Einsatzhärten

Einsatzhärten für hohe Randschichthärte

Einsatzhärten erzeugt einen harten, verschleißfesten Randbereich und ein zäher Kern bei Stahlbauteilen und Werkstücken.

Einsatzhärten: Aufkohlen, Härten, Anlassen

Unter Einsatzhärten versteht man:

• Aufkohlen,
• Härten und
• Anlassen

eines Werkstücks aus Stahl.

Stähle, die wegen ihres geringen Kohlenstoffgehalts nicht oder nur schlecht zu härten sind, werden durch Aufkohlen soweit mit Kohlenstoff angereichert, dass eine Härtung im Randbereich möglich wird.

Werkstoffe, Härtetiefe und Prozesstemperatur

Typische Werkstoffe zum Einsatzhärten sind z.B.:

• 16MnCr5 (Werkstoff-Nr.: 1.7131)
• 20MnCr5 (Werkstoff-Nr.: 1.7147)
• 18CrNiMo7-6 (Werkstoff-Nr.: 1.6587)

Die Diffusion des Kohlenstoffs erfolgt durch kohlenstoffabgebende Gase oder Salze von der angereicherten Oberfläche zum Kern. Gängige Härtetiefen (CHD) liegen beim Einsatzhärten zwischen ca. 0,3 und 3 mm. Die Prozesstemperatur beim Aufkohlen liegt üblicherweise zwischen 880°C und 950°C.

Zur Realisierung der gewünschten Ergebnisse beim Einsatzhärten in Bezug auf Härte, Härtetiefe und Verzug müssen viele Faktoren aufeinander abgestimmt werden, wie z.B.:

• Werkstoff
• Bauteilgeometrie
• Eigenspannungszustände der Bauteile
• Chargierung der Bauteile
• Prozessführung
• Temperatur
• Haltedauer
• Gaszusammensetzung
• Abkühlmedium / Abkühlgeschwindigkeit

Partielles Aufkohlen

Anwendungsbezogen kann es nötig sein, nur bestimmte Bereiche eines Werkstücks aufzukohlen (partielles Aufkohlen). Bereiche des Werkstücks, die nicht aufgekohlt werden sollen, müssen hierzu mit einer speziellen Paste abgedeckt werden.

Nach Aufkohlen: Härtung der Bauteile

Im Anschluss an die Aufkohlung erfolgt die Härtung der Bauteile. Durch den Kohlenstoffverlauf in der Randschicht ergibt sich beim Abschrecken ein Härtetiefenverlauf mit der entsprechenden Oberflächenhärte und Einsatzhärtungstiefe. Die Randhärte eines einsatzgehärteten Stahls wird überwiegend vom Randkohlenstoffgehalt bestimmt. Die bei der Aufkohlung eingestellte Aufkohlungstiefe, die Legierungszusammensetzung des verwendeten Stahls und die Abschreckintensität des verwendeten Abschreckmediums, z.B. Salzbad-Abschreckung, beeinflussen die Einsatzhärtungstiefe. Im Anschluss an das Härten der Bauteile wird umgehend bei ca. 160 – 220°C angelassen, um der zunächst extrem harten Randschicht wieder mehr Duktilität zu geben.

Vorteile und Nachteile des Einsatzhärtens

Vorteile:

• Variable Einsatzhärtetiefen (CHD)
• Harter und verschleißfester Rand, zäher Kern
• Deutliche Steigerung der Biegewechselfestigkeit und der Dauerfestigkeit
• Partielle Oberflächenhärtung möglich

Nachteile:

• Nacharbeit erforderlich (Schleifzugabe berücksichtigen)
• ca.180°C Entspannungstemperatur
• höhere Umgebungstemperaturen im Einsatz nicht möglich

Prüfprotokoll nach DIN 6773

Auf Anfrage erstellt Ihnen die Härterei TANDLER ein Prüfprotokoll über die Härtemessung nach DIN 6773.