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Einsatzhärten

Das Einsatzhärten setzt sich zusammen aus Aufkohlen und Härten von Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 0,25%. Das Aufkohlen geschieht in verschiedenen Medien bei Temperaturen zwischen 850°C und 950°C. Die einzelnen Verfahren werden im Folgenden Text beschreiben.

Pulveraufkohlung
Bei der Pulveraufkohlung werden anorganische (Koks) und organische Stoffe (Holz, Knochen,…) unter einem Zusatz von Aktivatoren verwendet. Die Anreicherung des Kohlensstoffs erfolgt durch eine chem. Reaktion von Kohlenstoff und Sauerstoff. Die Aktivatoren begünstigen diese Reaktion.

Gasaufkohlung
Wie das Gasaufkohlen schon sagt, werden speziell aufbereitete Gase (Erdgas, Ferngas,…) oder inertes Gas (Stickstoff) verwendet. Diesem Gas werden geringe Mengen von Alkane, meist Propan, hinzugefügt.
Eine ähnliche Methode wird mehr und mehr in Härterein eingeführt. Bei dieser werden Gemische aus höheren org. Verbindungen (Terpentin, Ethylalkohol, …) in heiße Retortenofen eingeführt und durch Ni-Katalysatoren zerlegt.

Salzbadaufkohlung
Beim Salzbadaufkohlen unterscheidet man in 2 Methoden: Aufkohlen in Cyanidbädern und Aufkohlen in cyanidfreien Bädern.
Da in dem Salzbad auch Stickstoff enthalten ist, kann eine Stickstoffaufnahme stattfinden. Diese kann sich ungünstig auf die weitere Spannende Verarbeitung des Werkstückes auswirken.
Des Weiteren sind Cyanidbäder gefährlich für die Umwelt und den Menschen. Man sollte die vorgeschriebenen Maßnahmen einhalten. Aus diesem sollte man cyanidfreie Salzbäder verwenden. Dieses Verfahren wird heute kaum noch verwendet da es eine hohe Belastung für die Umwelt darstellt.

Vor- und Nachteile der Verfahren
Die Pulveraufkohlung ist besonders für große Aufkohlungstiefen und Einzel-anfertigungen geeignet. Nachteilig ist aber der große manuelle Aufwand und das man die Aufkohlungsbedingungen schlecht beeinflussen kann.
Wenn man Serien- oder Massenfertigung betreibt, sollte man die Gasaufkohlung verwenden, weil sich die Aufkohlungsbedingungen gut variieren lassen. Nachteilig ist nur der hohe Anschaffungspreis zu sehen.
Die Salzbadaufkohlung verwendet man für kleine Aufkohlungstiefen, da schon bei einer geringen Tauchdauer eine ausreichend große Aufkohlung erfolgt. Würde man zu lange im Salzbad Aufkohlen, dann wird das Werkstück angegriffen

Die Stähle haben jetzt einen unterschiedlichen Kohlenstoffgehalt. Wenn man aber den Stahl Härten möchte, geht man nach dem Kohlenstoffgehalt. Man muss sich entscheiden zwischen Randhärtetemperatur (C-Gehalt Rand) und der Kernhärtetemperatur (C-Gehalt Stahl). Wegen dieser Problematik wurden verschiedene Härteverfahren entwickelt.

Direkthärten
Gilt als wirtschaftlichste Form und wird immer mehr verwendet. Beim Direkthärten wird sofort nach der Aufkohlung von der Aufkohlungstemperatur abgeschreckt. Dabei kann es jedoch passieren, dass durch die höhere Aufkohlungstemperatur ein grobes Korn entsteht. Ein überhitzt gehärteter Rand würde entstehen. Man sollte dass Direkthärten nur mit Feinkorneinsatzstählen durchführen.

Einfachhärten nach isothermischer Umwandlung
Bei diesem Verfahren wird das Werkstück nach dem Aufkohlen in einem Metall- oder Salzbad auf eine Temperatur der unteren Perlitstufe abgekühlt, gehalten, auf Härtetemperatur des Randes erwärmt und danach abgeschreckt. Durch die dabei durchlaufene isothermische Rückumwandlung entsteht im Kern ein feines Ferrit-Perlit-Gefüge und am Rand eine richtig gehärtete Oberflächenschicht.

Kernhärten
Beim Kernhärten wird das Werkstück nach dem Aufkohlen auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend wieder auf die Härtetemperatur erwärmt und abgeschreckt. Das Gefüge des Werkstück wird dadurch im Kern sehr fein und der Rand ist überhitzt gehärtet.

Randhärten
Hierbei wird das Werkstück ebenfalls nach dem Aufkohlen abgekühlt und anschließend auf eine Temperatur dicht oberhalb 723°C erwärmt und abgeschreckt.