Normalisieren

Normalglühen ist eine Wärmebehandlung, die innere Spannungen und Sprödigkeit beseitigt, die beim Walzen, Schmieden oder Zerspanen in Stahl entstanden sind. Das Verfahren besteht darin, den Stahl auf eine Temperatur über seinen oberen kritischen Punkt zu erhitzen, typischerweise 40 bis 60 Grad Celsius über die Austenitumwandlungstemperatur, und ihn dann in ruhender Luft abkühlen zu lassen. Dieser gesteuerte Heiz- und Abkühlzyklus zerlegt die durch mechanische Verformung entstandene gestörte Kristallstruktur und erzeugt eine gleichmäßigere, gleichachsige Kornstruktur.

Der obere kritische Punkt variiert mit dem Kohlenstoffgehalt und der Legierungszusammensetzung. Bei Baustahl (0,1 bis 0,3 Prozent Kohlenstoff) liegt die Normalglühtemperatur bei etwa 870 bis 900 Grad Celsius. Mittelkohlenstoffstähle (0,3 bis 0,6 Prozent Kohlenstoff) werden zwischen 900 und 950 Grad Celsius normalgeglüht. Legierungsstähle erfordern höhere Temperaturen, manchmal über 1000 Grad Celsius. Der Stahl muss bei dieser Temperatur lange genug halten, damit die Wärme in den gesamten Querschnitt eindringt, typischerweise 30 Minuten pro 25 Millimeter Dicke, dann wird er aus dem Ofen genommen und in Umgebungsluft abgekühlt.

Normalgeglühter Stahl zeigt niedrigere Festigkeit, aber deutlich höhere Zähigkeit und Duktilität im Vergleich zu warmgewalztem oder verfestigtem Material. Dieser Kompromiss macht Normalglühen für Bauteile, die weiterbearbeitet werden oder im Betrieb Schlag- oder Vibrationskräfte aushalten müssen, unverzichtbar. Geschmiedete Motorenbauteile, Zahnräder und Konstruktionsteile werden oft vor der Endbearbeitung normalgeglüht. Das Verfahren verfeinert auch die Korngröße, was die Zerspanbarkeit verbessert und den Werkzeugverschleiß nachgelagert reduziert.

Normalglühen im Vergleich zu Glühen

Normalglühen wird häufig mit Vollglühen verwechselt, obwohl sie sich in der Abkühlgeschwindigkeit und den Endeigenschaften unterscheiden. Vollglühen umfasst langsamere Abkühlung, oft im Ofen oder in einem Isoliermaterial, und erzeugt weicheren, duktileren Stahl mit niedrigerer Festigkeit. Die schnellere Luftabkühlung beim Normalglühen ergibt höhere Festigkeit mit akzeptabler Duktilität, was es schneller und praktischer für Produktionsarbeit macht. Keiner der Prozesse fügt Kohlenstoff hinzu oder entfernt ihn; beide ordnen einfach die kristalline Struktur neu, die Verformung durcheinander gebracht hat.

Der Begriff "Normalglühen" in der Metallurgie spiegelt das Ziel wider, das Material nach störender mechanischer Verformung in einen normalen, geordneten Zustand zurückzuversetzen. In der Praxis hängen die spezifische Abkühlgeschwindigkeit und die Endeigenschaften von der Querschnittsgröße, der Materialzusammensetzung und der Umgebungstemperatur sowie der Luftbewegung während der Abkühlung ab. Dickere Querschnitte kühlen langsamer ab und können leicht niedrigere Härte entwickeln. Wind oder aktive Kühlung während der Luftabkühlphase beschleunigt den Prozess und erhöht die Endhärte leicht.