Härterei Lexikon

Hier finden Sie häufig verwendete Begriffe und andere Informationen rund um das Thema Härten.

Eine Übersicht der von uns durchführbaren Wärmebehandlungsverfahren sowie weitere detaillierte Informationen finden Sie unter der Rubrik Verfahren.

Für alle weiteren Fragen rund um die verschiedenen Verfahren der Wärmebehandlung erreichen Sie uns auch über unsere Kontaktseite.

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  • AbschreckenÖffnen oder Schließen

    Das Abschrecken beschreibt das Abkühlen eines erhitzten Materials in rascher Geschwindigkeit (schneller als dasAbkühlen an der Luft). Hierfür werden entsprechend dem Material und den gewünschten Bauteilanforderungen flüssige Abschreckmedien wie Öle, Polymere oder Salzbäder bei speziell abgestimmten Temperaturen verwendet.Ziel des Abschreckens ist es ein austenitisches Gefüge mit möglichst hoher Zähigkeit im gehärteten Material zu erhalten.


  • ADIÖffnen oder Schließen

    ADI ist die Abkürzung für austempered-ductile-Iron. Es handelt sich hierbei um ein Gusseisen mit Kugelgraphit, welches durch eine gezielte Wärmebehandlung wesentlich höhere Verschleißeigenschaften, bei gleichzeitig gesteigerter Dehnung erhält.

    Vorteile

     

    • Einsparung an Gewicht
    • Hohe Verschleißfestigkeit
    • Gute Dehnung bis zu 15%
    • Festigkeit von 800 - 1400 N/mm²
    • Es kann in vielen Fällen vor der Wärmebehandlung bearbeitet werden
    • Geräuschdämpfung

  • AufkohlenÖffnen oder Schließen

    Stähle, die aufgrund eines geringen Kohlenstoffgehalts schlecht oder gar nicht zu härten sind, werden mit Hilfe des Aufkohlen oder Einsetzen an den Randschichten mit Kohlenstoff angereichert. Es werden nur deshalb die Randschichten mit Kohlenstoff angereichert, da der Kern des Stahls in der Regel zäh und weich bleiben soll.

    Beim Aufholen kommen je nach Verfahren unterschiedliche Aufkohlungsmittel zum Einsatz. Grundsätzlich unterschieden werden: Feste, Flüssige und gasförmige Aufkohlmittel, so wie das Niederdruckverfahren, welches in einem Vakuumofen umgesetzt wird. 

    Das Aufkohlen kommt in der Regel beim Einsatzhärten, als erster Schritt zum Einsatz.  

    Das Aufkohlen der Eisenschmelze: Gusseisen, mit oder ohne Kugelgraphit wird bei der Herstellung meist mit Stahlschrott in Elektroöfen aufgekohlt. Zur Korrektur des Kohlenstoffgehalts wird in der Regel Roheisen oder andere Aufkohlmittel zugegeben (Grafit, calcinierter Petrolkoks). Die Qualität und damit verbunden der Preis des Aufkohlmittels, der in großer Vielzahl auf dem Markt vorhandener Aufkohlmittel, wird durch den Aschengehalt, Stickstoff, Schwefel und Kohlenstoff bestimmt.


  • AushärtungÖffnen oder Schließen

    Unter Aushärtung versteht man den höchstmöglichen Härtegrad, den ein Material oder Werkstück nach der Wärmebehandlung durch das rasche Abkühlen erreichen kann (unterden jeweiligen Bedingungen). Die Härtesteigerung wird bei der Aushärtung durch dieBildung von Martensit im Material erreicht.


  • AusscheidungshärtenÖffnen oder Schließen

    Die Ausscheidungshärtung ist eine häufige Härtungsvariante, die vorwiegend bei Aluminium, jedoch auch bei einigen anderen Metallen im Rahmen der koheränten Härtungsverfahren durchgeführt wird. Während der speziellen Bearbeitungsprozesse kommt es bei der Ausscheidungshärtung zu einer Maximierung der Härte und der Festigkeit verschiedener Legierungsarten. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Legierungen können mittels unterschiedlicher Technologien verändert werden. In der Regel steht die Wärmebehandlung bei der Aushärtung von Aluminiumlegierungen innerhalb diese Kategorie der Härtungen im Mittelpunkt. Diese Anwendung ist auch als Aushärtung bekannt und erhöht die Streckung von Metallen ganz enorm.

    Das Ausscheidungshärten erfolgt in verarbeitungsspezifischen Härtungsstufen. Grundsätzlich werden diese in das Lösungsglühen, welches auch als Diffusionsglühen oder Homogenisieren bezeichnet wird, das Abschrecken und das Auslagern unterteilt. Die einzelnen Arbeitsschritte laufen kontinuierlich nacheinander ab. Beim letzten Schritt kommt es zur entscheidenden Veränderung der Gitterstruktur der Metalle. Die Ausscheidungshärtung basiert darauf, dass die Legierung mit dem Grundwerkstoff sogenannte Mischkristalle bildet, wenn der Aushärtungsvorgang bei sehr großer Hitze erfolgt. Im Allgemeinen kann beim Ausscheidungshärten bei verschiedenen Arten von Stahl eine Beeinflussung der Struktur der molekülgebundenen Metallgitterstruktur erfolgen. Durch ein hitzegebundenes Herauslösen von Fremdatomen kommt es zu einer Verspannung des Atomgitters, sodass diese Metalle enorm unempfindlich und hart sind. Die fremden Atome werden während eines nachfolgenden Abschreckvorgangs ausgesprengt und führen zur Entstehung eines neuen Gittergefüges.

    Nach dem Aushärten von Aluminium entsteht beispielswiese das Duraluminium. Diese Spezialform der Aluminiumlegierung entsteht auf der Grundlage des Ausscheidungshärtens und ist gegenüber den ungehärteten Aluminiumlegierungen überaus fest und widerstandsfähig.


  • AustenitÖffnen oder Schließen

    Als Austenit bezeichnet man γ-Mischkristalle von Eisen-Legierungen.


