Beim Laserhärten wird der kohlenstoffhaltige Randbereich eines Bauteils durch einen hochintensiven Laserstrahl auf Temperaturen von 900 bis 1500°C erhitzt. Diese lokale Wärmeeinbringung führt zur Austenitisierung des Stahls. Während sich der Laserstrahl bewegt, kühlt das umliegende Material die erwärmte Zone schnell ab, wodurch sich Martensit bildet. Diese schnelle Selbstabschreckung macht zusätzliche Abschreckmedien überflüssig. Das Verfahren erlaubt es, gezielt nur bestimmte Funktionsflächen zu härten und gleichzeitig die Duktilität des restlichen Bauteils zu erhalten.

 

Es handelt sich beim Laserhärten um ein Randschichthärteverfahren ohne Veränderung der chemischen Zusammensetzung. Das Laserstrahlhärten eignet sich besonders auch für große Werkstücke, die nur partiell gehärtet werden müssen.

 

Mit Laserstrahlen kann die Stahloberfläche punktförmig oder flächig erhitzt werden, bis die Austenitisierungstemperatur erreicht. Die Erhitzung mit Laserstrahlen geht sehr schnell. Das hilft bei der Abschreckung, die durch die schnelle Wärmeleitung quasi von selbst erfolgt.

 

Bildunterschrift: Verfahren: Laserstrahlhärten

Das Laserhärten kann ein alternatives Wärmebehandlungsverfahren zu Induktionshärten oder Flammhärten darstellen. Es eignet sich zudem hervorragend als nachträgliche Oberflächenbehandlung, um verschleißgefährdete Bereiche von Bauteilen zu schützen. Die Integration in bestehende Produktionsprozesse, z.B. in Verbindung mit Bearbeitungs- oder Fertigungsmaschinen, ist problemlos möglich.

• Präzises Härten: Lokale Härtung von definierten Teilbereichen.
• Minimaler Verzug: Geringer Wärmeeintrag reduziert Materialverformungen.
• Hohe Reproduzierbarkeit: Exakte Steuerung des Wärmeeintrags.
• Kein Abschreckmedium: Selbstabschreckung spart zusätzliche Verfahren.

Laserhärten findet Anwendung in verschiedenen Industrien, darunter im Werkzeugbau, der Automobilindustrie und der Agrartechnik. Besonders geeignet ist es für Bauteile mit komplexer Geometrie oder stark beanspruchte Komponenten, wie Nockenwellen, Schneidwerkzeuge und Zahnräder.

 

Typische Werkstoffe sind:

• Werkzeugstähle (z.B. Kalt- und Warmarbeitsstähle)
• Vergütungsstähle
• Formenstähle
• Korrosionsbeständige Edelstähle (ab 0,2 % Kohlenstoffgehalt)
• Gusseisen

Der PACD-Prozess beruht auf der Diffusion von Kohlenstoffatomen aus einem Trägergas in die Oberflächenschichten des behandelten Bauteils. Grundlage dafür ist eine angelegte elektrische Spannung, die im Vakuum ein Plasma aus ionisiertem Gas erzeugt. Die Tiefe der Diffusionsschicht kann je nach Prozessparametern (Temperatur, Zeit, Gaszusammensetzung) variiert werden. Der detaillierte Ablauf des Prozesses ist wie folgt:

