Anlassen

Das abgeschreckte Martensitgefüge ist zwar sehr hart, besitzt jedoch eine viel zu große Sprödigkeit um es für die meisten Anwendungsfälle gebrauchen zu können. Um dem Stahl einen Teil seiner Zähigkeit wiederzugeben, wird dieser deshalb nochmals erwärmt. Dabei bleibt die Temperatur allerdings unterhalb der GSK-Linie, d.h. es wird nicht mehr über die Umwandlungslinie hinaus bis ins Austenitgebiet erwärmt! Dieses Wiedererwärmen auf relativ moderate Temperaturen wird auch als Anlassen bezeichnet.

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Abbildung: Temperaturverlauf beim Härten bzw. Vergüten

Durch die erhöhten Temperaturen beim Anlassen können die im tetragonalen Martensit zwangsgelösten Kohlenstoffatome teilweise wieder ausdiffundieren. Dementsprechend geht mit der Rückbildung des tetragonalen Martensits auch die Gitterverzerrung teilweise zurück. Hierdurch sinken zwar die Härte und die Festigkeit wieder leicht, der Stahl gewinnt jedoch maßgeblich an Zähigkeit! Auch wenn die Härte- und Festigkeitswerte nach dem Anlassen wieder mehr oder weniger stark zurückgegangen sind, so liegen sie dennoch deutlich höher im Vergleich zum Ausgangsgefüge (Perlitgefüge) vor dem Abschrecken. Nach dem Anlassen wird Stahl in der Regel langsam an Luft abgekühlt.

Das abgebildete Gefügebild zeigt einen Stahl C45 nach einem einstündigen Anlassen bei 450 °C und anschließendem Abkühlen an Luft. Die nadelförmige Martensitstruktur ist nicht mehr so ausgeprägt im Vergleich zum gehärteten Zustand direkt nach dem Abschrecken.

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Abbildung: Gefüge eines angelassenen Stahls (C45)

Beachte, dass es sich beim Martensitgefüge nach dem Abschrecken letztlich um einen Ungleichgewichtszustand handelt, da dem Gefüge das Einstellen des thermodynamischen Gleichgewichts durch die rasche Abkühlung verwehrt wurde. Durch ein nachträgliches Erwärmen kann dem Gefüge allerdings wieder Zeit gegeben werden, sich in Richtung thermodynamisches Gleichgewicht zu entwickeln. Dies geht dementsprechend mit dem Ausdiffundieren des Kohlenstoffs aus dem Martensitgitter einher.

Je nachdem bei welcher Temperatur und wie lange angelassen wird, können die Eigenschaftswerte wie Härte, Festigkeit und Zähigkeit gezielt gesteuert werden. Aus entsprechenden Anlassschaubildern können die notwendigen Temperaturen für bestimmte Eigenschaftswerte abgelesen werden. Grundsätzlich gilt dabei: Je höher die Anlasstemperatur und umso länger die Anlassdauer, desto größer der Zähigkeitsgewinn. Entsprechend sinken allerdings die Härtewerte wieder. Hierdurch ergeben sich grundsätzlich zwei unterschiedliche Möglichkeiten der Prozessführung, je nachdem welche zu erzielende Werkstoffeigenschaft im Vordergrund steht.

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Abbildung: Anlassschaubild von C45

Soll der Stahl sehr hart und verschleißfest sein, so ist eine große Härte unerlässlich. Der Stahl wird entsprechend bei relativ niedrigeren Temperaturen angelassen. Man spricht in der Prozessführung folglich vom sogenannten Härten. Der Stahl wird als gehärteter Stahl bezeichnet.

Steht hingegen das Erzielen einer großen Festigkeit bei gleichzeitig hoher Zähigkeit im Vordergrund, so werden die Anlasstemperaturen entsprechend höher gewählt. Diese Prozessführung wird dann als Vergüten bezeichnet, der Stahl entsprechend vergüteter Stahl genannt.

Zusammenfassend kann also festgehalten werden, dass sich das Härten und Vergüten lediglich in den Anlasstemperaturen unterscheiden. Während beim Härten niedrigere Anlasstemperaturen gewählt werden (oder das Anlassen wie im Falle des Oberflächenhärtens sogar komplett entfallen kann), wird das Vergüten bei höheren Anlasstemperaturen durchgeführt.