Härtetemperatur mit Magnet bestimmen macht Probleme

[mikromeister]

Wie hier oft beschrieben habe ich bei einer 300x30x5mm Klinge aus 2842 versucht die Härtetemperatur per Magnet zu bestimmen.
Mein Magnet hat ca. 25mm im Durchmesser.
Da ich in meiner Gasesse keine völlig gleichmäßige Glühfarbe hinbekommen habe, versuchte ich die kälteste Stelle über die Umwandlungstemperatur zu bekommen und habe dabei folgende seltsame Erfahrung gemacht:

Nicht die dunkelste Stelle war am längsten magnetisch sondern irgendeine mit mittlerer Glühfarbe. Besonders beim Abkühlen war eindeutig zu sehen, dass es kältere unmagnetische und wärmere magnetische Zonen gab!
Wie kann das sein?

Ich schätze die Temperaturdifferenzen innerhalb der Klinge waren kleiner 100°

Versuchsweise habe ich dann die Klingenspitze bei einer Temperatur wo sicher schon wieder alles magnetisch war in Wasser gesteckt und trotzdem ist sie tadellos hart geworden.
Ich glaube ich habe bei Tageslicht keine Glühfarbe mehr gesehen.

 

[SimonSambuca]

Hi,

fürs schnelle Normalisieren verwende ich auch immer die Magnet Methode, so eine Erfahrung wie du habe ich allerdings noch nie gehabt

Kann es eventuell sein das die dunkleren Stellen kurz zuvor noch heller sprich wärmer waren (und umgekehrt)? Ich könnte mir denken das der Stahl nicht auf Knopfdruck die Struktur ändert sondern ein "bisschen" Zeit braucht.

Zwecks der harten Klinge - Wasser ist das schroffeste Abschreckmedium besonderst wenn es auch noch kalt bzw. Zimmertemperatur hat.
Würde man eine auf Härtetemperatur befindliche Klinge reintauchen dann gibts sehr wahrscheinlich Risse oder gar einen Klingenbruch.

Du hast wahrscheinlich gerade einen guten Moment erwischt so das die Klinge gerade noch hart geworden ist. Dazu kommt noch das der Stahl (durch den Mangan Gehalt) auch kein so schnelles Abkühlen brauch.

Vielleicht meldet sich ja einer der Experten hier.

Gruß

Simon

 

[kababear]

beim härten geht es darum innerhalb einer gewissen zeitspanne die klinge von härtetemperatur auf die temperatur herunterzubringen, bei der sich martensit bildet. das ist bei den meissten kohlenstoffstählen so um die 200°. die entscheidenden punkte sind hier also minimale härtetemp und -basierend auf Thärte und Tmartensit- die abkühlgeschwindigkeit.

wenn du deine klinge jetzt erhitzt, bis sie unmagnetisch wird, sie abkühlen lässt bis sie nichtmehr magnetisch ist und dann abschreckst kann trotzdem eine normale härtung stattfinden, wenn du rechtzeitig abschreckst..

sprich, wenn ich 100cr6 von 830° innherhalb von 10 sekunden auf 230° abkühle -egal auf welchem weg oder mit welchem medium- wird er ~65hrc hart. bei 25sec werden es immernoch ~60hrc..

 

[Menuki]

Am I (too) hot or not?

Je mehr ich beim Härten probiere, desto eher glaube ich, ich hatte bisher Glück und Zufall war im Spiel...

Ich bastel gerade ein Kogatana (2mm stark aus CK75) und möchte es mit Härtelinie härten.
Ich hatte schon mal eins probiert (etwas klobig im Design) und die Härteline enststand ziemlich genau da, wo der Lehmmantel war.
Jetzt also neuer Versuch mit besserem Rohling, aber irgendwie haut's nicht so hin: Die Linie wandert weit unter den Mantel -> zu heiß?


Bevor ich in die falsche Richtung experimentiere - wie sollte man generell am Besten vorgehen?

1) Temperatur so niedrig wie möglich halten? ...dass vielleicht der Bereich unter dem Mantel gar nicht sooo heiß wird (schwierig bei kleinen Klingen)?

2) Dicker Lehm isoliert beim Aufheizen und Abschrecken:
Welcher Effekt ist wichtiger/relevant?

3) Wie ermittel ich die richtige Temperatur (welche?) mit dem Magnet?
...ich habe das Gefühl, dass wenn der Magnet nicht mehr greift, ist das Teil schon zu heiß...

4) Bei welcher Temperatur sollte man spätestens/frühestens abschrecken?
Spielt das Medium (mal unabhängig von Bruchgefahr) eine Rolle?


Fragen über Fragen - könnt Ihr vielleicht kurz schildern, wie man am günstigsten vorgeht und was man unbedingt vermeiden sollte.

