Das Einsatzhärten. Vorwort

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1 Vorwort Das Einsatzhärten wird immer dann angewandt, wenn einerseits eine hohe Oberflächenhärte und andererseits ein zäher, elastischer Kern verlangt wird, so z. B. bei Zahnrädern, deren Zahnflanke, um dem Verschleiß und den hohen spezifischen Drücken standzuhalten, sehr hart, deren Zahnfuß aber, um nicht abzubrechen, zäh und elastisch sein muss. Für das Einsatzhärten müssen Einsatzstähle verwendet werden. Diese weisen, gleichgültig ob legiert oder unlegiert, einen Kohlenstoffgehalt von ca. 0,1 0,2 % auf. Bekanntlich ist die Härtbarkeit eines Stahles in allererster Linie abhängig von seinem Kohlenstoffgehalt. Ohne Kohlenstoff (C) ist ein Härten und eine Festigkeitssteigerung des Stahls durch Wärmebehandlung nicht möglich. Schon geringe Veränderungen im C-Gehalt verändern die Eigenschaften des Stahls. Je höher der C-Gehalt, desto größer die zu erreichende Härte (siehe Bild). nach Burns

2 Aufkohlen Bekanntlich ist die Härtbarkeit eines Stahles in allererster Linie abhängig von seinem Kohlenstoffgehalt. Ohne Kohlenstoff (C) ist ein Härten und eine Festigkeitssteigerung des Stahls durch Wärmebehandlung nicht möglich. Schon geringe Veränderungen im C-Gehalt verändern die Eigenschaften des Stahls. Je höher der C-Gehalt, desto größer die zu erreichende Härte (siehe Bild). Härteverlauf der Einsatzschicht Härten Werden aufgekohlte Bauteile aus der Härtetemperatur abgeschreckt, so wird an der Oberfläche, dank dem hohen C-Gehalt, eine Härte von HRC 60± 5 erreicht, gleichgültig ob es sich um legierten oder unlegierten Einsatzstahl handelt. Die Festigkeit des darunter liegenden Grundmaterials nimmt proportional zum (geringeren) C-Gehalt nur in beschränktem Ausmaß zu. Um bei unlegiertem Stahl die erreichbare Härte zu erlangen, muss schroff, d. h. im Wasser abgeschreckt werden. Deshalb die Bezeichnung "Wasserhärter". Das schroffe Abschrecken erzeugt Spannungen und führt oft zu Verzug. Legierte Stähle bedingen weniger hohe Abschreckgeschwindigkeiten. Sie können deshalb im Öl, hochlegierte Stähle sogar an ruhender oder bewegter Luft

3 abgeschreckt werden. Dank der niedrigeren Abschreckgeschwindigkeit sind sie weniger empfindlich hinsichtlich Verzug. Dem Härter steht aber noch ein weiteres Abschreckmedium zur Verfügung: Das Warmbad (Salzschmelze). Ein verzugsgefährdeter Ölhärter kann im Warmbad abgekühlt und nach bestimmter Zeit an Luft ausgehärtet werden. Für das Härten aufgekohlter Werkstücke gibt es verschiedene Behandlungsabläufe. Vorausgesetzt, dass uns im Wärmebehandlungsauftrag keine Vorschriften gemacht werden, wenden wir immer die zweckmäßigste Behandlungsform an. A Direkthärtung Diese Härtungsart ist die einfachste und wirtschaftlichste. Voraussetzung ist die Verwendung von Feinkorn-Stählen mit geringem Cr-Gehalt. B Einfachhärtung Die durch Abkühlen nach dem Aufkohlen und anschließende Erwärmung auf Härtetemperatur verursachte Gefügeumwandlung ergibt ein feinkörniges Gefüge. C Einfachhärtung mit Zwischenglühen Diese wird dann angewendet, wenn nach dem Aufkohlen noch eine mechanische Bearbeitung stattfindet (Teilhärtung). D Einfachhärtung mit isotherm. Zwischenglühung Sie wird für Stähle angewendet, die nicht zur Direkthärtung geeignet sind und zu Rißbildung neigen.

