Fünf Arten von Glühverfahren bei Stahlrohren

1. Vollständig geglüht
Verfahren: Den Stahl auf 20~30℃ über Ac3 erhitzen, dann langsam (im Ofen) abkühlen lassen, nachdem er einige Zeit gehalten wurde, um eine Wärmebehandlung (vollständige Austenitisierung) nahe an der Gleichgewichtsstruktur zu erreichen.
Vollständiges Glühen wird hauptsächlich für übereutektoide Stähle (Wassergehalt = 0,3–0,6 %) angewendet, im Allgemeinen für Guss-, Schmiede- und warmgewalzte Profile aus mittelgekohltem Stahl sowie niedrig- und mittelgekohltem legiertem Stahl. Manchmal wird es auch für deren Schweißteile eingesetzt. Niedriggekohlter Stahl weist nach dem vollständigen Glühen eine geringe Härte auf, was die Zerspanbarkeit beeinträchtigt. Wird übereutektoider Stahl in den Austenitzustand oberhalb der Akcm-Temperatur erhitzt, langsam abgekühlt und geglüht, scheidet sich Fe₃C₂ netzartig entlang der Korngrenzen ab. Dies erhöht die Festigkeit, Härte und Plastizität des Stahls. Gleichzeitig sinkt die Zähigkeit deutlich, wodurch die abschließende Wärmebehandlung beeinträchtigt werden kann.
Ziel: Kornfeinung, gleichmäßiges Gefüge, Abbau von Eigenspannungen, Reduzierung der Härte und Verbesserung der Bearbeitbarkeit des Stahls. Das Gefüge von übereutektoidem Stahl nach vollständiger Glühung ist F+P.

2. Isothermes Glühen
Das Glühen ist zeitaufwendig, insbesondere bei legierten Stählen, die bei unterkühlter Austenitisierung relativ stabil sind. Wird der austenitisierte Stahl schnell auf eine Temperatur knapp unterhalb der isothermen Ar1-Temperatur abgekühlt, wandelt sich die Austenitisierungsphase (A) in die P-Phase um. Anschließend erfolgt die Abkühlung an der Luft auf Raumtemperatur, wodurch sich die Glühzeit deutlich verkürzen lässt. Dieses Glühverfahren wird als isothermes Glühen bezeichnet.
Verfahren: Der Stahl wird auf eine Temperatur oberhalb von Ac3 (oder Ac1) erhitzt. Nach einer geeigneten Haltezeit wird er rasch auf eine bestimmte Temperatur in der Perlitzone abgekühlt und isotherm gehalten, um Austenit in Perlit umzuwandeln. Anschließend erfolgt die Abkühlung an der Luft auf Raumtemperatur. Dies ist der Wärmebehandlungsprozess.
Zweck: Ähnlich wie beim vollständigen Tempern ist die Transformation leichter zu kontrollieren.
Geeignet für relativ stabile Stähle wie hochkohlenstoffhaltige Stähle, legierte Werkzeugstähle und hochlegierte Stähle. Isothermes Glühen trägt ebenfalls zu einem gleichmäßigen Gefüge und einheitlichen Eigenschaften bei. Es ist jedoch nicht geeignet für großformatige Stahlbauteile und große Chargen, da es schwierig ist, im Inneren des Werkstücks oder der Werkstückcharge die isotherme Temperatur zu erreichen.

3. Unvollständiges Glühen
Verfahren: Der Stahl wird auf Ac1~Ac3 (übereutektoider Stahl) oder Ac1~Accm (übereutektoider Stahl) erhitzt und dann langsam abgekühlt, um eine Wärmebehandlung nahe an der Gleichgewichtsstruktur zu erreichen.
Das Kugelglühen wird hauptsächlich bei übereutektoidem Stahl angewendet, um eine sphärische Perlitstruktur zu erzielen, die innere Spannungen abbaut, die Härte reduziert und die Bearbeitbarkeit verbessert. Es handelt sich dabei um eine Art unvollständiges Glühen.

