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Einsatzhärten

Kohlenstoffarme Stähle sind zäh, eignen sich hervorragend zur spanenden Bearbeitung und zum Schweißen, sind jedoch nicht martensitisch härtbar.
Dabei wird in der Praxis gerade von diesen Stählen zusätzlich eine harte und verschleiß-beständige Oberfläche gefordert
Einsatzhärten Aufkohlen Gradl Härtetechnik Schwarzenfeld

Verfahren

Einsatzhärten ist ein thermochemisches Verfahren, bei dem die Oberfläche eines Metallwerkstücks mit Kohlenstoff angereichert und anschließend gehärtet und angelassen wird. Das Werkstück wird in eine kohlenstoffhaltige Atmosphäre oder Lösung erwärmt, um die Oberfläche mit Kohlenstoff anzureichern. Anschließend wird es gehärtet und angelassen, um die Härte und Zähigkeit des Werkstücks zu verbessern.

Wirkungsweise

Beim Einsatzhärten wird das Werkstück zunächst in eine kohlenstoffhaltige Atmosphäre oder Lösung erwärmt. Die Temperatur liegt in der Regel zwischen 850 und 950 °C. Bei dieser Temperatur diffundiert der Kohlenstoff aus der Atmosphäre oder Lösung in das Werkstück.

Die Kohlenstoffanreicherung führt zu einer Erhöhung der Härte und Verschleißfestigkeit der Oberfläche des Werkstücks. Die Härte der Oberfläche kann bis zu 60 HRC erreichen.

Nach dem Aufkohlen wird das Werkstück gehärtet und angelassen. Beim Härten wird das Werkstück schnell abgekühlt, um den Kohlenstoff in einer kohlenstoffreichen Martensitphase zu fixieren. Beim Anlassen wird das Werkstück langsam abgekühlt, um die Zähigkeit des Werkstücks zu verbessern.

Anwendungsgebiete

Einsatzhärten wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, darunter:

  • Maschinenbau: Einsatzhärten wird bei Werkzeugen, Lagern und anderen Bauteilen eingesetzt, die hohen mechanischen Belastungen und Verschleiß ausgesetzt sind.
  • Automobilindustrie: Einsatzhärten wird bei Kolben, Pleuelstangen und anderen Bauteilen eingesetzt, die hohen mechanischen Belastungen und Verschleiß ausgesetzt sind.
  • Luft- und Raumfahrtindustrie: Einsatzhärten wird bei Bauteilen eingesetzt, die hohen Temperaturen und Belastungen ausgesetzt sind.

Einsatzhärten bietet eine Reihe von Vorteilen, darunter:

  • Verbesserte Härte
  • Verbesserte Verschleißfestigkeit
  • Verbesserte Ermüdungsfestigkeit
  • Verbesserte Korrosionsbeständigkeit

Einsatzhärten kann zu einer gewissen Verminderung der Duktilität führen. In der Regel ist dieser Effekt jedoch vernachlässigbar.

Es gibt verschiedene Verfahren zum Einsatzhärten, die sich in der Art der Atmosphäre oder Lösung, der Temperatur und der Haltezeit unterscheiden.

Die gebräuchlichsten Verfahren sind:

  • Gasaufkohlen: Das Werkstück wird in eine Atmosphäre aus Kohlenmonoxid und Stickstoff erwärmt.
  • Flüssigaufkohlen: Das Werkstück wird in eine Salzschmelze getaucht, die Kohlenstoff enthält.
  • Feststoffaufkohlen: Das Werkstück wird in ein Gemisch aus Kohlenstoffpulver und Eisenpulver getaucht.

Beim Einsatzhärten sind folgende Sicherheitshinweise zu beachten:

  • Das Werkstück muss vor dem Einsatzhärten gründlich gereinigt werden, um Verunreinigungen zu entfernen.
  • Die Temperatur muss sorgfältig überwacht werden, um zu vermeiden, dass das Werkstück überhitzt.
  • Das Werkstück muss nach dem Einsatzhärten langsam und gleichmäßig abgekühlt werden, um zu vermeiden, dass es zu Spannungen kommt.

Beispiele für Einsatzgehärtete Bauteile sind:

  • Werkzeuge für die Metallbearbeitung: Bohrer, Fräser, Meißel
  • Lager für Maschinen: Wälzlager, Gleitlager
  • Bauteile für die Automobilindustrie: Kolben, Pleuelstangen, Nockenwellen
  • Bauteile für die Luft- und Raumfahrtindustrie: Turbinenschaufeln, Triebwerksteile

Einsatzhärten ist ein wichtiges Verfahren in der Metallverarbeitung, das zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Oberflächen von Metallwerkstücken eingesetzt wird. Es bietet eine Reihe von Vorteilen, darunter erhöhte Härte, Verschleißfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit.