Die Einhärtbarkeit ist eine wichtige Kenngröße beim Härten von Stahl. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, wird das Phasendiagramm herangezogen. Es stellt dar, welche Temperaturen zur Austenitisierung der jeweiligen Stahlsorte notwendig sind. Das Austenitisierungsgebiet liegt oberhalb einer spezifischen Linie im Phasendiagramm. Die entsprechenden Temperaturen sind als Umwandlungspunkte A3 bzw. A1 gekennzeichnet.
Zudem muss die kritische Abkühlgeschwindigkeit gemäß der jeweiligen Legierung beachtet werden. Ein zu schnelles Abkühlen birgt Rissgefahr. Das Abschreckmittel orientiert sich an der erforderlichen Abschreckgeschwindigkeit. Es kommen Luft bzw. Gas, Wasser, Öl oder Salzschmelzen zum Einsatz.
Der Kohlenstoffgehalt des Stahls und seine Legierungselemente haben einen wesentlichen Einfluss auf die Aufhärtbarkeit und Einhärtbarkeit eines Materials:
- Kohlenstoff bildet nach der Austenitisierung bei der Abschreckung Martensit. Damit bestimmt er die erreichbare Härte des Stahls, also die Aufhärtbarkeit.
- Die Legierungselemente beeinflussen die Tiefe des Gefüges, das in Martensit umgewandelt wird, also die Einhärtbarkeit.
- Je dicker die Wandstärke des Bauteils ausfällt, desto mehr Legierungsanteile sind notwendig, weil die Abkühlgeschwindigkeit zum Kern hin abfällt.
INFO: Die individuelle Einhärtbarkeit eines Stahls ist von seiner jeweiligen Zusammensetzung abhängig. Wichtige Legierungselemente zur Steigerung der Einhärtbarkeit sind Chrom, Nickel, Mangan und Molybdän.
Folgende Schaubilder zeigen den Einfluss des Kohlenstoffgehalts auf die Aufhärtbarkeit und der Legierungselemente Chrom und Molybdän auf die Einhärtbarkeit.
Beispiel für Einhärtbarkeit
Ein Bauteil mit einem Durchmesser von 100 mm wurde wärmebehandelt und in Öl abgeschreckt. Im Kern hat sich eine Härte von 340 HV (Vickershärte) gebildet. Er enthält nun etwa 1 % Ferrit sowie Martensit und Rest-Austenit. An der Außenseite des Werkstücks wurde eine Härte von 500 HV erreicht. Die Umwandlungspunkte im Phasendiagramm liegen bei mindestens 723 °C.
