EINSATZHÄRTEN – Wärmebehandlung von Metallen

Das Einsatzhärten zählt zu den thermochemischen Verfahren. Bei diesem Verfahren wird zunächst die Randschicht von Bauteilen und Werkzeugen mit einem Kohlenstoff abgebenden Medium aufgekohlt. Im Anschluss an die Aufkohlung wird dann ein Härten mit anschließendem Anlassen durchgeführt, um die Randhärte und Einsatzhärtungstiefe einzustellen.

Das Einsatzhärten wird immer dann angewandt, wenn einerseits eine hohe Oberflächenhärte und andererseits ein zäher, elastischer Kern verlangt wird, so z. B. bei Zahnrädern, deren Zahnflanke, um dem Verschleiß und den hohen spezifischen Belastungen standzuhalten, sehr hart, deren Zahnfuß aber, um nicht abzubrechen, zäh und elastisch sein muss.

Für das Einsatzhärten stehen dem Wärmebehandler unterschiedliche Anlagentechniken wie z.B. Kammeröfen, Durchlauföfen, Salzbäder, Niederdruckanlagen zur Verfügung. Als Materialien werden hauptsächlich Einsatzstähle verwendet. Partielles Einsatzhärten, d.h. nur die Härtung von Teilbereichen eines Werkstücks, ist dank geeigneter Isoliertechniken möglich.

Aufkohlung

Die Aufkohlung erfolgt in der Regel bei Temperaturen zwischen 880 bis 950°C. Werden Temperaturen von mehr als 950°C verwendet, wird vom Hochtemperaturaufkohlen gesprochen. Bei der Aufkohlung reichert man die Oberfläche des Bauteils durch Diffusion mit Kohlenstoff an. Die Diffusion des Kohlenstoffs findet dabei von der angereicherten Oberfläche in Richtung Kern statt, wodurch eine hohe Kohlenstoffdichte an der Oberfläche und eine niedrige Kohlenstoffdichte im Kern entsteht. Aufgekohlt wird typischerweise mit Kohlungspulver, Kohlungsgranulat, Salzschmelzen, Gas und Plasma.

Härten

Beim Einsatzhärten erfolgt nach der Aufkohlung das Härten des Werkstücks durch Abschreckung. Zur Abschreckung werden dabei sowohl flüssige Medien (z.B. Wasser, Öl, Polymerlösungen), als auch gasförmige Medien (z.B. Stickstoff, Helium) verwendet. Die Randhärte des Werkstücks ist maßgeblich bedingt durch den Randkohlenstoffgehalt. Die Einsatzhärtungstiefe wird im Wesentlichen durch die bei der Aufkohlung eingestellte Aufkohlungstiefe, die Härtbarkeit des Stahls sowie durch das Abschreckmedium bestimmt.

Anlassen

Nach dem Härten wird das Bauteil angelassen. Das Anlassen ist erforderlich, um die im Bauteil entstandene Spannung zu mindern und die geforderte Gebrauchsfestigkeit einzustellen. Härten und Anlassen verleihen dem Bauteil eine hohe Oberflächenhärte und Festigkeit. Der Kern hingegen bleibt in einem zähfesten Zustand.

 

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Wärmebehandlung

 





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