1. Vorbereitung des Materials: Durch die Reinigung des Werkstücks wird sichergestellt, dass es frei von Verunreinigungen ist, die das PACD-Verfahren beeinträchtigen könnten.
2. Vakuumbildung: Das Bauteil kommt in eine Vakuumkammer mit einem Vakuum von 0,1 bis 10 Millibar. Andernfalls würde die Umgebungsluft die spätere Plasmabildung behindern.
3. Gaseinlass: Ein Gasgemisch mit typischen Kohlenstoffträgergasen wie Methan oder Propan wird in die Vakuumkammer geleitet.
4. Erzeugung des Plasmas: Zwischen der Vakuumkammer und dem Werkstück wird eine Hochspannung von 100 bis 1.000 Volt angelegt. Dadurch wird das eingeleitete Gas ionisiert, wodurch die notwendige Energie für die Diffusion der Kohlenstoffatome bereitgestellt wird. Das daraus entstehende Gemisch aus hochenergetischen Ionen, Elektronen und neutralen Teilchen bildet das Plasma.
5. Kohlenstoffdiffusion: Die hochenergetischen Teilchen im Plasma entfernen Materialatome aus der Oberfläche des Werkstücks. Gleichzeitig setzen sie Kohlenstoffatome im Gas frei, die nun gemäß Konzentrationsgradient in die Bauteiloberfläche diffundieren können. Dies geschieht typischerweise bei Temperaturen zwischen 300 °C und 400 °C.
6. Abkühlung: Nach dem Erreichen der gewünschten Diffusionstiefe wird das Plasma abgeschaltet und das Werkstück in kontrollierter Atmosphäre abgekühlt, um die mechanischen Eigenschaften weiter zu optimieren und Oxidation zu verhindern.

PACD kombiniert die Vorteile anderer Einsatzhärtungsverfahren und bietet darüber hinaus weitere Pluspunkte:

 

• Verbesserte Oberflächeneigenschaften: PACD ermöglicht eine erhöhte Härte, verbesserte Verschleißfestigkeit und gesteigerte Ermüdungsbeständigkeit.
• Erhalt der Korrosionsbeständigkeit: Da hier keine Beschichtung, sondern eine Diffusion erfolgt, besteht keine Gefahr eines Abplatzens.
• Keine Steigerung der Sprödigkeit: Die Diffusion erfolgt ohne die Bildung von Karbiden, was im Vergleich zu traditionellen Aufkohlungsverfahren eine geringere Sprödigkeit der behandelten Oberfläche zur Folge hat.
• Hohe Prozesskontrolle: Die präzise Kontrolle von Prozessparametern wie Temperatur, Druck und Gaszusammensetzung erlaubt eine sehr gleichmäßige Kohlenstoffverteilung und jederzeit reproduzierbare Ergebnisse.
• Niedrigere Temperaturen: Durch die geringen Prozesstemperaturen werden Kornwachstum und Karbidbildung minimiert, was das Verzugsrisiko deutlich senkt.
• Umweltfreundlichkeit: PACD erzeugt geringere Emissionen und weniger umweltschädliche Nebenprodukte durch den Einsatz einer geschlossenen Vakuumkammer.
• Selektive Einsatzhärtung: Es wird ausschließlich die Werkstückoberfläche behandelt und tiefere Schichten bleiben unbeeinflusst. Die gezielte Behandlung bestimmter Bereiche eignet sich zudem ideal für Werkstücke mit komplexen Geometrien.
• Kombination mit anderen Verfahren: PACD lässt sich sehr gut mit anderen Fertigungstechniken kombinieren, um verschiedene Bauteileigenschaften zu optimieren.

Die Dicke der erzielten PACD-Zone liegt je nach Edelstahlsorte und Prozessparametern zwischen 20 bis 40 Mikrometern. Da keine zusätzliche Schicht aufgetragen wird, sondern die Kohlenstoffatome direkt ins Material eingebracht werden, bleibt die Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche bestehen.

 

Es können sehr hohe Härtegrade an der Oberfläche erzielt werden, die je nach Edelstahllegierung variieren. Beispielsweise kann für den Edelstahl AISI 316 eine Oberflächenhärte von über 1.100 HV0.1 erreicht werden.

