Das Anlassen von Stahl

Das Anlassen ist ein thermisches Verfahren in der Werkstofftechnik, das in der Regel unmittelbar auf das Härten von Stahl folgt. Beim Härten (Austenitisieren und anschließendes Abschrecken) entsteht Martensit, ein extrem hartes, aber gleichzeitig sehr sprödes und eigenspannungsreiches Gefüge. In diesem Zustand ist der Werkstoff für die meisten technischen Anwendungen unbrauchbar, da er unter mechanischer Belastung zu sprödem Versagen neigt. Das Anlassen dient dazu, diese Sprödigkeit und die inneren Spannungen zu reduzieren und ein belastungsgerechtes Verhältnis zwischen Härte, Festigkeit und Zähigkeit einzustellen.

Das Verfahren besteht aus dem Erwärmen des gehärteten Werkstücks auf eine definierte Anlasstemperatur, dem Halten auf dieser Temperatur über eine bestimmte Zeit und dem anschließenden Abkühlen. Die Anlasstemperatur liegt zwingend unterhalb der Ac1-Temperatur (der unteren Umwandlungstemperatur, bei unlegierten Stählen ca. 723 °C), da ansonsten eine erneute Austenitbildung einsetzen würde. Die Wahl der Temperatur und der Haltezeit bestimmt maßgeblich die finalen mechanischen Eigenschaften des Bauteils.

Metallurgische Vorgänge (Anlassstufen)

Die physikalischen und strukturellen Veränderungen beim Anlassen lassen sich in vier temperaturspezifische Stufen unterteilen:

Erste Anlassstufe (bis ca. 200 °C): Der zwangsgelöste Kohlenstoff beginnt aus dem tetragonal verspannten Martensitgitter auszuscheiden. Es bilden sich submikroskopische Übergangskarbide (z. B. Epsilon-Karbid). Die Härte nimmt in dieser Phase nur geringfügig ab, während die Eigenspannungen des Gefüges bereits spürbar sinken. Diese Stufe wird oft bei Werkzeugen angewandt, die maximale Härte erfordern (z. B. Schneidwerkzeuge).

Zweite Anlassstufe (ca. 200 °C bis 300 °C): In Stählen mit Restaustenit zerfällt dieser in ein bainitähnliches Gefüge aus Ferrit und Zementit. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung von Spannungen und einer leichten Volumenzunahme, was für die Maßhaltigkeit von Präzisionsbauteilen relevant ist.

Dritte Anlassstufe (ca. 300 °C bis 400 °C): Die Übergangskarbide wandeln sich in stabilen Zementit (Fe3C) um. Das ursprünglich tetragonale Martensitgitter geht vollständig in ein kubisch-raumzentriertes Ferritgitter über. In dieser Phase fällt die Härte deutlich ab, während die Zähigkeit stark ansteigt.

Vierte Anlassstufe (ca. 400 °C bis Ac1): Es erfolgt eine Einformung und Koagulation (Zusammenballung) der Zementitausscheidungen. Das resultierende Gefüge wird als Anlasssorbit bezeichnet. Dieser Temperaturbereich wird primär für das sogenannte "Vergüten" (Härten gefolgt von hohem Anlassen) genutzt, um eine hohe Zähigkeit bei gleichzeitig guter Festigkeit zu erzielen (z. B. für Kurbelwellen oder Schrauben).

Ein kritisches Phänomen, das beim Anlassen berücksichtigt werden muss, ist die Anlassversprödung. Sie führt bei bestimmten Temperaturen zu einem unerwarteten Abfall der Kerbschlagarbeit. Man unterscheidet hauptsächlich die irreversible Blausprödigkeit (um 300 °C) und die reversible Anlassversprödung (zwischen 450 °C und 550 °C). Letztere tritt häufig bei mangan-, chrom- oder nickellegierten Stählen auf und kann durch schnelles Abkühlen nach dem Anlassen oder durch Zulegieren von Molybdän vermieden werden.