 

[Klaus1602]

Nicht die dunkelste Stelle war am längsten magnetisch sondern irgendeine mit mittlerer Glühfarbe. Besonders beim Abkühlen war eindeutig zu sehen, dass es kältere unmagnetische und wärmere magnetische Zonen gab!

Kann es sein, dass dein Magnet evtl. zu warm geworden ist. Auch Magnete selber haben eine Curie-Temperatur oberhalb der sie unmagnetisch werden.

Ich habe gerade einmal nachgeschaut. Je nach Magnetwerkstoff liegen die Curie-Temperaturen so zwischen 310-850°C. Für übliche Haftmagnete aus Hartferrit liegt sie bei 450°C.
D.h., wenn Du das Magnet länger mit den wärmeren Stellen deines Messers kontaktierst, wird es möglicherweise unmagnetisch und hält dann natürlich auch nicht an den kälteren Stellen deines Messers.
O.K. ich weiß nicht wie dein Magnet aussieht. Wenn es ein kleineres ist, würdest du es sehr wahrscheinlich nicht bis 450° in den Händen halten.

Klaus

 

[U. Gerfin]

Ich würde keinesfalls mit dem Magneten selbst in die Hitze oder das Feuer gehen. Die modernen Magnete sind so stark, daß man sie mit einem passenden Eisenstück verlängern kann. Man berührt das Härtegut nicht mit dem Magneten selbst, sondern mit der Verlängerung. Besser ist es sowieso. wenn man mit einem exakt temperaturgesteuerten Ofen arbeitet oder sich die richtige Glühfarbe einprägt. Das verlangt einiges an Übung, ist aber erlernbar.
Die Magnetprobe ist ein gutes Hilfsmittel und keineswegs der einzige oder beste Weg.
Man sollte sich auch nicht so verunsichern lassen und glauben, daß die Härtetemperaturen aufs Grad genau eingehalten werden müssen. Im Stahlschlüssel ist richtigerweise ein Temperaturfenster und nicht die eine, allein richtige Temperatur angegeben. Neben der Temperatur spielt auch die Haltedauer auf Temperatur eine wichtige Rolle. Hier ist eine gewisse Austauschwirkung zu beobachten. Bei längerer Haltedauer kann man von der unteren Grenze härten, bei höherer Härtetemperatur sollte die Haltedauer nicht zu hoch sein. Längere Haltezeit ist weniger wirksam und weniger schädlich als eine Überschreitung der Temperaturgrenze.
Die Einzelheiten dazu sind in der Fachliteratur bestens aufbereitet und nachzulesen.
Zu Mikromeisters speziellen Erfahrungen und der sich daran anknüpfenden Diskussion: Der Härtevorgang funktioniert grundsätzlich so, daß der Kohlenstoff, der im Ferrit nicht lösbar ist und als Eisenkarbid ausgeschieden ist, sich im Austenit auf Zwischengitterplätzen einlagert und beim Abschrecken quasi auf diesen Plätzen eingefroren wird. Dadurch verspannt er das Gitter, was wiederum zur Entstehung des Martensitgefüges und damit zur Härtung führt.
Daraus ergibt sich, daß bei einer Temperatur unter der der Austenitbildung und Karbidlösung keine Härtung eintreten kann. Die denkbar niedrigste Härtetemperatur reiner Kohlenstoffstähle und leicht legierter Stähle muß also über 721 Grad liegen.´Bei legierten Stäheln liegt sie wegen der erforderlichen, aber erschwerten Karbidlösung noch höher.
Schreckt man bei 700 Grad meinetwegen in flüssigem Stickstoff ab, so kann wegen der fehlenden Umwandlung keine Härtung eintreten.
Aus den ZTU-Schaubildern kann man auch entnehmen, wie lange es bei den einzelnen Stählen dauert, bis die Rückumwandlung beim Erkalten von Austenit in Ferrit beginnt. Reine Kohlenstoffstähle sind am umwandlungsfreudigsten. Man kann sich das so erklären, daß der Kohlenstoff bei unlegierten Stählen am meisten Bewegungsfreiheit hat, die Zwischengitterplätze also beim Abkühlen am schnellsten verlassen kann. Bei legierten Stählen kann er in seiner Bewegungsfreiheit so gehindert sein, daß er es auch bei langsamer Abkühlung nicht schafft, aus dem Gitter herauszukommen. Diese Stähle sind dann Lufthärter- in extremen Fällen, bei entsprechend hoher Nickel- oder Manganbeigabe können sie "naturmartensitisch" werden.
Schaut man sich ZTU-Schaubilder an, so zeigt sich, daß bei Temperaturen knapp unter der Härtetemperatur der Austenit noch recht stabil ist. Auch dies ist natürlich von Stahl zu Stahl verschieden und wirkt sich bei legierten Stählen stärker aus als bei unlegierten. Wenn also eine Klinge aus 1.2842 einmal überall- wenn auch nicht zwingend gleichzeitig- auf Härtetemperatur oder darüber war, so wird sie auch noch voll härten, wenn sie beim Abschrecken schon ganz oder teilweise etwas unter der Härtetemperatur war. 1.2842 ist in kleinen Abmessungen, wenn er von hoher Temperatur gehärtet wird, schon lufthärtend.
Überhitzt gehärtete Teile werden durchaus nicht härter als richtig gehärtete- sie bleiben wegen der verstärkten Restaustenitbildung vielmehr weicher.
Ich habe leider nicht die Mittel, Schaubilder ins Netz zu stellen. Vielleicht ist Herbert so freundlich, ein ZTU-Schaubild des 1.2842 einzustellen. Ich denke, dann lassen sich die geschilderten Gesetzmäßigkeiten ablesen.
MfG U. Gerfin