4 Teilhärten Es kommt immer wieder vor, dass am gleichen Bauteil die Oberfläche einer Partie hart, die andere weich sein soll. Der Konstrukteur schreibt dann ein Teilhärten vor. Dazu gibt es vier Möglichkeiten: die Partie, welche weich bleiben soll, wird mit Kupferpaste abgedeckt oder galvanisch verkupfert. Dadurch wird verhindert, dass beim Aufkohlen bei dieser Partie Kohlenstoff diffundieren kann. Beim Abhärten wird die Oberfläche nur dort hart, wo Kohlenstoff diffundierte. bei der mechanischen Bearbeitung eines Bauteils wird an der Stelle, an der die Oberfläche weich bleiben soll, Materialzugabe (das 5fache der vorgeschriebenen Aufkohlungstiefe) vorgesehen. Nach dem Aufkohlen wird die Materialzugabe mechanisch entfernt. Beim anschließenden Abhärten bleibt somit die betreffende Stelle weich. ein Bauteil wird nach Vorschrift aufgekohlt und anschließend nur dort induktiv gehärtet, wo eine harte Einsatzschicht verlangt wird. Vorwärmen Wenn Bauteile aus Raumtemperatur unmittelbar auf Aufkohlungstemperatur gebracht werden, so entstehen Spannungen. In unserer Härterei werden daher prinzipiell sämtliche zum Einsatzhärten bestimmte Bauteile auf 360 bis 4000 C vorgewärmt, wobei auf die Einhaltung der bis zur vollständigen Durchhärtung eines Bauteils notwendigen Haltezeit Gewicht gelegt wird. Entspannen / Anlassen Da beim Härten Spannungen entstehen, entspannen wir in der Regel nach dem Einsatzhärten durch Erwärmen des Härtegutes auf 120 bis 1600 C, eine Operation, die zur Qualitätsverbesserung beiträgt und in unseren Preisen für das Einsatzhärten inbegriffen ist. Wenn man nach dem Einsatzhärten die Bauteile erwärmt, so nennt man dies Anlassen. Beim Anlassen wird nicht nur entspannt, gleichzeitig wird die Zähigkeit erhöht, wobei allerdings eine Reduktion der Härte in Kauf genommen werden muß.

5 Schreibt uns ein Kunde eine bestimmte Härte vor, die unterhalb der Ausgangshärte liegt, so müssen wir, um die verlangte Härte zu erreichen, das Härtegut bei einer ganz bestimmten Temperatur anlassen. Die Kernhärte An die Kernhärte werden beim Einsatzhärten ganz bestimmte Forderungen gestellt. Einmal soll sie nicht zu hoch liegen, da sonst Zähigkeit und Elastizität so herabgesetzt würden, dass ein einsatzgehärtetes Bauteil bei Belastung brechen könnte. Andererseits soll die Kernhärte nicht zu niedrig liegen, damit das Bauteil einer gewissen Belastung standhält und nicht durchbiegt. Da die Kernhärte in erster Linie vom C-Gehalt des Stahls, des weiteren aber auch von dessen Legierung und dem Querschnitt des Bauteils abhängt, ist größtes Gewicht auf die richtige Auswahl des Werkstoffs zu legen. Was den C-Gehalt anbelangt, ist es leider so, dass er nicht nur von Werkstoff zu Werkstoff unterschiedlich ist, sondern dass er beim selben Werkstoff von Marke zu Marke, ja von Charge zu Charge, schwanken kann. Die DIN-Normen lassen in Bezug auf den C-Gehalt eines Einsatzstahles verhältnismäßig große Toleranzen (beim 16MnCr5 z. B. 0,14-0,19%) zu. Es muss somit in Kauf genommen werden, dass sich entsprechend große Unterschiede in der Kernfestigkeit ergeben. Der Härter kann nur beschränkt Einfluss auf die Kernfestigkeit nehmen. Für das Einsatzhärten verfügen wir über langjährige, ausgewiesene Fachkräfte und modernste Anlagen. Wir können je nach Größe und Querschnitt eines Bauteils, dem verwendeten Werkstoff und der verlangten Aufkohlungstiefe, das Einsatzhärten unter Schutzgas, in unseren Durchstoßkammeröfen oder Bandöfen durchführen und in Öl oder an der Luft abschrecken. Dank dieser Vielseitigkeit und den leistungsfähigen modernen Anlagen sind wir in der Lage, unsere Kunden nicht nur gut, sonder auch relativ preiswert zu bedienen. An uns als Härter werden immer höhere Qualitätsanforderungen gestellt, zu deren Erfüllung wir gut er Kenntnisse der Metallkunde, moderner, vielseitiger Härtereianlagen und eines reich ausgestatteten Meßraumes bedürfen. Unser für metallographische Untersuchungen eingerichteter Meßraum wird von einem gut ausgebildeten und erfahrenen QS-Leiter mit seiner Crew, betreut.

6 Zu ihren täglichen Arbeiten gehören: Härtemessungen in RockweIl HRC (150 kg) HRA ( 60 kg) Super Rockwell (15 bis 45 kg) Brinell HB (30 bis 187,5 kg) Vickers HV (0,2 bis 100 kg) Härteverlauf-Messungen (Einsatzhärtetiefe) bis 1 kg Herstellung von Metallschliffe n mit Fotoaufnahmen Der Meßraum steht selbstverständlich auch unseren Kunden zur Verfügung. Unser Tipp Wie gut sind die Kenntnisse Ihrer Mitarbeiter auf dem Wärmebehandlungsgebiet? Bringen Sie unser beratendes Mitteilungsblatt bei allen Betriebsangehörigen, die mit der thermischen Behandlung von Stahl in irgendeiner Form zu tun haben, in Umlauf. Wollen Sie aber nicht riskieren, daß "Der Härter" irgendwo hängenbleibt und nicht mehr an Sie zurückkommt, so verlangen Si e ein zusätzliches Exemplar. Sinnspruch Wer aufhört besser sein zu wollen/ hört auf gut zu sein. (Passt gut zu unserer Geschäftspolitik)