Wärmespannungsbehandlung

Wärmespannungsbehandlung, auch als Spannungsrelaxationswärmebehandlung bezeichnet, ist ein Wärmebehandlungsverfahren zur Reduzierung von Restspannungen in metallischen Bauteilen. Durch kontrolliertes Erwärmen auf eine Temperatur unter dem Rekristallisationsbereich und eine anschließende langsame Abkühlung können interne Spannungen abgebaut werden, ohne die Grundgefüge wesentlich zu verändern.

Angewendet wird dieses Verfahren nach schweiß-, form- oder gussbearbeitung, um Verzug, Risse und wiederkehrende Verformungen zu verringern und die Formstabilität zu erhöhen. Es wird in verschiedenen Werkstoffen eingesetzt, insbesondere in Stählen, Edelstahl, Aluminium und einigen Titanlegierungen, häufig in der Automobil-, Maschinenbau- und Rohrleitungsindustrie.

Die Wahl von Temperatur und Haltezeit richtet sich nach Material, Wandstärke und gewünschtem Spannungszustand. Für kohlenstoffarme Stähle liegen typische Temperaturen meist zwischen etwa 550 und 650 °C; bei anderen Werkstoffen sind niedrigere Temperaturen üblich. Das Erwärmen erfolgt schrittweise, das Halten und die Abkühlung erfolgen kontrolliert, häufig im Ofen oder in freier Luft; Schutzgas oder Schutzöfen minimieren Oxidation und Oberflächenveränderungen.

Der Prozess reduziert Restspannungen, verbessert die Formstabilität und verringert Verzerrungen. Die mechanischen Eigenschaften bleiben im Allgemeinen weitgehend erhalten, können aber je nach Werkstoff geringfügig abfallen oder sich leicht ändern. Ein zu langes Halten oder zu hohe Temperaturen können zu Kornwachstum und Härtedifferenzen führen.

Die Wärmespannungsbehandlung ist kein Allheilmittel zur Beseitigung aller Spannungen und ersetzt keine andere geeignete Bearbeitung. Die Wirksamkeit wird durch Messungen der Restspannung geprüft, zum Beispiel mit Röntgen-, Laser- oder Bohrlochmethoden. Normen und Anforderungen variieren je nach Werkstoff, Bauteil und Einsatzgebiet.