  • AustenitisierenÖffnen oder Schließen

    Von einer Austenitisierung eines Werkstücks wir dann gesprochen, wenn es durch Wärmebehandlung austenitisch wird. Erreicht wird dies, indem das Werkstück auf Austenitisierungstemperatur gebracht wird. Die Austenitisierungstemperatur ist die Temperatur, auf die ein Werkstück beim Austenitisierungsprozess erwärmt und gehalten wird. Während der Austenitisierung findet ein Umwandlungsprozess des Werkstücks statt, es bildet sich Austenit.


  • BainitÖffnen oder Schließen

    Bainit entsteht durch Wärmebehandlung, welches eine isothermische Umwandlung auslöst und kohlenstoffhaltiger Stahl zu Bainit wird. Die isothermische Umwandlung des Stahls ist ein Austenitisierungsprozess ( siehe Austenitisieren) mit anschliessendem Abschrecken. Wichtig bei diesem Vorgang ist die Abkühlungsgeschwindigkeit, die Temperatur mit der der austenitisierte Stahl abgeschreckt wird, muss oberhalb der Martensitstarttemperatur (siehe Martensit) liegen. Nur unter diesen Voraussetzungen kann sich das Austenit vollständig zu Bainit umwandeln.


  • BainitisierenÖffnen oder Schließen

    Unter Bainitisierung - auch Zwischenstufenvergüten genannt - versteht man die gezielte isothermische Umwandlung von Stoffen bei bestimmten Temperaturten in ein so genanntes bainitisches Gefüge. (Siehe auch Zwischenstufenvergüten und ADI)


  • BorierenÖffnen oder Schließen

    Beim Borieren werden die äußeren Randzonen mttels thermochemischer Prozesse mit Bor angereichert mit dem Ziel eine verschleißfreie Oberfläche zu erhalten. Dabei wird eine Boridschicht bis in eine Tiefe von 250µm ausgebildet.


  • CarbonitrierenÖffnen oder Schließen

    Ganz verschiedenartige Metallwerkstoffe können auf der Grundlage des Carbonitrierens gehärtet werden. Das Carbonitrieren gehört zum Einsatzhärten und wird genutzt, um einen weichen und einen harten Kern bei einem Werkstoff zu erhalten und lediglich eine Härtung der Oberflächenstruktur zu garantieren. 

    Das Carbonitrieren kann nur solche Einhärtungstiefen relaisieren, die im mittleren und niedrigen Bereich liegen. Dies gewährleistet die Zielsetzung eines weichen Kerns. 

    Der Vorgang des Carbonierens erfolgt in einem Temperaturlimit zwischen 750 °C und 930 °C und kann eine Oberflächentiefe von etwa 0,06 bis 0,60 mm Tiefe härten. Die Grundlage dieser Spezialhärtung ist das Eindiffundieren von Kohlenstoff und Ammoniak in das Werkstück. In diesem Zusammenhang wird nicht das komplette Material, sondern nur die Randbereiche behandelt. Der Stickstoff im Ammoniak stellt das eigentliche Legierungselement dar und verbleibt in den Randzonen. Die Aufnahme des Stickstoffs erhöht sich mit zunehmender Werkstofftiefe. Dies bildet die Voraussetzung für einen Erhöhung der Randaushärtung und fördert einen zusätzlichen Verschleißschutz. 

    Durch das Carbonisieren können vorwiegend solche Stähle zonenbezogen gehärtet werden, die mit anderen Härtungsverfahren nicht verfestigt werden könnten. Unlegierte und in niedrigen Stufen legierte Stahlsorten, Automaten- und Tiefziehstähle eignen sich für diese Härtungstechnologie optimal. 

    Den Effekt des Carbonierens können Schwankungen innerhalb der Bearbeitungstemperaturen beeinflussen. Ist das Carbonieren abgeschlossen, werden die bearbeiteten Werkstücke abgeschreckt und einem Anlassvorgang unterzogen. 


  • DirekthärtenÖffnen oder Schließen

    Unter Direkthärten versteht man das Härten durch direktes abschrecken, also das Abschrecken des Werkstückes unmittelbar nach der thermochemischen Wärmebehandlung. Bei aufgekohlten Werkstücken wird diese Behandlung nach dem Abkühlen eines Werkstückes auf die für den gewünschten Härtegrad geeignete Temperatur durchgeführt.

    Das Direkthärten ist die Variante des Einsatzhärtens, die in der Praxis am Häufigsten eingesetzt wird. Der Vorteil des Direkthärtens sind die extrem hohen Kernhärtewerte, die man mit keiner anderen Methode erreicht. Geeignet ist das Direkthärten für Werkstoffe, die unempfindlich sind gegen Verzug oder für Werkstoffe mit hohen Maßtoleranzen.


  • DoppelhärtenÖffnen oder Schließen

    Beim Doppelhärten wird das zu härtende Material in zwei kompletten Härtezyklen wärmebehandelt oder aber in zwei Schritten zunächst geglüht und dann gehärtet, wobei die Temperaturen der zwei Zyklen nahezu identisch bleiben. Ziel ist eine Verfeinerung der Korngröße des Werkstückes nach dem ersten Aufkohlen oder Austentisieren  oder/und die Erhöhung der Einsatzhärtetiefe. 

    Ebenso kann das Doppelhärten durch ein langes Austenitisieren bzw. Aufkohlen mit einer daran anschließenden langsamen Aushärtung / Abkühlung definiert werden.

    Die Vorteile des Doppelhärtens liegen in der Verfeinerung des Kerngefüges, dem Verhindern von ungewünschtem Restaustenit in der Randschicht, dem geringeren Verzug bei Materialien mit komplexen Eigenschaften und einer wesentlich genaueren Anpassung der Kernhärte und der Einsatzschicht. Anwendung findet das Doppelhärten überall dort, wo eine hohe Einsatzhärteschicht von Nöten ist, beispielsweise in sicherheitskritischen Bauteilen für die Automobil- oder Luftfahrtindustrie, sowie bei großen Getriebeteilen für Turbinen oder Nutzfahrzeuge.  


