Von Abschrecken bis Vakuumhärtung — die wichtigsten Fachbegriffe der Wärmebehandlung kurz erklärt.
Von Abschrecken bis Vakuumhärtung — die wichtigsten Fachbegriffe der Wärmebehandlung kurz erklärt.
Abschrecken – schnelles Abkühlen in Wasser, Öl oder Polymer.
Anlassen – die beim Härten entstandenen Spannungen werden durch erneutes Erhitzen bei ca. 200-300 ºC für etwa eine halbe bis zwei Stunden abgebaut, wobei ein leichter Härteverlust eintritt.
Aufkohlen – (Teil des Einsatzhärtungsprozesses) Dabei wird in die Randzone eines kohlenstoffarmen Stahls Kohlenstoff (über ein Gas, Pulver oder Salz) bei etwa 900 °C eingebracht. Nach dem anschließenden Härten durch schnelles Abkühlen entsteht eine bis zu 3 mm dicke harte Schicht.
Aufheizen – Erhitzen bis zum Erreichen der gewünschten Temperatur in der äußeren Schicht.
Austenit – Gefüge des Stahls bei Härtetemperatur, d.h. kurz vor dem Abschrecken (Ausnahme: rostfreier Stahl).
Austenitisieren – Erreichen der Härtetemperatur und Halten dieser Temperatur für eine bestimmte Zeit.
Bainithärtung / Bainitisieren – nach dem Austenitisieren werden die Werkstücke in einem heißen Medium von ca. 240 – 350 ºC abgekühlt und dann lange auf dieser Temperatur gehalten. Anschließend kühlen sie an der Luft weiter auf Raumtemperatur ab, um eine maximale Zähigkeit zu erreichen.
Entkohlung – Ausbrennen des Kohlenstoffs aus der Stahloberfläche im glühenden Zustand, was u.a. ein unschönes Aussehen (Abplatzen) und eine unzureichende Härte verursacht. Daher sollte die vorhandene Luft so weit wie möglich von der Stahloberfläche ferngehalten werden, z. B. durch Erhitzen unter Schutzgas oder unter Vakuum.
Ferrit – Gefügebestandteil von Stahl oder Gusseisen.
Gasnitrieren – nur Einbringen von Stickstoff bis zu einer Tiefe von ca. 0,5 mm, das Verfahren dauert sehr lange und ist nur für spezielle Nitrierstähle anwendbar.
Gasnitrocarburieren – nur Einbringen von Stickstoff und Kohlendioxid bis zu einer Tiefe von ca. 0,5 mm, das Verfahren dauert sehr lange und ist nur für spezielle Nitrierstähle anwendbar.
Gasnitrocarburieren & Oxidieren – nur Einbringen von Stickstoff und Kohlenstoff bis zu einer Tiefe von ca. 0,5 mm, das Verfahren dauert sehr lange und ist nur für spezielle Nitrierstähle anwendbar. Im Anschluss erfolgt das Oxidieren.
Härten – Austenitisieren und Abkühlen mit einer solchen Geschwindigkeit, dass in einem großen Teil des Werkstücks ein Härteanstieg durch Martensitbildung erfolgt.
Härtetiefe – je nach Legierung, Werkstückgröße und Kühlmedium härtet der Stahl bis zum Kern oder bis zu einer bestimmten Tiefe. Die Härtetiefe wird mit Hilfe des Jominy-Tests bestimmt.
Induktionshärten – über einen Induktor oder auch Kupferspule wird durch das magnetische Wechselfeld und den Widerstand des Stahls Wärme entwickelt und der Stahl kann bis zu einer bestimmten Tiefe unter der Oberfläche gehärtet werden (etwa 1 bis 5 mm).
Kammeröfen – gas- oder elektrisch beheizt. Diese Ofentypen sind im Werkzeugbau, beim Glühen und in vielen anderen Industriezweigen weit verbreitet.
Karbonitrieren – Einlagerung von Kohlenstoff und Stickstoff in den Stahl, wobei die Kohlenstoffaufnahme überwiegt. Die Arbeitstemperatur liegt bei etwa 870 ºC und es wird schnell eine Schichtdicke von etwa 0,2 mm erreicht.
Kohlenstoff – ein unverzichtbares Element, das zum Härten von Stahl benötigt wird. Der weiche Kohlenstoff (Graphit) ist nicht als solcher im Stahl vorhanden, sondern hat sich mit dem vorhandenen Eisen (Ferrit) verbunden, um Eisenkarbid zu bilden.
Martensit – Gefüge von Stahl nach dem Härten.
Perlit – Ausgangsstruktur von Stahl im weichen Zustand, bestehend aus Ferrit und Eisen-/Kohlenstoffkarbiden (dem so genannten Cementit).
Restaustenit – beim Härten wird nicht der gesamte Austenit in harten Martensit umgewandelt (je nach Legierung und gewählter Härtetemperatur), so dass ein gewisser Prozentsatz an Restaustenit übrig bleibt.
Randoxidation – dabei handelt es sich um eine Verzunderung und entsteht, Stahloberflächen bei Temperaturen ab 200°C mit Sauerstoff reagieren.
Salzbadöfen – hier wird der Stahl nach dem Vorwärmen in einen Tiegel mit einem speziellen flüssigen Salz gehängt und anschließend auf Härtetemperatur gebracht. Durch den direkten Kontakt mit dem Salz erhält man einen besonders intensiven und präzisen Wärmeübergang, und es kann auch beim Abschrecken keine Entkohlung stattfinden. Denn es bleibt immer ein schützender Salzfilm auf dem Werkstück. Man kann das Medium gut regulieren und sowohl eine inerte als auch eine verkohlende Atmosphäre schaffen.
Schachtöfen – Öfen mit zylindrischem Querschnitt, die häufig in den Boden eingelassen sind. Sie eignen sich besonders für die Wärmebehandlung von langen und stangenförmigen Werkstücken.
Spannungsarmglühen - beim Spannungsarmglühen werden in Bauteilen vorhandene Eigenspannungen reduziert, die durch Fertigungsprozesse wie Schweißen, Fräsen, Drehen oder Umformen entstehen können. Diese Spannungen können zu Verzug, Rissbildung oder Bauteilversagen führen.
Tiefkühlung – Einbringen des Stahls in flüssigen Stickstoff unmittelbar nach dem Härten, z. B. um eine möglichst vollständige Umwandlung von Austenit in Martensit zu erreichen.
Vakuumhärtung – Hierbei wird das Bauteil in einem Ofen mit Vakuumretorte erhitzt. Da die Luft aus der Retorte abgepumpt wird, bleibt die Oberfläche völlig blank. Diese umweltfreundliche Härtungsmethode findet immer mehr Anwendung. Nachdem das Werkstück unter Vakuum austenitisiert wurde, wird es unter hohem Druck mit Stickstoff abgeschreckt. Dabei werden Geschwindigkeiten erreicht, bei denen eine Ölkühlung ersetzt werden kann. Zum Aufkohlen oder können auch Aktivgase wie z.B. Acetylen zugeführt werden.