Diffusionsglühen

Das Diffusionsglühen oder Homogenisieren zielt darauf ab, Konzentrationsunterschiede bzw. Gefügeheterogenitäten im Bauteil zu beseitigen. Dabei werden zonenförmige (z. B. lokale Härtungszonen), anisotrope (z. B. Gefügezeiligkeit ferritisch-perlitischer Stähle) und isotrope Heterogenitäten (z. B. gleichmäßig im gesamten Gefüge verteilte Mikroseigerungen) unterschieden. Diese Konzentrationsunterschiede entstehen bei einer technischen Erstarrung immer, da der thermodynamische Gleichgewichtszustand beim Übergang flüssig/fest praktisch nicht erreicht wird. Ein vollständiges Beseitigen solcher Gefügebereiche ist nur durch ein Erwärmen des Werkstoffes auf Temperaturen möglich, bei denen die Entmischung der Legierungs- u. Begleitelemente des Stahls ausgleichen werden kann. Da die Beweglichkeit der Atome umso größer ist, je höher die Temperatur ist, findet das Diffusionsglühen bei Temperaturen im Bereich 1.000 - 1.300°C statt. Für die Festlegung der Technologie müssen der Ausgangsseigerungsgrad, der Primärzeilenabstand, das Diffusionsvermögen der geseigerten Elemente und der zugelassene Restseigerungsgrad berücksichtigt werden. Ungünstige Bedingungen erfordern ggf. sehr lange Glühzeiten. Die löslichen Gefügebestandteile diffundieren in das Korninnere, während unlösliche Phasen, wie Carbide, Nitride oder Oxide in eine rundliche Form (Koagulation) überführt werden. Diffusionsglühen kann aus folgenden Gründen erforderlich sein:

• Beseitigung von Werkstoff versprödenden Phasen an den Korngrenzen (Vorbehandlung des Vergütens)
• Veränderung der Morphologie unlöslicher Gefügebestandteile (Karbide, Nitride, Oxide), welche die Werkstoffeigenschaften negativ beeinflussen können
• Ausgleich lokaler Unterschiede der chemischen Zusammensetzung (Kristallseigerungen)

Durch die Homogenisierung nehmen sowohl Zugfestigkeit, als auch Bruchdehnung und Brucheinschnürung im Vergleich zum ungeglühten Zustand zu. Kornwachstum und, bei langer Glühung in normaler Ofenatmosphäre, erheblicher Materialverlust durch Verzundern gehören zu den unerwünschten aber nicht vermeidbaren Begleiterscheinungen des Diffusionsglühens. Falls notwendig kann im Anschluss zur Kornfeinung einmalig oder mehrfach normalgeglüht werden. Diffusionsglühen wird meist nur bei hoch beanspruchten Stahlgussteilen oder schwer zu homogenisierenden Stählen, wie hochlegierten Werkzeugstählen, angewendet. In der Regel werden abgegossene oder warmumgeformte Stahlblöcke diffusionsgeglüht, um in nachfolgenden Bearbeitungsschritten Verzunderung, Randentkohlung oder Grobkornbildung wieder beseitigen zu können. Durch das Diffusionsglühen lassen sich nur Kristallseigerungen und Konzentrationsunterschiede von direkt benachbarten Gefügebestandteilen ausgleichen. Dagegen ist die Beseitigung von Block- oder Schwerkraftseigerungen aufgrund der großen Diffusionswege in wirtschaftlich tragbarer Zeit nicht möglich.

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