Wärmebehandlung & Lieferzustand
Zwei Stücke Grade 5 mit identischer Analyse können sich in der Festigkeit um 15–20 % unterscheiden — und in der Bruchzähigkeit deutlich mehr — allein aufgrund der Wärmebehandlung. Der Lieferzustand ist keine Fußnote der Bestellung, sondern Teil der Werkstoffspezifikation. Eine Bestellung ohne ihn ist unvollständig.
Diese Seite erklärt die Zustände, zwischen denen Sie wählen.
Die Zustände
| Zustand | Wirkung | Typisch spezifiziert für |
|---|---|---|
| Weichgeglüht (mill annealed) | Standard-Lieferzustand. Ausgewogene Festigkeit und Duktilität, gute Umformbarkeit | Allgemeiner Apparatebau, chemische Prozessausrüstung, die meiste Lagerware |
| Lösungsgeglüht & ausgelagert (STA) | Lösungsglühen mit anschließender Auslagerung. Höchste Festigkeit bei Alpha-Beta-Legierungen | Ti-6Al-4V Struktur- und Luftfahrtteile, bei denen die Festigkeit maßgebend ist |
| Beta-geglüht | Glühen oberhalb der Beta-Transus. Höhere Bruchzähigkeit und besseres Rissfortschrittsverhalten, geringere Duktilität | Schadenstolerante Luftfahrtanwendungen |
| Spannungsarm geglüht | Unterkritisches Halten zum Abbau von Eigenspannungen ohne Gefügeänderung | Nach Zerspanung, Schweißen oder Umformen, um Verzug im Betrieb zu vermeiden |
| Rekristallisationsgeglüht | Gröberes rekristallisiertes Gefüge | Wo Zähigkeit und Kriechverhalten wichtiger sind als Zugfestigkeit |
Reintitan-Sorten (1, 2, 3, 4) werden geglüht geliefert und sind nicht durch Wärmebehandlung härtbar; ihre Eigenschaften ändert man über Kaltverfestigung und Glühen, nicht über Lösungsglühen.
Was der Lieferzustand verändert
- Mechanische Eigenschaften. Die Werte im Zeugnis sind die Werte dieses Zustands. Eine Mindestzugfestigkeit für Ti-6Al-4V ohne Zustandsangabe bedeutet nichts.
- Zerspanbarkeit. STA-Material ist härter und abrasiver als geglühtes. Wer bis zum Fertigteil zerspant, spürt den Zustand in Taktzeit und Werkzeugkosten, nicht nur im Datenblatt.
- Umformbarkeit. Biegen und Umformen erfolgen im geglühten Zustand. STA-Material umformen zu wollen, ist ein zuverlässiger Weg zum Riss.
- Schweißeignung und Verhalten nach dem Schweißen. Schweißen stört den Zustand lokal; ob eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen nötig ist, hängt von Legierung, Regelwerk und Betriebsbeanspruchung ab.
Wird das Teil stark zerspant oder geschweißt, ist die Reihenfolge entscheidend: Wärmebehandlung vor oder nach der Bearbeitung verändert sowohl Verzug als auch Endeigenschaften. Nennen Sie uns den Ablauf — wir weisen auf Konflikte hin, falls es welche gibt.
Atmosphäre und Oberfläche
Titan nimmt bei Temperatur Sauerstoff und Stickstoff auf. Daraus folgen zwei Dinge:
- Behandlung an Luft oder in nicht schützender Atmosphäre erzeugt Alpha Case — eine spröde, sauerstoffangereicherte Randschicht —, die anschließend durch Beizen entfernt und im metallografischen Schliff nachgewiesen werden muss. Kalkulieren Sie die Entfernung und den Materialabtrag ein.
- Vakuum- oder Schutzgasbehandlung vermeidet sie, weshalb sie für fertig bearbeitete Teile und dünne Querschnitte spezifiziert wird, bei denen ein Oberflächenabtrag nicht zulässig ist.
Die Ofenwahl ist damit keine reine Kostenfrage — sie entscheidet, ob das Teil einen nachgelagerten chemischen Prozessschritt benötigt.
Prozesskontrolle und Aufzeichnungen
Oberhalb allgemeiner industrieller Beanspruchung wird Folgendes vor Auftragsstart vereinbart und nicht nachträglich angefragt:
- Temperaturgleichmäßigkeit des Ofens im Nutzraum, mit gültiger Vermessung und Kalibrierunterlagen der Messtechnik
- Chargenaufbau — Lage der Teile, Thermoelementpositionen und Einfluss der Beladung auf die Aufheizrate
- Abschreckverzug beim Lösungsglühen, der direkt darüber entscheidet, ob die Eigenschaften erreicht werden
- Eigenschaftsnachweis an repräsentativem Material, nicht an einem anderen Querschnitt
Luftfahrtaufträge ergänzen dies um Anforderungen an das Pyrometrie-System. Anzuwendende Zulassungen werden je Auftrag gegen den Betrieb geprüft, der den Ofen tatsächlich fährt — Zertifikatsnummer, Geltungsbereich, Standort und Gültigkeit —, da solche Zulassungen standortgebunden erteilt werden und nicht übertragbar sind.
Was Sie angeben sollten
Sorte, Produktform und Querschnitt; den Lieferzustand oder die geforderten mechanischen Kennwerte; die anzuwendende Werkstoffnorm; ob die Oberfläche anschließend gebeizt werden darf oder im Vakuum behandelt werden muss; und wo die Wärmebehandlung in Ihrer Bearbeitungs- und Schweißfolge liegt.
Kennen Sie die benötigten Eigenschaften, aber nicht den Zustand, der sie liefert: Beschreiben Sie die Beanspruchung — wir schlagen den Weg vor.