Anlassen - eine allgemeine Definition
Unter Anlassen versteht man ein Verfahren zur gezielten Wärmebehandlung von Werkstoffen, durch das man die Eigenschaften des Werkstoffs beeinflussen kann. Das Verfahren eignet sich besonders gut dazu, Spannungen im Werkstoff abzubauen. Dabei wird gehärteter Stahl umso weicher, je höher er angelassen wird. Gleichzeitig steht dem Verlust an Härte eine höhere Zähigkeit des Materials gegenüber. Typische großtechnische Anwendung findet das Anlassen bei der Verarbeitung von Stählen, von Nichteisenmetallen sowie von Legierungen.
Anlassverfahren in der Stahlverarbeitung
Das Anlassen kann nach dem Härten eines Werkstücks durchgeführt werden. Das Werkstück wird dann auf Temperaturen erwärmt, die unterhalb des Umwandlungspunktes A1 von 723°C liegen. Während des Anlassens oxidiert die Oberfläche des Werkstücks, was sich auch durch typische, Temperatur abhängige Veränderung der Oberflächenfarbe zeigt. Die jeweilige Farbveränderung erlaubt deshalb Rückschlüsse auf die Anlasstemperatur.
Anlassstufen von Stahl
Neben der Anlasstemperatur gehört die Anlassdauer zu den zwei wichtigsten Parametern des Anlassvorgangs. Darüber hinaus beeinflussen das Aufheizen und Abkühlen den Anlasseffekt. Der in der Produktionspraxis für das Anlassen am häufigsten genutzte Temperaturbereich liegt in einem Bereich zwischen 300 °C und 550 °C während eine entsprechend typische Anlassdauer im Bereich von Minuten bis zu Stunden liegt.
Zum Anlassen von Werkstücken eignen sich am besten spezielle Anlassöfen, es kann jedoch auch in leicht beheizbaren Härteöfen erfolgen. Diese verfügen über spezielle Einrichtungen zur Luftumwälzung, welche die schnelle Erwärmung der Werkstücke unterstützen. Darüber hinaus sind Anlassöfen mit einer Absauganlage ausgestattet, welche die beim Erwärmen der Werkstücke entstehende Öldämpfe aus den Öfen entfernt. Das Anlassen kann auch in einem Salzbad mit Salpeter- oder Nitriersalzbad erfolgen.
Anlassstufen bei Stahl
Bei Temperaturen unter 80 °C findet beim Anlassen eine Segregation von Kohlenstoffatomen an Gitterfehlern statt. Es bilden sich Kohlenstoffcluster als Vorstufe von Ausscheidungen von C-Atomen. Bei höheren Temperaturen als 80 °C unterscheidet man grundsätzlich vier Anlassstufen.
Prozessbeispiel: Härten mit Anlassen
Die erste Anlassstufe:
Die erste Anlassstufe findet die Wärmebehandlung zum Anlassen der Werkstücke innerhalb eines Temperaturbereichs von 80 °C bis 200 °C statt.
Bei Stählen mit Anteilen von mehr als 0,2 % C geht Martensit in der ersten Anlassstufe über in α + ε-Carbide. α bezeichnet man auch als kubischen Martensit. Dabei enthält FexC (auch ε-Carbide) weniger Eisen als herkömmliche Carbide (bei 120 °C x=2,4). Bei Stählen mit Anteilen von weniger als 0,2 % C bildet das Material in der ersten Anlassstufe keine ε-Carbide, weil die Kohlenstoffatome energiegünstiger in der Nähe von Versetzungen unterkommen. Außerdem ist das Martensit entweder gar nicht oder nur minimal tetragonal verzerrt, eine Veränderung der kristallinen Struktur tritt deshalb nicht auf.
Die zweite Anlassstufe:
Die zweite Anlassstufe umfasst eine Wärmebehandlung der Werkstücke in einem Temperaturbereich von 200 °C bis 320 °C. Handelt es sich jedoch um das Anlassen niedrig legierter Stähle, liegen die Temperaturen bei 200 bis 375 °C.
In der zweiten Anlassstufe zerfällt der vorhandene Restaustenit und es bilden sich Carbide und Ferritbereiche α‘. Diese unterscheiden sich in ihrer Konzentration von den Gleichgewichtsphasen Fe3C und α. Wird auf der zweiten Anlassstufe zum Beispiel ein Legierungszusatz wie zum Beispiel Chrom verwendet, kann das bei höheren Temperaturen den Zerfall des Restaustenit bewirken.
Die dritte Anlassstufe:
In der dritten Anlassstufe liegt der Temperaturbereich zur Wärmebehandlung der Werkstücke zwischen 320 °C und 520 °C.
In der dritten Anlassstufe stellt sich beim Anlassen das Gleichgewichtsgefüge aus Ferrit und Zementit ein, was eine vergleichsweise stärkere Reduzierung der Härte bewirkt. Überschreiten die Temperaturen 500 °C, nimmt die Einformung und Koagulation der Zementitteilchen zu.
Die vierte Anlassstufe
Die vierte Anlassstufe erfordert die Wärmebehandlung der Werkstücke in einem Temperaturbereich zwischen 450 °C und 550 °C.
Enthält eine Legierungen Chrom, Molybdän, Vanadium oder Wolfram, scheidet das Material in der vierten Anlassstufe Carbide von Legierungselementen als so genannte Sondercarbide aus. Bei besonders feiner Verteilung von Sondercarbiden bestimmter Zusammensetzungen erhöhen sie die Härte des Materials. Diese Härtesteigerungen können das Sekundärhärtemaximum erreichen und die Härte von Martensit übertreffen. Legierungen dieser Art werden üblicherweise als Warmarbeitsstähle bezeichnet.