 

Die positiven Eigenschaften und das vergleichsweise umweltschonende Verfahren machen PACD interessant für vielfältige Branchen und Einsatzbereiche:

 

• Branchen: Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte, Wassersysteme usw.
• Komponenten: Pumpen, Getriebe, Wellen, chirurgische Instrumente, Schneidwerkzeuge

Grundvoraussetzung für das PACD-Einsatzhärten ist ein Verständnis der Physik, Chemie und Werkstuffkunde, um die Wechselwirkungen zwischen Material und Verfahren richtig beurteilen zu können. Es gilt folgende Herausforderungen zu meistern:

 

• Passende Prozessparameter: Die richtige Temperatur, Behandlungsdauer und Gaszusammensetzung sowie ein angemessener Druck sind entscheidend, um alle gewünschten Eigenschaften an der Werkstückoberfläche zu erzielen.
• Verschiedene Edelstahlsorten: Unterschiedliche Edelstahlsorten sprechen verschieden auf die PACD-Behandlung an. Die jeweiligen Prozessparameter müssen immer an die spezifische Legierung angepasst werden.
• Vorbehandlung und Nachbehandlung: Nur Experten können beurteilen, welchen Einfluss bereits erfolgte Vorbehandlungen auf das PACD-Verfahren haben und welche Vor- und Nachbehandlungen gegebenenfalls noch nötig sind, um zum gewünschten Endergebnis zu gelangen.
• Qualitätskontrolle: Um reproduzierbare Resultate und eine konsistent hohe Qualität zu gewährleisten, sind strenge Qualitätskontrollen notwendig.

Kammervolumen: 1,25 m3
Kammerabmessungen: Durchmesser 800 mm, Höhe 2.500 mm
Stromversorgung: Spannung (100-1.000 V), Stromstärke (10-300 A)
Temperaturregelung: 300 °C bis 400 °C

Um den Erfolg der PACD-Behandlung sicherzustellen, benötigen wir von Ihnen genaue Informationen über die Beschaffenheit der zu behandelnden Werkstücke sowie die gewünschten Eigenschaften. Unser Kunden-Service stellt Ihnen gerne ein entsprechendes Formular zu Verfügung. Unter anderem benötigen wir folgende Angaben:

 

• Material: Welche Edelstahllegierung (z. B. AISI 304, AISI 316) soll behandelt werden?
• Abmessungen und Geometrie: Welche Größe und Form hat das Werkstück und wie viele Werkstücke sollen gehärtet werden?
• Oberflächenzustand: Sind bestimmte Vorbehandlungen (z. B. Reinigen, Strahlen) erfolgt oder gewünscht?
• Gewünschte Eigenschaften: Welche Spezifikationen sollen erreicht werden? (Härtegrad, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit etc.)
• Spezielle Anforderungen: Gibt es zusätzliche Anforderungen wie eine selektive Härtung bestimmter Bereiche?

Erwärmung direkt im Werkstück durch Induktivhärten

Beim Induktivhärten findet die Erhitzung im Bauteil selbst statt. Auf diese Weise kann zum Beispiel ganz gezielt nur die Innen- oder Außenfläche eines Bauteils gehärtet werden. Das gelingt durch Induktion. Dafür wird mit einer Kupferspule ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt. Durch den elektrischen Widerstand im Bauteil entwickelt sich Wärme, die bis zur individuellen Härtetemperatur erhöht werden kann.
 

Härtevorgang

Im Unterschied zu anderen Härteverfahren erfolgt Induktionshärten sequenziell. Das bedeutet, dass der zu härtende Bereich durch ein Verschieben des Induktors Stück für Stück erwärmt und durch eine Brause abgeschreckt wird.
 
Je nach Bauteil- und Induktorgröße kann das Werkstück auch nach und nach durch den Induktor hindurchgeschoben werden. Zudem kann während dieses Vorgangs eine Rotationsbewegung notwendig sein (zum Beispiel bei Wellen).
 
Abschließend folgt eine Entspannung des Stahls bei niedriger Temperatur oder ein Anlassen.
 

Kurze Erwärmungs- und Haltezeiten gewährleisten eine sehr geringe Oxidation. Um die gewünschte Gefügeausbildung zu ermöglichen, müssen Haltezeit und Härtetemperatur ins richtige Verhältnis gesetzt werden. Das ist abhängig von der Werkstoffsorte, insbesondere vom Kohlenstoffgehalt. In der Regel liegen die Temperaturen zwischen 800 °C und 950 °C.
 