  • EinfachhärtenÖffnen oder Schließen

    Das Einfachhärten ist eine Art des Einsatzhärtens bei dem ein Werkstoff nach der Aufkohlung bei Temperaturen von 630 bis 650 Grad Celsius (AC1) in einem festen Medium in einer speziellen Abschreckvorrichtung auf Raum-Temperatur abgekühlt wird. Das Einfachhärten mit Zwischenglühen stellt eine besondere Variante dieses Verfahrens dar und wird dann angewendet, wenn aufgekohlte Stellen nachträglichen abgespant werden müssen. Das Zwischenglühen erleichtert dann das Abspanen.


  • EinhärtbarkeitÖffnen oder Schließen

    Der Begriff Einhärtbarkeit stammt aus der Gießereitechnik und beinhaltet eine maximal erreichbare Härtungstiefe sowie einen von der Einhärtungstiefe abhängige Härtung, die über dem Materialquerschnitt verläuft. Die Einhärtung bezieht sich bei einem Werkstoff auf einen bestimmten Tiefenbereich, der eine festgelegte Zone bis zum Rand betrifft. Grundsätzlich ist die Einhärtbarkeit ein wichtiger Parameter, welcher die Qualität von Stahl mitbestimmt und diesen dahin gehend kennzeichnet, dass die Härtung in einer spezifischen Materialtiefe erzielbar ist. 

    Die Einhärtbarkeit von Metallen kann durch den Einsatz von geeigneten Legierungen erhöht werden. Insbesondere Chrom, Molybdän und Nickel kommen bei Vergütungsstählen zur Anwendung, die eine erforderliche Durchhärtung benötigen. Diese ist die Voraussetzung für die Herstellung von Einsatz- und Nitrierstählen sowie von Stahlverarbeitungen, die auf das Tauch-, Flamm- und Induktionshärten vorbereitet werden sollen. Durch eine gezielte Umwandlung der Gefügestruktur kommt es zu einer Gewährleistung der Aufhärtbarkeit und der Einhärtbarkeit von Stahl. Einfluss nehmende Faktoren auf die Einhärtbarkeit von Stahl sind die vorliegenden Bemaßungen, die realisierbare Abkühlgeschwindigkeit und der Gehalt an Kohlenstoff im Atomgitter. Darüber hinaus können die Temperatur des Härtungsverfahrens sowie eine sogenannte Korngröße die Einhärtbarkeit mitbestimmen. Die Einhärtung von Stahl erfolgt als Wärmebehandlung. 


  • EntkohlungstiefeÖffnen oder Schließen

    Unter der Entkohlungstiefe versteht man den geografischen Punkt der Randschicht, der von der Oberfläche des Werkstückes senkrecht, die Position angibt, an dem der Kohlenstoffgehalt einem vorher definierten Grenzwert entspricht. 


  • ErholungsglühenÖffnen oder Schließen

    Das Erholungsglühen - auch Rekristallisationsglühen genannt - wird bei Temperaturen zwischen 400 und 930 Grad durchgeführt. Der Zweck des Erholungsglühens besteht darin, einem kalt- oder warmverformten Werkstück auf eine weitere Verformung vorzubereiten. Neben der Veränderung der Korngröße führt das Erholungsglühen auch zu einer Verbesserung der Zähigkeit des behandelten Materials.


  • GlühenÖffnen oder Schließen

    Das Glühen beschreibt die Wärmebehandlung eines Werkstückes, welche in mindestens 3 Phasen unterteilt ist: 
    Das Aufwärmen (1.Phase) erwärmt das zu behandelnde Material auf die gewünschte Haltetemperatur. 
    Die Haltetemperatur (2.Phase / Haltephase) ist zum einen vom gewünschten Ergebnis der zu erzielenden Materialeigenschaft, aber auch von der Werkstoffgeometrie abhängig. Die Anordnung der Bauteile in der Anlage hat hierbei zusätzlichen Einfluss auf die Haltetemperatur und Haltezeit. 
    In der 3.Phase (Abkühlphase) wird das behandelte Werkstück auf die Umgebungstemperatur herunter gekühlt. 

    Die Geschwindigkeit in der das Werkstück aufgewärmt und/oder abgekühlt wird nimmt ebenfalls Einfluss auf das Ergebnis und damit auf die zu erzielende  Materialeigenschaft.

    Je nach gewünschter Materialeigenschaft, unterscheidet man nach verschiedenen Methoden des Glühens:

    • Weichglühen
    • Spannungsarmglühen
    • Normalglühen
    • Grobkornglühen
    • Rekristallisationsglühen
    • Diffusionsglühen
    • Anlassen

  • HärtenÖffnen oder Schließen

    Das Härten eines Werkstoffes führt zu einer besseren Widerstandsfähigkeit des Werkstoffs, durch Umwandlung des Gefüges. Um die Festigkeit eines Werkstoffes zu erhöhen kann man drei verschiedene Methoden anwenden.

    Umwandlungshärtung

    Die Umwandlungshärtung ist eine Wärmebehandlung, bei der der Werkstoff auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird und sich Austenit oder Martensit bildet (siehe Austenitisieren und Martensit).

    Ausscheidungshärtung

    Die Ausscheidungshärtung ist wie die Umwandlungshärtung eine Wärmebehandlung eines Werkstoffs. Durch die Ausscheidungshärtung wird ein Werkstoff so erwärmt, das sich beim Abschrecken Fremdatome vom Stoff trennen.

    Kaltverfestigung

    Von Kaltverfestigung spricht man, wenn es zu einer Erhöhung der Versetzungsdichte im Gefüge des Werkstoffs kommt.


  • HärtetiefeÖffnen oder Schließen

    Unter der Härtetiefe versteht man den Abstand, der senkrecht gemessen von der Oberfläche des behandelten Werkstückes, zu der Zone die dem gewünschten Härtegrad entspricht. Um die Härtetiefe zu ermitteln, wird der Prüfling in der Regel im Labor mittels Härteprüfmaschinen analysiert. Der große Vorteil in der Bestimmung der Härtetiefe mit Hilfe von Härteprüfmaschinen ( im Gegensatz zu manuellen Prüfungen) liegt in der zerstörungsfreien Erhaltung des Prüflings - die manuelle Ermittlung der Härtetiefe zerstört den Prüfling. Weitere Vorteile der Härteprüfmaschinen sind die verbesserte Genauigkeit der Messung und der geringere Aufwand an Zeit und Kosten.


