Einsatzhärten

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Unter Einsatzhärten versteht man das Aufkohlen, Härten und Anlassen eines Werkstücks aus Stahl.

Ziel des Einsatzhärtens ist ein weicher und zäher Kern bei gleichzeitiger harter Oberfläche des Werkstoffs. Die Randschichten des Werkstücks müssen einen Kohlenstoffgehalt von 0,85 % und der Kern einen Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,21 % haben. Um dies zu erreichen, wird die Oberfläche durch Diffusion gezielt mit Kohlenstoff angereichert.

Das Einsatzhärten erfolgt im austenitischen Zustand des Stahls, das heißt bei Temperaturen, die über dem Umwandlungspunkt A_c3 liegen, in der Regel zwischen 880 bis 980 °C. Gängige Einsatzhärtetiefen liegen zwischen 0,1 und 2,5 mm.

Im Anschluss wird das aufgekohlte Bauteil gehärtet und angelassen. Das Härten und Anlassen verleihen dem Bauteil eine hohe Oberflächenhärte und Festigkeit. Der Kern hingegen bleibt in einem zäh vergüteten Zustand.

Das Einsatzhärten erfolgt in einem kohlenstoffhaltigen Medium, in der Regel im gasgefüllten oder durchströmten Ofen oder im Salzbad. Es können auch geeignete Granulate verwendet werden. Werkstückbereiche, die nicht aufgekohlt werden sollen, müssen mit einer hitzebeständigen Paste abgedeckt werden. Beim Salzbad besteht die Möglichkeit der partiellen Härtung, ohne vorher bestimmte Bereiche des Werkstückes zu isolieren. Dieses erreicht man indem, wenn möglich, nur die zu härtenden Bereiche in das Salzbad eingetaucht werden. Dabei ist zu beachten, dass es keine exakte konturentreue Härtung/Diffusion geben kann, da die Diffusion im Randbereich des nicht eingetauchten Werkstückes gering fortschreitet. Auch beim Isolieren bestimmter Bereiche ist die Härtung oder Diffusion nie exakt konturentreu möglich.

Ein verwandtes Verfahren ist das Carbonitrieren.

Alternativmethode zum Einsatzhärten ist das Laserstrahlhärten oder Induktivhärten.

[Bearbeiten] Geeignete Werkstoffe

Einsatzstähle bzw. Baustähle mit verhältnismäßig niedrigem Kohlenstoffgehalt, unlegiert oder niedrig legiert. Geeignete Werkstoffe sind hier Stähle von 0,1 - 0,25% Kohlenstoffgehalt

[Bearbeiten] Ziel des Verfahrens

Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere:

• Steigerung des Verschleißwiderstandes durch Randschichtenhärte
• Erhöhung der Belastbarkeit
• Verbesserung der Biegewechselfestigkeit durch zähen Kern
• Erhöhung der Dauerfestigkeit (Die Martensitbildung beim Härten führt zu einer Volumenzunahme. Diese ist in den kohlenstoffreichen Randschichten höher als im kohlenstoffarmen Kern, weshalb sich an der Oberfläche Druckeigenspannungen aufbauen. Diese wirken den Zugspannungen bei Biege- oder Torsionsbelastung entgegen, weshalb ein Anriß erst bei höheren Spannungen auftritt.)

Einsatzhärten ist das bevorzugte Verfahren für Antriebsteile und Zahnräder.

[Bearbeiten] siehe auch

• Härten (Stahl)