Entdecken Sie einige der wichtigsten Vorteile des Induktivhärtens:

• Örtlich begrenzte Härtung problemlos möglich
• Schnelle Durchlaufzeit dank kurzer Verfahrensdauer
• Geringer Verzug und wenig Zunderbildung
• Automatisierbar und reproduzierbar

Induktivhärten eignet sich ideal für Bauteile mit komplexer Geometrie und Werkzeuge, die an bestimmten Stellen hohem Verschleiß ausgesetzt sind. So eignet sich zum Beispiel die Schneide einer Zange zum Induktionshärten. Weitere Anwendungsbeispiele sind Bolzen, Kurbelwellen, Zahnräder, Ventilstößel und Walzen.

Zum Induktivhärten müssen Vergütungsstähle über einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,3 % verfügen.
 
Zu den geeigneten Werkstoffen zählen unter anderem:
 

Werkstoffnummer	Kurzname	Stahlsorte	HRC
1.0503	C45	Vergütungsstahl	48-58
1.7225	42CrMo4	Vergütungsstahl	48-60
1.3503	100Cr6	Kugellagerstahl	50-65
1.8159	50CrV4	Vergütungsstahl	48-60
1.2826	60MnSiCr4	Spannzangenstahl	48-58

Wir freuen uns, dass Sie bei uns induktivhärten möchten. Dazu benötigen wir unter anderem folgende Angaben:

• Werkstoffbezeichnung
• Sollwert für die Oberflächenhärte
• Sollwert für die Härtetiefe
• Kennzeichnung von Bohrungen nahe der Oberfläche
• Soll ein Anlassen folgen?

Weitere notwendige Angaben entnehmen Sie dem Vordruck zu Beauftragung, den wir Ihnen gerne übermitteln.

In unserer Standortübersicht erfahren Sie, wo wir bei Härtha das Induktivhärten durchführen.

Beim Carbonitrieren wird das Stahlbauteil in einem Gasgemisch mit 0,5 % bis 0,8 % Kohlenstoff und 0,2 % bis 0,4 % Stickstoff erhitzt. Auf diese Weise diffundieren der Kohlenstoff und der Stickstoff in die Stahloberfläche. Danach erfolgt die Abschreckung in Wasser, Öl oder Salzschmelze. Zum Abschluss des Verfahrens folgt das Anlassen zwischen 160 °C und 300 °C, um die Sprödigkeit zu verringern.

Im Vergleich zum Aufkohlen genügen beim Carbonitrieren geringere Temperaturen zwischen 820 °C und 900 °C. Zudem ist der Prozess in der Regel kürzer. Das sind optimale Voraussetzungen für einen geringen Verzug. Darüber hinaus senkt der Stickstoff die kritische Abkühlgeschwindigkeit zur Martensitbildung, was eine bessere Härtbarkeit zur Folge hat.

Die Einhärtetiefe ist abhängig von der allgemeinen Härtbarkeit der Stahlsorte, der Bauteilgeometrie, der Carbonitrierschicht, der Härtetemperatur und der Abkühlgeschwindigkeit. Die maximale Einhärtetiefe liegt beim Carbonitrieren bei 1,0 mm.

 

Ablauf des Verfahrens Carbonitrieren

 

Einordnung der Wärmebehandlung Carbonitrieren

Trotz der Verfahrensbezeichnung ist das Carbonitrieren kein Nitrierverfahren. Stattdessen gehört das Carbonitrieren zu den Härteverfahren. Das liegt an der geringen Menge Stickstoff, die in das Gefüge aufgenommen wird. Dadurch bildet sich während der Erhitzung keine Verbindungsschicht. Die harte Randschicht entsteht hingegen beim Abschreckvorgang.