  • Härtung durch AbschreckungÖffnen oder Schließen

    Dieses Härteverfahren beruht auf dem schnellen Herabsetzen der Materialtemperaturen in Stahl. Nicht alle Stahlsorten können für das Härten durch Abschrecken eingesetzt werden. Der Werkstoff muss einen Anteil von Kohlenstoff von mindestens 0,35 % aufweisen. 

    Ein wichtiger Parameter, der während dieses Prozesses beobachtet und kontrolliert werden muss, ist die kritische Abkühlgeschwindigkeit. Diese kann die Härtungsqualität ganz enorm beeinflussen. 

    Die hoch erhitzen Stahlarten gelangen in kaltes Wasser, welches mit verschiedenen Beigaben angereichert ist. Diese tragen dazu bei, dass eine abgewandelte Oberflächenspannung des Wassers entsteht um verschiedene negative Nebenwirkungen beim Einleiten zu vermeiden.

    Neben Wasser werden auch Abkühlmedien wie spezielle mit Salz angereicherte Wasserbäder, kalte Luft oder sogenannte Polymerlösungen genutzt. Für Spezialanwendungen kommen ebenso beider Härtung durch Abschrecken weitere Gase wie Stickstoff oder Argon sowie das ein luftleerer Raum in Frage. Im Gegensatz dazu kann das Härten von Stahl ohne zusätzliche Härtungsmedien vorgenommen werden. Als Alternative eignet sich die Einwirkung von Laserstrahlen oder elektronengestützten Strahlen auf den Werkstoff, um einem Härtung zu erzielen. 

    Grundsätzlich erfolgt die Härtung durch Abschrecken erst nach dem Durchlaufen der Erhitzung, bis der Werkstoff eine grundlegende Härtungstemperatur besitzt. Nun erst erfolgt das Eintauchen des Materials. Dem Abschrecken folgen das Anlassen und ein anschließendes Abkühlen an der Umgebungsluft. 


  • InduktivhärtenÖffnen oder Schließen

    Das Induktiv- oder Induktionshärten ist eine klassische Härtungsprozedur, die bei Werkstücken mit ausgefallenen und komplizierten Gestaltungen effizient ist. Dies ist in der Regel in solchen Branchen der Fall, in denen Werkzeuge angefertigt werden und bei denen die Materialien eine große Härte aufweisen müssen. 

    Beim Induktionshärten wird nicht das gesamte Werkstück zur Erhitzung gebracht wie beim herkömmlichen Härten, wobei sich diese leicht verziehen konnte. Das Induktivhärten basiert auf der Aufheizung von solchen Zonen am Werkstück, die erfahrungsgemäß einem hohen Verschleiß unterliegen. Nach dem Erhitzen erfolgt ein abruptes Abkühlen dieses Bereichs und ein sogenannter Verzug wird damit verringert. Nach diesem Vorgang wird die Aushärtung der Randschicht vollzogen. 

    Für das Induktivhärten können nur speziell ausgerüstete Maschinen eingesetzt werden. Diese sind mit einer enorm leistungsfähigen Energiequelle ausgerüstet, die als Hoch- oder Mittelfrequenzumrichter bezeichnet wird. Das Induktivhärten wird durch elektrischen Strom gewährleistet und kann gegenwärtig auf CNC gesteuerten Werkzeugmaschinen durchgeführt werden. Diese leiten die Energie lediglich in die randnahen Bereiche, um diese einer Härtung zu unterziehen. Die Grundlage dafür stellt ein Induktor aus Kupfer dar. Dieser leitet ein magnetisches Feld aus der genannten Energiequelle zum Werkstoff, ohne dieses zu berühren. Aufgrund der großen Hitzeentwicklung wird der Induktor beständig gekühlt. Die Hitze führt zu einer Aufheizung des Werkstückes in dem Bereich, in dem der Induktor entlang gleitet. Der Abstand zum Werkstoff bewegt sich im Limit weniger Millimeter. Gearbeitet wird mit Temperaturen zwischen 820 °C bis 1.050 °C.

    Das Induktions- oder Induktivhärten ist eine Technologie, die wie auch andere Härtungsverfahren automatisiert werden kann. Diese Spezialtechnologie kann vorwiegend auch bei schwer zu härtenden Materialien durchgeführt werden kann und optimale Härtungsresultate erzielt.


  • KaltverfestigungÖffnen oder Schließen

    Eine weitere Härtung vom Materialien ist die Kaltverfestigung. Diese basiert auf der Kaltverformung und dient zur inneren Verfestigung von Werkstoffen. 

    Nach dem Kaltverfestigen zeichnen sich die entsprechenden Werkstoffe durch eine höhere innerer Stabilität und Härte aus und sind wesentlich widerstandsfähiger gegenüber mechanischen Belastungen. In der Praxis hat sich die Kaltverfestigung im Rahmen effektiver härtender Verfahren bei der Herstellung von Legierungen aus Buntmetallen und Mischkristallen bewährt. Diese Härtungstechnik kann sowohl für die Härtung von Kunststoffen als auch von Metallen genutzt werden. Durch eine Änderung der Formgebung von Metallen oder Kunststoffen entsteht eine höhere Festigkeit und Härte. Diese wird durch die Schnelligkeit des Verformungsvorgangs und die speziellen Materialeigenschaften bestimmt. Erfolgt die Kaltverfestigung recht schnell, dann kann die Festigkeit in Hinsicht auf die Zugfestigkeit ebenso schnell erzielt werden. Die Kaltverfestigung besitzt im Rahmen der plastischen Verformbarkeit in der Gießereitechnik eine wichtige Bedeutung. Die Kaltverfestigung wird darüber hinaus in der Metall verarbeitenden Industrie im Zusammenhang mit dem Kaltwalzen oder Ziehen von Metallen durchgeführt und kann die Zähigkeit von Metallen verringern. 