4. Sphäroidisierendes Glühen
Ein Wärmebehandlungsverfahren zur Umwandlung von Kugelkarbiden in Stahl zur Gewinnung von körnigem Perlit.
Verfahren: Erhitzen auf eine Temperatur von 20–30 °C über Ac1, wobei die Haltezeit nicht zu lang sein sollte (üblicherweise 2–4 h). Die Abkühlung erfolgt üblicherweise im Ofen oder durch längeres isothermes Halten bei etwa 20 °C unterhalb von Ar1.
Hauptsächlich verwendet für eutektoiden und übereutektoiden Stahl, wie z. B. Kohlenstoff-Werkzeugstahl, legierten Werkzeugstahl, Wälzlagerstahl usw. Nach dem Walzen und Schmieden besteht das luftgekühlte Gefüge von übereutektoidem Stahl aus Lamellenperlit und Netzwerkzementit. Dieses Gefüge ist hart und spröde und daher nicht nur schwer zu schneiden, sondern neigt auch beim anschließenden Abschrecken zu Verformung und Rissbildung. Durch Kugelglühen wird kugelförmiger Perlit erzeugt. Im kugelförmigen Perlit liegt der Zementit als feine, kugelförmige Partikel vor, die in der Ferritmatrix verteilt sind. Im Vergleich zu Lamellenperlit weist kugelförmiger Perlit nicht nur eine geringere Härte und bessere Schneidbarkeit auf, sondern die Austenitkörner neigen beim Abschrecken und Erwärmen auch weniger zur Grobkörnigkeit, und die Verformungs- und Rissneigung beim Abkühlen ist geringer. Enthält der übereutektoide Stahl Netzwerkzementit, muss dieser vor dem Kugelglühen durch Normalglühen entfernt werden, um ein normales Kugelglühen zu gewährleisten.
Zweck: Reduzierung der Härte, Erzielung einer gleichmäßigen Struktur, Verbesserung der Bearbeitbarkeit und Vorbereitung des Gefüges für das Abschrecken. Es gibt viele Verfahren zum Kugelglühen, im Wesentlichen folgende:
a) Einmaliges Kugelglühen: Der Stahl wird auf 20–30 °C über Ac1 erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und anschließend im Ofen langsam abgekühlt. Das Ausgangsgefüge vor dem Glühen muss aus feinlamellenförmigem Perlit bestehen; Zementitnetzwerke sind nicht zulässig.
b) Isothermes Kugelglühen: Nach dem Erhitzen und Halten des Stahls wird dieser im Ofen isotherm auf eine Temperatur etwas unterhalb von Ar1 abgekühlt (üblicherweise 10–30 °C unterhalb von Ar1). Nach Abschluss der isothermen Glühung wird der Ofen langsam auf ca. 500 °C abgekühlt und anschließend an der Luft abgekühlt. Dieses Verfahren zeichnet sich durch kurze Zykluszeiten, gleichmäßige Kugelglühung und einfache Qualitätskontrolle aus.
c) Hin- und hergehendes Kugelglühen.

5. Diffusionsglühen (Homogenisierungsglühen)
Verfahren: Ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem Stahlblöcke, Gussstücke oder Schmiedeknüppel lange Zeit auf eine Temperatur knapp unterhalb der Solidustemperatur erhitzt und anschließend langsam abgekühlt werden, um eine ungleichmäßige chemische Zusammensetzung zu beseitigen.
Ziel: Dendritensegregation und regionale Entmischung während der Erstarrung des Blocks verhindern und Zusammensetzung und Struktur homogenisieren.
Die Heiztemperatur beim Diffusionsglühen ist sehr hoch und liegt üblicherweise 100–200 °C über Ac3 oder Accm. Die genaue Temperatur hängt vom Grad der Entmischung und der Stahlsorte ab. Die Haltezeit beträgt in der Regel 10–15 Stunden. Nach dem Diffusionsglühen ist eine vollständige Glüh- und Normalisierungsbehandlung erforderlich, um das Gefüge zu verfeinern. Das Verfahren wird bei einigen hochwertigen legierten Stählen sowie bei legierten Stahlgussteilen und Stahlblöcken mit starker Entmischung angewendet.