 

Vorteile auf einen Blick

Das Carbonitrieren bietet viele Vorteile für die behandelten Bauteile:

• Die Härtbarkeit von legierten und unlegierten Stählen wird durch die Anreicherung von Stickstoff und Kohlenstoff erhöht.
• Die Randschicht wird härter und verschleißfester als beim Einsatzhärten.
• Geringer Verzug durch niedrige Temperaturen als beim Einsatzhärten.
• Keine Risse dank milder
• Bessere Notlaufeigenschaften und besserer Reibverschleißwiderstand
• Höhere Anlassbeständigkeit in Abhängigkeit zum eindiffundierten Stickstoff in der
• Ideal zur Serienfertigung kleiner Bauteile, die eine saubere Umgebung

Carbonitrieren wird eingesetzt, um die Dauerfestigkeit und Verschleißbeständigkeit verschiedener Stahlsorten zu erhöhen. Das Verfahren ist besonders interessant für Bauteile, bei denen eine Einsatzhärtetiefe zwischen 0,1 mm und 1,00 mm erreicht werden soll. Es eignet sich gut zur Massenfertigung und für kleine Werkstücke.
 
Typische Bauteile, die carbonitriert werden, sind zum Beispiel Kolben, Walzen, Wellen, Zahnräder und Hebel für verschiedene Antriebsarten.

Zum Carbonitrieren eignen sich ausschließlich Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von maximal 0,25%. Das sind vor allem unlegierte und niedrig legierte Einsatzstähle, aber auch Sinter-, Bau- und Automatenstähle.
 
In unser Werkstofftabelle sehen Sie einen Auszug geeigneter Werkstoffe.

Sie wollen bei uns Carbonitrieren? Für Ihren Auftrag benötigen wir folgende Angaben:

• Werkstoffsorte
• Gewünschte Einsatzhärtetiefe
• Zielrandhärte
• Falls notwendig die Isoliervorschrift 

Zunächst geben wir Ihnen Rückmeldung, ob die gewünschten Härtewerte mit Ihrer Werkstoffsorte realisierbar sind. Sie erhalten dann unser Auftragsformular mit allen weiteren notwendigen Angaben.

Erfahren Sie in unserer Standortübersicht an welchen Orten wir Carbonitrieren bei Härtha anbieten.

Randschichthärten beschreibt das partielle Härten von Metallbauteilen in der Randschicht. Synonym ist auch vom Oberflächenhärten die Rede. Die Oberfläche wird auf Austenitisierungstemperatur gebracht und dann abgeschreckt. Der Kern bleibt von der Prozedur weitgehend unbeeinträchtigt.
 
Auf diese Weise ergeben sich im Werkstück verschiedene Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften – das zähe Ausgangsmaterial im Kern und die gehärtete, deutlich verschleißfestere Oberfläche. Dieser Verbund an Eigenschaften eignet sich für Bauteile, die starker mechanischer Beanspruchung ausgesetzt sind, wie zum Beispiel Zahnräder und Pressen.
 
Beim Randschichthärten findet eine Härtung durch Austenitisierung und darauffolgende Martensitbildung statt, also eine Gefügeveränderung. Beim Nitrieren findet hingegen keine Gefügeänderung, sondern eine chemische Veränderung in der Randschicht statt.

 

Technische Details

Nur Vergütungsstahl mit mindestens 0,45% Kohlenstoffgehalt eignet sich gut zum Randschichthärten, da bei diesem Verfahren kein Kohlenstoff von außen zugeführt wird. Grundsätzlich gilt, dass der Kohlenstoffgehalt von Stählen ausschlaggebend für ihre Härtbarkeit ist. Durch Aufkohlung kann dieser gesteigert werden.

Die richtige Temperatur zum Randschichthärten ist abhängig vom Material. Sie liegt 50 °C bis 100 °C über der individuellen Härtetemperatur der jeweiligen Stahlsorte. Die Erhitzung erfolgt per Induktion, Laserstrahl, Elektronenstrahl oder Flamme.
 
Um Spannungen und Sprödigkeit zu mindern, kann nach dem Härten ein Glühen oder Anlassen erfolgen. Dabei können individuelle Parameter für das Werkstück eingestellt werden.