    Das Kalthärtungsverfahren erfolgt unter niedrigen Temperaturen, sodass keine durch Hitzeeinwirkung ausgelöste Teilchendiffusionen stattfinden kann. Das Material nimmt Verformungsenergie auf und verfestigt sich dadurch. 


  • KolsterisierenÖffnen oder Schließen

    Als Kolsterisieren wird ein technisches Verfahre zur Härtung von Oberflächen bezeichnet. Das Kolsterisieren gilt aus diesem Grund auch als härtendes Veredelungsverfahren, welches durch das Einfügen von Kohlenstoffatomen in einen speziell beschaffenen Werkstoff erfolgt.

    Als Werkstoffe eigenen sich insbesondere sogenannte austenitische, korrosionsfreie Edelstahlsorten. Zu den austenitischen Stahlsorten gehören sogenannte nicht stabilisierte, stabilisierte und austenitische Stähle mit einem geringen Gehalt an Kohlenstoff. Diese Stahlsorten zeichnen sich bereits innerhalb der normalen Umgebung durch eine bessere Korrosionsbeständigkeit aus, die andere Stähle nicht aufweisen. Im Gegensatz dazu besitzen sie nur eine niedrige Härte und sind anfällig gegen Verschleiß und mechanischer Beanspruchung. Aufgrund der inneren Atomgittergefüge ist es nicht, möglich diese Stahlsorten durch Hitzeeinwirkung einer Härtung zu unterziehen. Als Alternative eignet sich das Kolsterisieren. Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die hervorragenden nicht-rostenden Eigenschaften des Materials nicht beeinträchtigt werden. Beim Kolsterisieren wird eine Härtung durch ein Diffusionsverfahren erreicht. Der Werkstoff muss für dessen Realisierung nicht erhitzt werden und kann bereits ab einer Temperatur von 300 °C bearbeitet werden. 

    Die Bezeichnung Diffusionsverfahren kommt deshalb zum Tragen, weil Kohlenstoffatome in die bestehenden Zwischengitter eindiffundiert werden und diese verändern. Als Resultat dieser Reaktion erhöhen sich die Druckspannungen des Stahls. Dies stellt die Voraussetzung dafür dar, dass sich die Härte der Oberfläche erhöht. 

    Im Rahmen der praktischen Umsetzung kann das Kolsterisieren in unterschiedlichen Behandlungsvarianten vorgenommen werden und gewährleistet den Werkstoffen an den Randzonen eine wesentliche bessere Verschleißresistenz.

    Hinweis: 
    Dieser Artikel dient nur zu Informationszwecken. Das Kolsterisieren wird derzeit nicht bei uns im Hause durchgeführt.


  • KurzzeithärtenÖffnen oder Schließen

    Beim Kurzzeithärten erfolgt der Härteprozess mit sehr kurzem Austenitisieren mit entsprechend hohen Temperaturen. Das Härten des Werkstoffes erfolgt durch das sogenannte Selbstabschrecken (Wärmeabfluss in den kälteren Bereichen des Werkstückes). 


  • LaserstrahlhärtenÖffnen oder Schließen

    Das Laserstrahlhärten kommt vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn ein sehr großes Werkstück (Turbinen, Motoren, etc.) partiell gehärtet werden sollen. Neben diesem Aspekt spielt aber auch die technischen Vorteile des Laserstrahlhärtens eine Rolle: soll das Werkstück, wie bei Motoren und Getrieben üblich, eine harte verschleisfeste Oberflächen und einen zähen Kern besitzen ist das Härten mit Hilfe von Laserstrahlen eine geeignete Wärmebehandlung.

    Die lokal begrenzte Wärmebehandlung erzeugt nur eine sehr geringe Wärmeeinbringung. Der Vorteil ist ein nacharbeitungsarmes Werkstück mit wenig Verzug. Die mechanischen Eigesnchaften und feinkörnige Umwandlungsstruktur, die durch die hohe Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit erreicht wird sind qualitativ sehr hochwertig und langlebig. Die Rissgefahr und die Gefahr des Abplatzens der Härteschicht ist minimal.

    Das Laserstrahlhärten zählt zu den Randschichthärteverfahren und ist für Öl und an Luft härtenden Stähle, sowie für perlitische Gusseisen geeignet. Die Vorteile des Laserstrahlhärtens liegen in der Wärmebehandlung von verschleißbeanspruchten Teilbereiche eines Werkstückes - ein lokal präzise begrenztes Härten ist so realisierbar. Der minimale Verzug, die kurzen Härtezeiten, das Härten von geometrisch Komplexen Strukturen und geringe Kontamination sind weitere Vorteile des Laserstrahlhärtens.


  • MartensitÖffnen oder Schließen

    Martensit entsteht durch hohe Temperaturunterschiede/-schwankungen. Zunächst wird Stahl auf eine Hochtemperatur erhitzt (Gamma-Phase), um dann bei Niedertemperatur abzukühlen. Durch die extreme Unterkühlung des Metalls entsteht die Triebkraft, um eine athermische Phasenumwandlung auszulösen. Diesen Vorgang nennt man martensitische Umwandlung und wird auch bei Nichteisen-Metallen, sowie Keramiken und Polymeren verwendet. Die martensitische Umwandlung dient der Veränderung der Eigenschaft eines Materials, im Fall von Stahl dient es zur Härtung.


  • Martensitisches HärtenÖffnen oder Schließen

    Die martensitische Härtung wird bei unlegierten und legierten Stahlarten vorgenommen. Darüber hinaus werden Metalle ohne Eisenanteil, Keramikmaterialien und verschiedene Polymere durch die martensitische Härtung mit einer unverletzlicheren und widerstandsfähigeren Materialqualität ausgestattet. Martensitisch gehärtete Stähle zeichnet eine enorm hohe Härtbarkeit aus. Diese wird dadurch erzielt, dass die Werkstoffe vergütet und abgeschreckt wurden. 

