Gloeien

Het gloeien kan in drie verschillende fasen worden onderverdeeld.

 

Fase 1: Opwarmen

De eerste fase is opwarmen. Daarbij wordt het werkstuk tot de gloeitemperatuur verhit en volledig opgewarmd. In deze fase moet rekening worden gehouden met de specifieke verwarmingssnelheid van het betreffende materiaal.

 

Fase 2: Op temperatuur houden

De tweede fase wordt de houdfase genoemd. Het onderdeel wordt op een constante gloeitemperatuur gehouden zodat de temperatuur in het hele werkstuk gelijk blijft. Bovendien kunnen nu de gewenste fysieke en chemische processen in balans worden gebracht. De benodigde houdtijd is afhankelijk van het soort materiaal, de vorm van het onderdeel en de positie in de gloeioven.

 

Fase 3: Afkoelen

De laatste fase is afkoelen. Het onderdeel wordt nu tot de omgevingstemperatuur afgekoeld. Ook in deze fase kan snelheid een belangrijke rol spelen. Hierna is het gloeiproces voltooid.

Afbeeldingstekst: Gloeikleuren voor het gloeien van staal

 

Meer complexe warmtebehandelingen

Als er bijzonder hoge kwaliteitseisen aan een materiaal worden gesteld, moeten de drie gloeifasen mogelijk verder worden onderverdeeld. Voor sommige soorten materiaal worden behandelingen in negen fasen aangeboden. In dit geval spreekt men van zogenaamde gloeivoorschriften of gloeiprogramma's. De term gloeiprogramma wordt echter ook gebruikt voor meerdere opeenvolgende gloeiprocessen van verschillende producten of hetzelfde werkstuk.

Indeling volgens gloeiproces

Gloeien is onderverdeeld in de volgende processen:

• Normaalgloeien
• Zachtgloeien
• GKZ-gloeien
• Spanningsarm gloeien
• Grofkorrelig gloeien
• Rekristalliserend gloeien
• Diffusiegloeien of homogeengloeien
• Waterstofarmgloeien of waterstof-effusiegloeien

 

Het normaliseren van staal wordt ook normaalgloeien genoemd. Bij dit proces moet een fijnkorrelige kristallietstructuur gelijkmatig over het gehele werkstuk worden verdeeld. De vereiste temperatuur is afhankelijk van het koolstofgehalte. Metalen met een laag koolstofgehalte kunnen worden normaalgegloeid tot 950 °C. Staalsoorten met een hoog koolstofgehalte worden daarentegen normaalgegloeid bij net onder de 800 °C.

 

Bij zachtgloeien worden temperaturen tussen 650 °C en 800 °C gebruikt. In dit temperatuurbereik wordt minder cementiet en perliet afgescheiden. Dit vermindert zowel de hardheid als de sterkte van het staal en maakt het meer vervormbaar.

 

GKZ-gloeien, afkorting voor "Glühen auf kugeligem Zementit" (gloeien op nodulair cementiet), is vergelijkbaar met zachtgloeien. Daarbij ligt de focus op een hoog carbidegehalte om koudvormen bij kamertemperatuur mogelijk te maken. Dit wordt gerealiseerd door pendelgloeien en langzame afkoeling.

 

Het doel van spanningsarm gloeien is het elimineren van restspanningen in het staal zonder andere eigenschappen aan te tasten. Dit wordt bereikt bij temperaturen tussen 480 °C en 680 °C.

Zoals de naam al doet vermoeden, vergroot grofkorrelig gloeien de grootte van de kristallieten, wat de sterkte en taaiheid vermindert, de ideale voorwaarde voor machinale bewerking.

Bij rekristalliserend gloeien wordt het materiaal verwarmd tot een temperatuur net boven de individuele herkristallisatietemperatuur. Dit is afhankelijk van de mate van vervorming en de smelttemperatuur van het materiaal. Deze ligt over het algemeen tussen 550 °C en 700 °C. Het doel van dit gloeiproces is om kristallietstructuren die door koude bewerking zijn veranderd, terug te brengen naar hun oorspronkelijke staat.

Een andere gloeimethode is diffusiegloeien, ook wel homogeengloeien genoemd. Bij temperaturen tussen 1050 °C en 1300 °C worden vreemde atomen gelijkmatig verdeeld in het metaalrooster van het behandelde werkstuk. Dit proces kan tot twee dagen duren.

Ten slotte is er waterstof-effusiegloeien of waterstofarmgloeien. Bij temperaturen tussen 200 °C en 300 °C vindt gedurende meerdere uren een effusieproces of afgifte van waterstofatomen plaats, die eerder het materiaal bros maakten.

De voordelen in één oogopslag

Samenvattend kunnen verschillende gloeiprocessen de volgende voordelen opleveren:

• Betere mechanische eigenschappen
• Een microstructuur die meer geschikt is voor koudvormen
• Minder spanningen
• Betere voorbereiding voor spaanloze en verspanende bewerkingen
• Herstel van de oorspronkelijke staat