Stähle erhalten durch die Behandlung mit Randschichthärten viele attraktive Vorteile:
 

• Die allgemeine Haltbarkeit und Dauerfestigkeit steigen, weil das Bauteil beständiger gegenüber Verschleiß wird. 
• Druckeigenspannungen und Verspannungen steigern die Schwingfestigkeit der Bauteiloberfläche.
• Die Steifigkeit und Belastbarkeit der Einsatzflächen nimmt durch die härtere Oberfläche zu (das spielt zum Beispiel bei den Wälzflächen von Zahnrädern eine Rolle)
• Anschließendes Schleifen kann zusätzlich eine höhere Präzision und bessere Oberflächengüte sicherstellen. 

Randschichthärteverfahren ohne Veränderung der
chemischen Zusammensetzung

 

Induktionshärten/Induktivhärten

Grundlage für das Induktionshärten ist ein Erhitzen der Werkstückoberfläche durch wechselnde Magnetfelder. Das Härten erfolgt beim anschließenden Abschreckprozess. Induktivhärten eignet sich hervorragend zur Massenfertigung von Bauteilen, weil es sich sehr gut automatisieren lässt und hohe Durchlaufzahlen ermöglicht.

 

Bildunterschrift: Verfahren: Induktivhärten

 

Randschichthärten gehört zum guten Standard von Härtha. Unsere Spezialisierung liegt dabei auf dem Induktivhärten. Gerne beraten wir Sie über geeignete Härteverfahren für Ihren Bedarf.

 

Laser- und Elektronenstrahlhärten

Das Elektronen- und Laserstrahlhärten eignet sich besonders für kleine Werkstücke, bei denen nur geringe Härtetiefen erreicht werden müssen.

Sowohl mit Laserstrahlen als auch mit Elektronenstrahlen kann die Stahloberfläche punktförmig oder flächig erhitzt werden, bis sie Austenitisierungstemperatur erreicht. Die Erhitzung mit Laser- oder Elektronenstrahlen geht sehr schnell. Das hilft bei der Abschreckung, die durch die träge Wärmeleitung quasi von selbst erfolgt.

 

Bildunterschrift: Verfahren: Laserstrahlhärten

 

Bildunterschrift: Verfahren: Elektronenstrahlhärten

 

Thermochemische Diffusionsbehandlung mit Veränderung der chemischen Zusammensetzung

• Einsatzhärten

Härten der Randschicht durch Aufkohlen mit Kohlenstoff und anschließendem Härten und Anlassen

 

• Nitrieren

Härten der Randschicht mit zugeführtem Stickstoff

 

• Carbonitrieren

Härten der Randschicht mit zugeführtem Kohlenstoff und Stickstoff und anschließendem Härten und Anlassen

 

• Niederdruckaufkohlen (LPC)

Härten der Randschicht im Vakuumofen mit Kohlenwasserstoff

Beim Einsatzhärten spielt das Aufkohlen eine zentrale Rolle, also die Anreicherung der Randschicht des Bauteils mit Kohlenstoff. Für diesen Prozess ist eine kohlenstoffhaltige Umgebung ausschlaggebend. Während des Aufkohlens nimmt der Kohlenstoffgehalt im Verhältnis vom Rand zum Kern immer weiter ab.

 

Aufbau und Funktionsweise des Einsatzhärtens in Gasatmosphäre

 

Lernen Sie nun die einzelnen Prozesse vom Aufkohlen bis zum Anlassen genauer kennen:

 

Aufkohlen

Die Grundvoraussetzung zum Aufkohlen ist ein geeignetes Medium, das Kohlenstoff an das Bauteil abgeben kann. Dieses Medium kann fest, flüssig oder gasförmig sein – zum Beispiel ein Kohlungspulver, eine Salzschmelze oder ein methanhaltiges Gasgemisch.

Einsatzstähle eignen sich besonders gut zum Aufkohlen. Das Bauteil wird im austenitischen Zustand auf Temperaturen zwischen 880 °C und 950 °C erhitzt. Bei Temperaturen über 950 °C handelt es sich um Hochtemperaturaufkohlen.