    In Hinsicht auf ein positives Ermüdungsverhalten und eine wünschenswerte Korrosionsbeständigkeit können im Rahmen des martensitischen Härtens ausgezeichnete Effekte erzielt werden. Diese Materialien werden insbesondere zur Herstellung von Messern, Bauteilen für Maschinen sowie in der Werkzeugfertigung und im Baubereich verwendet. 

    Ein Spezialverfahren innerhalb der martensitischen Härtung stellt das martensitische Randschichthärten dar. Dieses Technik optimiert die Oberflächenhärte sowie die Verschleiß- und Gleitmerkmale von Werkstoffen und trägt zu einer Steigerung von deren Dauer- und Wälzfestigkeit bei. Durch die verbesserte Oberflächenhärte sind diese Stähle unempfindlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen wie Druck und Stoß. 

    Die zu behandelnden Randschichten werden zunächst erwärmt und dann entweder mit hochmodernen Flamm- oder Induktionshärtern oder mit elektronen- und laserstrahlgestützten Härtungsvorrichtungen bearbeitet. Ursprünglich galten die Flamm- und Induktionshärter als die fundamentalen Techniken für das die martensitische Härten. Im Laufe des wissenschaftlich-technischen Fortschritts sind jedoch die Elektronen- und Laserstrahltechnologien hinzugekommen und haben dieses Härtungsverfahren perfektioniert.


  • Materialhärtung mittels UV LichtÖffnen oder Schließen

    Bei der Materialhärtung unter Einfluss von ultraviolettem Licht können unterschiedliche Werkstoffe gehärtet werden. Ultraviolettes Licht wird in diesem Zusammenhang für die Härtung von Lacken und Farben sowie Klebematerialien genutzt. Darüber hinaus eignet sich diese Härtungsvariante für das Verfestigen von Epoxid- und Acrylharz sowie anderen Kunststoffen, die eine wichtige Bedeutung in der Technik und der Medizin besitzen. Die Voraussetzung für die Anwendung der Materialhärtung mit UV-Licht sind die sogenannten Photoinitiatoren, die in einigen Werkstoffen enthalten sind. Beim Auftreffen von ultraviolettem Licht entstehen polymere Molekülketten, welche zu einer Verfestigung der Struktur beitragen. Insbesondere für das Verfestigen von Polyesterharzen ist es vorteilhaft, das Aushärten mit UV-Licht einzusetzen. In der Regel erfolgt bei dieser Verfahrenstechnik eine Kombination aus stark erhitztem Wasser, heißer Luft und infrarotem Licht. Dieses kann gemeinsam mit infraroter Wärme eine Härtung erzielen, die auch bei Materialien mit einem dicken Querschnitt gewünscht wird. Zur Anwendung kommt eine Härtung mit ultraviolettem Licht im Bereich zwischen 400 und 450 nm. Dieses werden gezielt auf die zu behandelnden Materialzonen ausgesendet. 

    Das UVgestütze Härten von Werkstoffen kann für unterschiedliche Arbeitstechniken eingesetzt werden. Neben dem Verbinden, Verschmelzen, Härten und Verkleben von Materialien ist diese Technologie ein effizientes Verfahren, um Oberflächen oder andere Strukturen zu versiegeln oder zu vergießen. 


  • NitriertiefeÖffnen oder Schließen

    Die Nitriertiefe, auch Aufstickungstiefe genannt, beschreibt den senkrechten Abstand der Randschicht bis zu einer Tiefe in der sich die mit Sauerstoff angereicherte Schicht. Wenn dieser Abstand durch einen Härtewert festgelegt wird, kennzeichnet man ihn als Nitrierhärtetiefe.


  • PlasmanitrocarburierenÖffnen oder Schließen

    Für Werkstücke die eine einen sehr hohen Schutz gegen mechanischem Verschleiß besitzen sollen, können durch Plasmanitrocarburieren wärme-behandelt werden. Beim Plasmanitrocarburieren diffundiert Stickstoff und Kohlenstoff und erzeugt eine sehr tiefe Verbindungsschicht, die die Verschleißfestigkeit extrem erhöht. Dieses Härteverfahren lässt sich bei niedriglegierten und unlegierten Stahlsorten verwenden.

    Das Werkstück soll bei allen Arten des Nitrocarburierens eine charakteristische Verbindungsschicht entstehen, die die Korrisionsbeständigkeit und den Verschleißwiderstand erheblich verbessern. Für das Nitrocarburieren in Plasma eignen sich alle Legierten Stähle die zur Nitridbildung neigen. Legierungen mit Aluminium, Chrom, Zirconium, Niob, Titan oder Vanadium seien hier als Legierungselemente genannt.

    Vorteile des Plasmanitrocarburieren

    • Werkstücke werden zu Beginn der Plasmabehandlung gereinigt
    • Hohe Zähigkeit der Randschicht
    • Die tiefe Verbindungsschicht zeichnet sich durch sehr gute Laufeigenschaften aus
    • Verringerter Adhäsionsverschleißes
    • Sehr geringe Abplatzgefahr
    • Im Gegensatz zum Nitrocarburieren bzw. Gaskarbonitrieren sind die Randschchten weniger spröde oder porös
    • kaum Nacharbeit
    • eine Nachreinigung entfällt
    • keine zusätzlichen Kosten

    Anwendungsfelder:

    • Kurbelwellen (KFZ)
    • Steuernocken
    • Antriebsachsen von Scheibenwischern oder Hydraulikzylinder

  • RandschichthärtenÖffnen oder Schließen

    Beim Randschichthärten werden nur die äußeren Randschichten des zu verarbeitenden Werkstoffes gehärtet. Grundsätzlich stehen zwei Verfahren zur Verfügung: Induktionshärten (Erwärmen des Werkstoffes mit Hilfe induzierter Wirbelströme) und das Flammhärten (Härten mit Hilfe von Gas).

    Es wird lediglich eine sehr dünne Schicht die nah an der Oberfläche des Werkstoffes liegt (Einhärtungstiefe 1-15mm, je nach Legierung / Härtebedingungen), auf die erforderliche Austenitisierungstemperatur gebracht und schnell mit Hilfe von  Wasser oder Ölemulsionen gehärtet. Der Werkstoffkern bleibt vom Härteprozess unbeinflusst. Aufgrund der sehr kurzen Erwärmungsphase liegen die Temperaturen beim Randschichthärten rund 30 bis 100 Grad über den gewöhnlichen Härtetemperaturen.

