteilen aus martensitischem Edelstahl (z. B. 410, 420, 440C) werden in ähnlicher Weise Abschrecken und Anlassen angewendet, um gute umfassende mechanische Eigenschaften zu erhalten.
Bei austenitischen Edelstählen (z. B. 304, 316, 304L, 316L) wird häufig eine Lösungsbehandlung eingesetzt. Die Gussteile werden auf 1010–1150 Grad erhitzt und dann schnell mit Wasser abgeschreckt, wodurch sich die Karbide vollständig in der Austenitmatrix auflösen und dadurch eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und gute Duktilität erreicht werden.
Bei Präzisionsgussteilen, die im Feingussverfahren hergestellt werden, wird häufig eine Alterungsbehandlung durchgeführt, die ein längeres Halten bei relativ niedrigen Temperaturen umfasst, um die Gussstückabmessungen zu stabilisieren und Verformungen während der anschließenden Bearbeitung oder Verwendung zu verhindern.
Dieses Verfahren eignet sich besonders für hochpräzise-Komponenten wie Ventilkörper, Pumpenkörper und Hydraulikarmaturen.
Die Wirksamkeit der Wärmebehandlung des Gussteils hängt eng mit der Heiztemperatur, der Heizrate, der Haltezeit und der Kühlmethode zusammen.
Eine zu hohe Temperatur kann leicht zu einer Überhitzung und einem Verbrennen des Gussstücks führen, wohingegen eine unzureichende Temperatur nicht zur gewünschten Verbesserung der Mikrostruktur führt. Schnelle Erwärmungs- oder Abkühlungsraten können neue Spannungen erzeugen oder sogar zu Rissen führen.
Darüber hinaus unterscheiden sich die Parameter des Wärmebehandlungsprozesses bei Gussteilen aus unterschiedlichen Materialien (Gusseisen, Stahlguss, Edelstahl, Aluminiumlegierungen usw.) erheblich und müssen streng nach Materialstandards und Produktdesignanforderungen umgesetzt werden.
Ein ordnungsgemäßer Wärmebehandlungsprozess kann nicht nur strukturelle Mängel beheben, die während des Gussprozesses entstanden sind, sondern auch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Gussteilen erheblich verbessern. Es ist ein unverzichtbarer wichtiger Nachbearbeitungsschritt in Prozessen wie Präzisionsguss, Harzsandguss und Feinguss.
