Bainitisieren - ein komplexes Härteverfahren

Motor

Bauteile im inneren von Verbrennungsmotoren sind extremen Einflüssen ausgesetzt und müssen dabei eine hohe und exakte Leistung erbringen. Ein Beispiel sind hier die Injektoren moderner Common-Rail-Einspritzanlagen in Dieselmotoren, die einen Einspritzdruck von bis zu 2.400 bar liefern und das bei Einspritztakten in hohen Frequenzen. Dies Hochdruck-Einspritzung findet zudem unter enormer Hitze in beengter Umgebung statt und muss fehlerfrei funktionieren. Die Anforderungen an Einspritzdüsen sind enorm. Sie müssen sehr schlank konstruiert und dabei hochstabil sein. Damit die Düsen inklusive deren Halterungen den pulsierenden Innendrücken unter Extrembedingungen stand halten, ist es notwendig die Bauteile speziell zu härten.

Bei Bauteilen mit besonders filigraner Geometrie, die extremer Hitze ausgesetzt sind, stellt das Bainitisieren, ds Härteverfahren erster Wahl dar. Das Verfahren hat seine Wurzeln bei dem US-amerikanischen Metallurgen Edgar C. Bain, der in den frühen 19-hunderten Jahren auf dem Gebiet des Legierens und der Wärmebehandlung von Stählen forschte. Ihm Gelang es die Grundlagen für das Banit-Gefüge zu legen - „ein Gefüge das bei der Wärmebehandlung von kohlenstoffhaltigem Stahl durch isotherme Umwandlung oder kontinuierliche Abkühlung entstehen kann“. Damit das hochkomplexe Banit-Gefüge entstehen kann, sind bestimmte Prozess-Parameter einzuhalten: Die Abkühlgeschwindigkeit muss in einem sehr engen Temperaturbereich während der Haltezeit im Ofen in einer gekrümmten Kurve vollzogen werden. Es gilt hierbei die Entstehung von Perlit oder Martensit zu vermeiden, damit das Bauteil eine sehr geringe Sprödigkeit aufweist. Bainitisierte Werkstücke zeichnen sich durch eine hohe Zähigkeit, Hitzefestigkeit und geringer spezifischer Maßänderungen aus.

Bainitisieren - das Verfahren

Das Bainitisieren erfolgt bei Temperaturen zwischen 800 und 1000 Grad Celsius (abhängig vom Werkstoff) im Ofen bei Rotglut. Dabei austenitisiert Das anschließende Abschrecken erfolgt rasch im Salzwarmbad bei Temperaturen zwischen 250 und 450 grad Celsius. Das Werkstück wird dabei lange und sehr präzise auf einem gleichen Temperaturniveau gehalten, damit es zu einer vollständige Gefügeumwandlung kommt. Um eine optimale Gefügestruktur zu erhalten, ist es bei der Ausbildung von Baiat unbedingt erforderlich sowohl die Temperatur, als auch die Abkkühlgeschwindigkeit präzise einzuhalten. Die Gefügestruktur ist nach dem Abkühlvorgang allerdings noch unvollständig und es bedarf einer anschließenden Wärmebehandlung im Niedertemperatur-Umwandlungsofen.

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Weitere Informationen finden Sie in der Verfahrensübersicht und in unserem Härterei Lexikon ...