    Mit dem Randschichthärten lassen sich Werkstoffe mit komplizierter gemotrischer Struktur oder besonders große Werkstoffe mit einem höchstmaß an Qualität härten.

    Ein weiteres Erwärmungsverfahren, das beim Randschichthärten eingesetzt wird ist das Laserhärten, hierbei werden die äußeren Randschichten des Werkstoffes mittels Laser-/Elektronenstrahl beschoßen / erwärmt. Das Laserhärten eignet sich für kleine Teile an Werkstücke, wie Nocken oder Wellen. Das Laserhärten muss in einem Vakuum erfolgen.


  • SpannungsarmglühenÖffnen oder Schließen

    Ziel des spannungsarmen glühenens ist es, innerhalb des Werkstückes die sogenannte innere Spannung abzubauen. Diese Spannungen innerhalb des Werkstückes sind eine Folge der ungleichmäßigen Abkühlung durch zuvor durchgeführte Arbeitsprozesse (Schweißen, Schmieden, Gießen).

    Das Spannungsarmglühen ist deshalb notwendig, da ohne diesen Schritt eine weitere Wärmebehandlung oder mechanische Bearbeitung zu geometrischen Verformungen (Verzug) führen würde.Das Glühen wird bei einer Temperatur zwischen 550 bis 650 Grad Celsius durchgeführt. Im Anschluss wird das Werkstück langsam abgekühlt, mit dem Ziel die innere Spannung abzubauen ohne jedoch andere wesentliche Materialeigenschaften zu beeinträchtigen. Stahlarten mit Niob- oder Tantal-Anteilen und rostfreie Stähle dürfen nicht spannungsarm geglüht werden.


  • TiefkühlenÖffnen oder Schließen

    Das Tiefkühlen gewinnt bei hochlegierten ledeburistischen Werkzeugstählen zunehmend an Popularität. Werkzeugstähle die bei Stanz-, Schneid- und Umform- oder Zerspanungswerkzeugen verwendet werden, zeichnen sich durch eine hohe Verschleißfestigkeit und Zähigkeit aus, müssen bei der Herstellung aber gut zerspan- und schleifbar sein. Der sogenannte ledeburitische Schnellarbeitsstahl, der hier zum Einsatz kommt besitzt ein sehr feines und seigerungsfreies Mikrogefüge. Um dies zu erreichen muss das Restaustenit im Stahl umgewandelt werden. Das Tiefkühlen kann hierbei den Restaustenitanteil deutlich verringern. Dieser Effekt lässt sich auch durch ein mehrmaliges Anlassen erzeugen - das Tiefkühlen ist jedoch wesentlich effektiver und sowohl ökonmisch, als auch ökologisch meist sinnvoller. 


    Das Tiefkühlen erfolgt unmittelbar nach dem Härten und vor dem Anlassen. Die Temperatur des Tiefkühlens liegt bei unter -60°C - zum Einsatz kommen hier in der Regel Trockeneis, Alkoholmischungen oder verflüssigtes Gas. Mit flüssigem Stickstoff lassen sich Temperaturen von bis zu -196°C erreichen und mit flüssigem Helium ist ein Temperaturniveau von -269°C möglich.


    Grundsätzlich ist das Tiefkühlen nicht für alle Stahlarten geeignet, da ein Restaustenitanteil vom C-Gehalt abhängt und Stähle unterhalb eines Kohlenstoffgehaltes von 0,5 Prozent nicht oder nur in sehr geringem Maße zur Restaustenitbildung neigen. Bedacht werden muss die Gefahr der Rissbildung durch das Tiefkühlen, die aber durch eine feine Abstimmung der Härte- und Tiefkühl-Temperatur verhindert werden kann. 


  • UmwandlungshärtungÖffnen oder Schließen

    Um Stahl in seinen Oberflächeneigenschaften an die gewünschten Anforderungen anzupassen, wird hauptsächlich das Verfahren der Umwandlungshärtung genutzt. Mit dieser Technologie ist es realisierbar, Stahl zu härten.Grundsätzlich eignen sich etwa 1.000 variierende Sorten von Stahl für diese Härtungstechnologie.

    Typisch für das Umwandlungshärten sind das Einwirkung großer Hitze aus den Stahl und das zügige Aussetzen des Stahls in tiefere Kühltemperaturen hinein. Das Umwandlungshärten basiert auf einem komplizierten Prozess, bei dem es zu einer Wandlung von Ferrit in Austhenit kommt. Dieses Härtungsverfahren involviert insbesondere die im Stahl enthaltenen Kohlenstoffe und kann die Gitterstruktur des Stahles in dessen räumlicher Konstellation beeinflussen. Während des Umwandlungshärtens werden verschiedene Arbeitsschritte durchgeführt In einem Ofen wird der Stahl erhitzt und schnell abgeschreckt. Es entsteht eine sogenannte randentkohlte Schicht. Diese wird durch eine zusätzliche Beschleifung abgetragen. Als weitere Bearbeitungstätigkeit erfolgt das Anlassen.

    Beim Umwandlungshärten wirken verschiedene physikalische Parameter auf den Werkstoff ein. Diese können die Qualität der Härtung maßgeblich bestimmen. Bedeutsam sind in diesem Zusammenhang die Geschwindigkeit des Abkühlvorganges und die chemische Zusammensetzung des Ausgangsstahles. Im Resultat der Umwandlungshärtung weist der Stahl eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Beeinträchtigungen und eine andere Gefügequalität auf.


  • UmwandlungstemperaturÖffnen oder Schließen

    Die Umwandlungstemperatur beschreibt die Temperatur, bei der ein Werkstoff in eine neue Phase übergeht. Es beschreibt aber auch die Phase in der der Stoff einen neuen Zustand an nimmt oder eine Umwandlung endet. Umwandlungstemperaturen sind messbar und können in thermodynamischen Modellen berechnet werden. Die Abhängigkeit von weiteren Größen finden ihre Darstellung in Phasendiagrammen.