 

[Bummi]

Hallo Mikromeister,
das Ganze hat etwas mit der Umwandlung des Gefüges zu tun. Einfach ngesagt, bist du einmal im unmagnetischen Bereich Austenit und wirst dann wieder kälter erfolgt der Umschlag nicht sofort zum magnetischen.
Ungleichmässige Erwärmung verstärkt den Effekt.
Würde mich eher auf mein Auge verlassen man kann ca. 30°C abschätzen - als geübter Ofenmann. Aber bei C75 z. B. würde ich mich einfach auf kirschrot verlassen - halbdunkler Raum, kein Neon, aber natürlich im Öl abschrecken.
Partiell härten ist im Gasofen schwierig, am besten gut vortemperieren ,
bis Klinge dunkelblau - starke Kochplatte oder Bunsenbrenner.
Dann erwärmen bis Schneide bis zur gewünschten Tiefe kirschrot ist
und senkrecht ins Öl tauchen.
Danach ein Stück anschleifen, Kochplatte bis geschliffene Zone goldgelb
wird - das wars dann , sollte etwa 58-60HRC ergeben.
Schreib mich an wenn du mehr wissen willst
Tschüss fritz

 

[hobby]

Ich habe leider nicht die Mittel, Schaubilder ins Netz zu stellen. Vielleicht ist Herbert so freundlich, ein ZTU-Schaubild des 1.2842 einzustellen. Ich denke, dann lassen sich die geschilderten Gesetzmäßigkeiten ablesen.
MfG U. Gerfin

Ich bin zwar nicht Herbert, aber meinst Du so was?

Hans

 

[U. Gerfin]

Exakt ! Die Kurven zeigen Bereiche schneller und langsamer Umwandlung. Man kann also nach Erwärmung auf 800 Grad einige Zeit im Bereich von ca. 700 Grad bleiben, ohne die Perlitnase anzuschneiden und an Härte zu verlieren.
MfG U. Gerfin

 

[hobby]

Man kann also nach Erwärmung auf 800 Grad einige Zeit im Bereich von ca. 700 Grad bleiben, ohne die Perlitnase anzuschneiden und an Härte zu verlieren.

Hallo Ulrich,

wenn ich das richtig sehe ist der Zeitmassstab logarithmisch und "einige Zeit" bedeutet dann eine Grössenordnung von 10 Sekunden?

Hans

 

[U. Gerfin]

Ich lese das etwas anders- bei ca 700 Grad wird die Perlitnase nach 10 hoch 2 sec , also nach knapp 2 Minuten erreicht.
Bei noch umwandlungsträgeren Stählen ist die Umwandlungsdauer, wenn man an der Perlitnase vorbei ist, so lang, daß man in diesem Bereich noch verformt und durch dieses Austenitformhärten besonders günstige Ergebnisse erreicht. Das wird allerdings, soweit ich weiß, in größerem Umfang nur bei Schnellarbeitsstählen gemacht.
Ich will mich hier auf meine Lesart nicht versteifen. Die Beschriftung der Schaubilder ist mir nicht ganz klar. Ist die oberste Linie im zweiten Schaubild-K- die Grenze der Perlitnase ?- So verstehe ich das jedenfalls.
MfG U. GErfin

 

[xtorsten]

Hallo,

ich habe mit dem K auch schon gerätselt. Ich dachte mir dann, dass hier die erste Ausscheidung von Karbiden (ohne Ferrit, also noch kein Perlit) beobachtet werden kann - wobei ich mir ohne weitere Definition von Schwellenwerten auch darunter nichts genaues vorstellen kann. Oder liege ich da so falsch?