 

 

Während dieses Prozesses reichert vor allem die Randschicht des Bauteils Kohlenstoff an, der im weiteren Verlauf bis zum Kern diffundiert. Der Kern behält aber zumeist den ursprünglichen Kohlenstoffgehalt der verwendeten Stahlsorte. Die Aufkohlungstiefe variiert normalerweise zwischen 0,1 mm und 2,5 mm.

 

Ablauf des Verfahrens Einsatzhärten

 

Härten

Nach dem Aufkohlen kann eine langsame Abkühlung des Bauteils mit anschließendem Härten erfolgen. Alternativ ist das Direkthärten möglich. Dabei wird das Werkstück nach dem Aufkohlen auf die Härtetemperatur für die Randschicht abgesenkt und anschließend schnell abgeschreckt.

Ziel beim Einsatzhärten ist das Einstellen einer hohen Festigkeit und Härte der Oberfläche. Der Kern soll seine Zähigkeit behalten. Die Zielhärte der Randschicht ist vor allem abhängig von der Menge an Kohlenstoff, die angereichert werden kann. Das ist wiederum von der grundlegenden Härtbarkeit der ausgewählten Stahlsorte abhängig.

Aber auch das Abschreckmedium spielt eine Rolle. Es eignen sich zum Beispiel eine Salzschmelze, Wasser, Öl oder auch Helium und Stickstoff. Im nächsten Schritt folgt das Anlassen.

 

Anlassen

Das Anlassen bildet den Abschluss des gesamten Prozesses. Dieser Schritt ist notwendig, um Spannungen zu beseitigen, die beim Aufkohlen und Härten in der Randschicht entstanden sind. Auf diese Weise erhöht sich die Duktilität. Die Anlasstemperaturen bewegen sich beim Einsatzhärten in der Regel zwischen 160 °C bis 400 °C.

 

Vorteile auf einen Blick

Das Einsatzhärten erzielt viele Vorteile für das behandelte Werkstück. Die wichtigsten zusammengefasst:

• Bei verschleißfester, harter Randschicht kann gleichzeitig eine hohe Zähigkeit des Kerns gewährleistet werden.
• Spezifische Eigenschaften, wie die individuelle Härtetiefe, können flexibel eingestellt werden.
• Biegewechselfestigkeit und Dauerfestigkeit werden erhöht.
• Durch die Nutzung einer Abdeckpaste ist die partielle Härtung ausgewählter Bereiche problemlos möglich.

 

 

Alternativmethoden

Neben dem Einsatzhärten gibt es weitere Härteverfahren, die je nach Einsatzzweck oder Material eine sinnvolle Alternative darstellen können.

Dazu zählt das Induktivhärten, das sich insbesondere zum Härten von Einzelteilen eignet. Beim Einsatzhärten können hingegen viele Bauteile parallel behandelt werden.

Zudem ist das Carbonitrieren eine Variante des Einsatzhärtens. Dabei kommt neben Kohlenstoff auch Stickstoff zum Härten der Randschicht zum Einsatz.

Beim Einsatzhärten können eine zuverlässige Biegewechselfestigkeit und ein hoher Verschleißwiderstand mit einer hohen Dauerfestigkeit kombiniert werden. Daher eignet sich das Einsatzhärten hervorragend für Werkstücke, die hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt sind und viel mit anderen Teilen interagieren. Das ist zum Beispiel bei Zahnrädern oder Bauteilen für Motoren der Fall.

Da beim Einsatzhärten der Kohlenstoffgehalt in der Randschicht des Werkstücks erhöht werden soll, eignen sich Stähle mit verhältnismäßig geringem Kohlenstoffgehalt besonders gut. Das betrifft vor allem unlegierte oder niedrig legierte Stähle mit weniger als 0,25 % Masseanteil an Kohlenstoff bzw. Edelbaustähle und Einsatzstähle mit geringem Kohlenstoffanteil.
 
