1. Kernmechanismus des Spannungsarmglühens für SPA-H-Stahl
Die Atomdiffusion wird leicht verstärkt, wodurch sich Versetzungen (die Quelle der Eigenspannung) neu anordnen und innere Spannungen beseitigen können.
Die Ferrit- und Perlitphasen bleiben stabil. -Es kommt zu keiner Kornvergröberung, Phasenumwandlung oder Karbidausfällung.
Der Prozess baut nur Spannungen ab, rekristallisiert den Stahl nicht (die Rekristallisation erfordert Temperaturen über 700 Grad für SPA-H).
2. Spezifische Auswirkungen auf wichtige mechanische Eigenschaften
| Mechanisches Eigentum | Veränderung nach Spannungsarmglühen | Mechanismus |
|---|---|---|
| Reststress | Um 60–80 % reduziert | Durch Versetzungsumlagerung und Spannungsrelaxation bei 550–620 Grad werden thermische/mechanische Restspannungen durch Warmumformung (z. B. Schweißen, Biegen, Stanzen) beseitigt. |
| Streckgrenze und Zugfestigkeit | Leichter Rückgang (weniger als oder gleich 3–5 %) | Eine geringfügige Versetzungsvernichtung verringert den Kaltverfestigungseffekt des Stahls, die Änderung ist jedoch für technische Anwendungen vernachlässigbar. Die Streckgrenze bei Raumtemperatur bleibt größer oder gleich 345 MPa (gemäß JIS G 3115). |
| Duktilität (Dehnung) | Leichter Anstieg (1–2 %) | Durch die Beseitigung der Restspannung wird das Risiko einer Rissbildung verringert, sodass sich der Stahl vor dem Bruch gleichmäßiger verformen kann. Die Dehnung steigt typischerweise von ~22 % auf 23–24 %. |
| Schlagzähigkeit bei niedrigen-Temperaturen | Deutliche Verbesserung (10–15 %) | Eigenspannung ist ein wesentlicher Auslöser für Sprödbruch bei niedrigen Temperaturen (-20 Grad bis -40 Grad). Durch das Glühen wird diese Spannung beseitigt, wodurch die absorbierte Energie der Charpy-V-Kerbe von größer oder gleich 27 J auf größer oder gleich 30–31 J erhöht wird. |
| Härte | Leichter Rückgang (weniger als oder gleich 2–3 HBS) | Korreliert mit dem geringfügigen Rückgang der Festigkeit- bleibt die Härte im Bereich von 180–220 HBS, was für die Anwendungsszenarien von SPA-H akzeptabel ist. |
| Korrosionsbeständigkeit (Patinabildung) | Keine negativen Auswirkungen; leichte Verbesserung der Gleichmäßigkeit | Durch die Eliminierung von Eigenspannungen wird eine lokalisierte Spannungsrisskorrosion vermieden, wodurch sichergestellt wird, dass sich die Patinaschicht gleichmäßig auf der Stahloberfläche bildet (keine bevorzugte Korrosion an Spannungskonzentrationspunkten). |
3. Wichtige Einschränkungen: Was das Tempern NICHT bewirkt
Erhöht die Kraft nicht: Im Gegensatz zum Abschrecken oder Anlassen erhöht das Spannungsarmglühen die Streckgrenze/Zugfestigkeit nicht. -Wenn eine höhere Festigkeit erforderlich ist, sind andere Prozesse (z. B. kontrolliertes Walzen) erforderlich.
Vergröbert die Körner nicht: Eine niedrige Glühtemperatur verhindert das Kornwachstum, sodass die Zähigkeit des Stahls stabil bleibt.
Reduziert nicht die Witterungsbeständigkeit: Die Legierungselemente (Cu, Cr, Ni), die die Patinabildung vorantreiben, bleiben gleichmäßig verteilt, sodass die Kernkorrosionsbeständigkeit des Stahls erhalten bleibt.
4. Technische Implikationen
Fürkritische Strukturkomponenten(z. B. tragende Schweißverbindungen, tief{{3}geprägte 3D-Schilder, Anwendungen im kalten{5}}Bereich) überwiegen die Verbesserung der Zähigkeit und die Spannungsreduzierung den geringfügigen Festigkeitsverlust bei weitem. Glühen wird dringend empfohlen, um langfristige Verformungen oder Sprödbrüche zu verhindern.
Fürnicht-kritische dekorative Komponenten(z. B. flache Tafeln, flach-gebogene Schilder) sind die mechanischen Eigenschaftenänderungen minimal, sodass das Glühen übersprungen werden kann, um Produktionskosten zu sparen.