Interessant bei diesem Schaubild ist auch der Bereich zwischen Bainit und Ms, eben der Bereich, der für Warmbadhärtungen interessant ist.

Gruß,
torsten

 

[Klaus1602]

Ich würde auch sagen 2*10^1 =ca.20 sec. bis Beginn der Perlitbildung. Das Diagramm fängt bei bei 10^-1 an.
Finde ich etwas ungewöhnkich da die meisten bei 10^0 beginnen.

Klaus

 

[Claymore]

Nicht die dunkelste Stelle war am längsten magnetisch sondern irgendeine mit mittlerer Glühfarbe. Besonders beim Abkühlen war eindeutig zu sehen, dass es kältere unmagnetische und wärmere magnetische Zonen gab!
Wie kann das sein?

Hallo Micromeister,
Das ist schon richtig so und kann beim normalieren speziell von reinen C-Stählen gut beobachtet werden.
(legierte Stähle wandeln bedingt durch die Legierungsbestandteile langsamer um, daher ist das nachfolgend beschriebene nur undeutlich oder garnicht zu erkennen)
Schau dir mal eine Klinge im Halbdunkeln (ohne Sonnenlicht und direktes Oberlicht von Lampen) an.
Der Ck75 ist ganz gut geeignet, oder der C105, oder eine Feile.
Erwärme die Klinge ruhig mal bis orangegelb, also eigentlich Schmiedetemperatur, damit bist du sicher jeden Klingenabschnitt im Austenitischen Bereich zu haben, jetzt nimm die Klinge aus dem Feuer und halte Sie in eine möglichst dunkle Ecke und beobachte die Klinge aufmerksam beim Abkühlen, ohne dabei von der Klinge wegzusehen z.b, ins Helle hinein.
Die Klinge ist zu diesem Zeitpunkt komplett nichtmagnetisch.
Du wirst merken, das die Klinge langsam dunkler wird, beginnend von den dünnsten, bzw. kältesten Bereichen ausgehend. Im Falle einer möglichst gleichmäßigen Erwärmung wird das die Spitze und die Schneide sein.
Der dunkle Bereich schiebt sich langsam zur Klingenmitte hin vor (immer noch nichtmagnetisch, evtl. haftet der Magnet minimal.
Nun kommt das interessante. Plötzlich wird die Spitze und die Schneide wieder heller. Dieser heller Bereich (der nun magnetisch ist) schiebt den dunklen Bereich quasi vor sich her, der dunkle Bereich wiederum schiebt den (ursprünglich) hellen und nicht magnetischen immer weiter über die Klinge bis er verschwunden ist und wird dann vom nachrückenden
magnetischen hellen Bereich verdrängt bis er auch verschwunden ist.

Nun ist die Klinge wieder komplett magnetisch und wird dunkel und kühlt ab.
Was da zu beobachten ist ist die Umwandlung vom Austenit zurück in den Ferrit/Perlit Bereich.
Das 'Umklappen' des KFZ ins KRZ Gitter geschieht in diesem dunklen Bereich ( wie ein Schatten der über die Klinge läuft) (Bewegung benötigt Energie die nicht abgestrahlt werden Kann.)
Hier fällt die Klinge grade mal wieder in den Perlit Bereich ab.
Wenn Sie komplett im Austenitischen Bereich war tut das dem Härten keinen Abbruch, da ja noch ein Zeitfenster da ist zum Schnell runterkühlen.


gruß

Peter

 

[herbert]

Die Sache mit dem K in den Schaubildern ist die Linie, bei der Karbidausscheidung beginnt.

Ich habe mir den Atlas der Wärmebehandlung bestellt, da sind auch Schaubilder drin, die den Einfluß der Aufheizgeschwindigkeit und der Haltedauer beschreiben.
Sobald ich das gescannt habe, stelle ich das hier ein.
Vielleicht hilft zwischenzeitlich ein Blick in den "Lehrgang kleiner Stahlschlüssel" weiter. Oder ist das zu kompliziert dargestellt?

 

[xtorsten]

Hallo!

herbert: na, wird es Zeit für einen neuen Artikel ?

Vielleicht mal ein Vergleich zwischen unlegierten (c70, C100), leicht legierten (1.2510 oder 1.2842) und hoch legierten (1.2379, 1.33xx) Stählen?

C70, c100,1.2842 gibt es in den Atlanten zur Wärmeb. (...) - 1.2379 und Schnellarbeitstahl weiß ich nicht genau, da es mich eher weniger interesssierte.
Nur: Kann man das verwenden?
In den Atlanten sind auch schöne Schaubilder zum Kornwachstum

Was meint Ihr (auch in Bezug auf verschiedene ZTU`s anschauen)?

Gruß,
torsten

 

[herbert]

gute idee, torsten. Mach ich.