  • VerbindungsschichtÖffnen oder Schließen

    Verbindungsschicht

    Als Verbindungsschicht (auch Verbindungszone genannt) wird der äußere Bereich der Diffusionsschicht eines Werkstoffes bezeichnet, in der durch das Einbringen von Stickstoff Verbindungen wie Nitride oder Carbonitride vorliegen, sodass sich ein eigener struktureller Aufbau dieser Schicht ergibt. Einen besonderen  Fokus auf die Verbindungsschicht legt man beim Nitrocarbonieren.  Mit der Bildung einer Verbindungsschicht wird die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit von Werkstücken verbessert.

    Das Oxidieren der Verbindungsschicht (Aufbringen einer sehr dünnen, bis zu 1 µm dicken, Oxidschicht) verbessert die Korrosionsbeständigkeit eines zu behandelnden Werkstoffes noch zusätzlich. Hierzu werden mittels Dampfbeaufschlagung die Eisenanteile des Werkstückes korrodiert und die Ausbildung der Oxidschicht angeregt.

    Auch beim Nitrieren entsteht eine solche Verbindungsschicht mit einer Dicke im Bereich von 10-30 Mikrometer. Die Verbindungsschicht liegt hier über der Diffusionszone.



  • VergütenÖffnen oder Schließen

    Die Kombination aus Anlassen bei hohen Temperaturen & Vergüten wird im allgemeinen als Vergüten bezeichnet. Ziel der Vergütung ist es ein möglichst zähen und festen Werkstoff zu erzeugen. Aus dem Austenitgebiet heraus erfolgt das Härten, wobei das zu härtende Material mindestens 4 Grad pro Minute aufgeheizt wird. Je nach Werkstoff variieren die Abschreckmedien: Öl, Wasser, Salzbad oder Luft.

    Abhängig von der Stahlsorte, der mechanischen Eigenschaft und dem späteren Verwendungszweck findet der Anlassvorgang beim Vergüten bei Temperaturen zwischen 150°C und 700°C statt.

    Die besonderen Eigenschaften des Vergütens:

    Grundsätzlich werden beim Vergüten die Festigkeit und Resistenz gegen mechanische Beanspruchung erhöht, wobei die Anlassbehandlung dem Werkstoff die nötige Zähigkeit verleiht. Im einzelnen:

    • besonders hohe Standfestigkeit
    • sehr hohe Dauerschwingfestigkeit
    • besonders gute Zug- und Kerbschlagzähigkeit
    • verbesserte Biegewechselfestigkeit
    • optimale Vorbereitung auf eine thermochemische Wärmebehandlung

  • WärmegeschwindigkeitÖffnen oder Schließen

    Unter der Wärmegeschwindigkeit versteht man die zeitabhängige Änderung der Temperatur während der Wärmebehandlung, bezogen auf einen bestimmten Punkt oder einen bestimmten Bereich einer Wärmekurve. Oft wird in diesem Zusammenhang auch die Erwärmungsgeschwindigkeit als Begriff verwendet.


  • WeichglühenÖffnen oder Schließen

    Das Weichglühen ist eine Wärmebehandlung die nicht nur für Stähle geeignet ist. Auch Metallarten wie beispielsweise Messing oder Eisen lassen sich mit Weichglühen behandeln. Ziel des Weichglühens ist es, die Härte und die Festigkeit des Werkstoffes zu verringern. Für eine Weiterverarbeitung wie dem Ziehen (Drahtzieher), dem Walzen oder dem Stanzen wird mit dem Weichglühen so die Rissbildung verhindert und dem Werkstoff die nötige Flexibilität gegeben.

    Das Weichglühen erfolgt bei hohen Temperaturen zwischen 650°C und 750°C, je nach Glühpunkt des Materials. Die Temperatur wird dabei so lange gehalten bis es im Werkstoff zu einer komplette Gefügeumwandlung kommt. Das Material wird nach dem Weichglühen dann sehr langsam abgekühlt.

    Stähle mit einem hohen Kohlenstoffgehalt ( > 0,4 Masse-Prozent) profitieren durch das Weichglühen mit einer Verbesserten Belastbarkeit, wohingegen sich bei Stählen mit geringerem Kohlenstoffgehalt die Belastbarkeit nicht verbessert. Das Weichglühen ist vor dem Induktionshärten nicht zu verwenden.


  • Wiederaufkohlen / RückkohlenÖffnen oder Schließen

    Das Wiederaufkohlen ist das Aufkohlen eines zuvor entkohlten Werkstoffes. Das zu behandelnde Werkstück wird dabei auf das vor dem Entkohlen  Kohlenstoff-Niveaus  aufgekohlt. Es wird beim Wiederaufkohlen nur wieder soviel Kohlenstoff eingelagert wie ursprünglich vorhanden war.

     

    Das Wiederaufkohlen eines Werkstückes liegt meist in einer Reparaturbehandlung begründet, der durch eine irrtümliche Entkopplung entstanden ist. Dazu wird die Randschicht soweit mit Kohlenstoff aufgefüllt, dass Differenzen gegenüber dem Kernbereich ausgeglichen werden.

     

    Das Wiederaufkohlen kommt bei Einsatz- und Vergütungsstählen zum Einsatz. 


  • ZwischenstufenvergütungÖffnen oder Schließen

    Als Zwischenstufenvergüten bezeichnet man eine spezielle Form der Wärmebehandlung von eisenhaltigen Werkstoffen. Bei diesem Verfahren, welches auch als bainitisches Vergüten bezeichnet wird, findet im Gegensatz zur konventionellen martensichen Gefügeumwandlung eine sogenannte Umwandlung in der Bainit- bzw. Zwischenstufe statt. Diese Umwandlung findet nur bei bestimmten Temperaturen und Abkühlgeschwindigkeiten statt, welche zwischen einigen Minuten aber auch Stunden liegen können.
    (Siehe auch Bainitisieren und ADI)