Ein Auszug typischer Werkstoffe zum Einsatzhärten finden Sie unten in der Werkstofftabelle.

Wie tief kann man Einsatzhärten?

Beim Einsatzhärten werden in der Regel Härtetiefen zwischen ca. 0,1 mm und 2,5 mm erzielt.
 

Wie lange dauert das Einsatzhärten?

Die einzelnen Prozesse des Einsatzhärtens, also das Aufkohlen, Abschrecken und Anlassen, können je nach Werkstoffsorte und gewünschter Einsatzhärtetiefe in ihrer Dauer variieren. Schon die Kohlenstoffdiffusion beim Aufkohlen dauert mehrere Stunden. Fragen Sie uns nach den konkreten Bedingungen für Ihren Einsatzzweck.

Sie möchten bei uns Einsatzhärten lassen? Dann benötigen wir unter anderem folgende Angaben:

• Werkstoffbezeichnung
• Gewünschte Einsatzhärtetiefe (EHT)
• Gewünschte Randhärte
• Ggfs. Werkstückzeichnung mit Kennzeichnung der Stellen, die nicht gehärtet werden sollen

Alle nötigen Informationen entnehmen Sie dem Auftragsdokument, das Ihnen unser Kundenservice gerne bereitstellt.

Unsere Verfahrensstandorte finden Sie hier.

Niederdruckaufkohlen (LPC) ist ein alternatives Verfahren zum Einsatzhärten unter Schutzgas. Der Stahl wird unter Aufkohlungsatmosphäre erhitzt auf eine Temperatur zwischen 900 °C und 1.000 °C. Hierbei reichert sich Kohlenstoff in der Randschicht an. Dadurch steigt die Härte der Bauteiloberfläche, der Kern bleibt hingegen verformbar. Danach folgen in der Regel Prozesse zum Härten und Anlassen.

Durch die Kombination aus dem Trägergas Acetylen und dem Vakuumofen ist das Niederdruckaufkohlen emissionsfrei in Hinblick auf CO2 und gilt damit als umweltschonend.

 

Vorzüge auf einen Blick

• Gleichmäßige Einsatzhärtetiefen selbst bei komplexer Bauteilgeometrie, Löchern und Blindbohrungen
• Trockenabschreckung
• Die hohe Sauberkeit an der Bauteiloberfläche erfordert kein Schleifen im Anschluss
• Höhere Härte unter der Oberfläche und schneller als alternative Aufkohlungsmethoden
• Verbesserte Ermüdungseigenschaften
• Geringer Verzug
• Umweltfreundlich (keine CO2-Emission)
• Die Einsatzhärtungstiefe und Härte können präzise bestimmt werden

Niederdruckaufkohlen ist besonders interessant für Bauteile, bei denen eine sehr gleichmäßige Oberfläche von großer Bedeutung ist. Da dieses Verfahren eine sehr einheitliche Aufkohlungsschicht gewährleistet, wird es bevorzugt für Ölpumpengetriebe und Übersetzungsgetriebe verwendet. Häufig wird es aber auch für Düsen, Einspritzventile oder Achsen genutzt.

 

In der Werkstofftabelle sehen Sie eine Kurzübersicht über einige besonders zum Niederdruckaufkohlen geeignete Werkstoffsorten.

Maximale Chargengröße:

900 mm x 600 mm x 800 mm

Maximales Chargengewicht:

600 kg

Arbeitstemperatur:

500 – 1.250 Grad

Ankühldruck:

1 – 20 bar

Stickstoff oder Helium

Wenn Sie bei uns Niederdruckaufkohlen (LPC) möchten, benötigen wir unter anderem folgende Informationen:

• Werkstoffbezeichnung
• Einsatzhärtetiefe
• Sollwerte Randhärte

Alle weiteren benötigten Angaben entnehmen Sie dem Auftragsformular, dass wir Ihnen bei Interesse gerne übermitteln.

Härtha betreibt europaweit verschiedene Standorte. Welches Verfahren wir an welchem Standort anbieten, erfahren Sie in unserer Standortübersicht.