Härten von Stahl

Das Härten von Stahl beschreibt ein Wärmebehandlungsverfahren mit dem Zweck die mechanische Widerstandsfähigkeit des Stoffes zu verbessern. Der Stahl wird durch Erhitzen auf Härtetemperatur gebracht und zunächst gehalten. Währenddessen findet im Stahl eine Gitterumwandlung oder auch Gefügeumwandlung statt. Es verändert seinen Zustand von einem Ferrit-Gefüge in ein Austenit-Gefüge. Im Austenit-Gefüge kann sich der Kohlenstoff vom Eisen wesentlich besser lösen.

Das nun folgende Abschrecken (z.B in Öl oder Wasser) des Stahls hat zur Folge, dass sich das Austenit-Gefüge schlagartig zusammenzieht und in ein Martensit-Gefüge verwandelt. In diesem verspannt sich der Kohlenstoff, da er nicht rechtzeitig in das neue Gefüge übergehen kann. Der Werkstoff wird hart und spröde.

Er ist aber noch nicht Widerstandsfähig. Deshalb wird der Stahl anschließend auf Anlasstemperatur (100°C - 300°C) angelassen. Dieses Anlassen gibt dem Stahl einen Teil seiner Widerstandsfähigkeit zurück, behält jedoch seine Härte.

Das Wärmebehandlungsverfahren “Härten” lässt sich in mehrere unterschiedliche Härteverfahren unterordnen.

1. Einfaches Härten
2. Gebrochenes Härten
3. Warmbadhärten
4. Flammhärten
5. Induktionshärten
6. Einsatzhärten

Das Werkstück wird auf Härtetemperatur erhitzt und dann schlagartig und gleichbleibend abgekühlt. Da diese Methodik das Auftreten von Härterissen begünstigt, eignet sich das Einfache Härten bei unlegierten Stählen nur für geometrisch einfach geformte Bauteile.

Das entstehen von Härterissen kann jedoch durch eine anschließende Glühbehandlung reduziert werden. 

Beim gebrochenen Härten erfolgt eine zwei Phasen Abschreckung. Zunächst wird der Werkstoff kurz bevor die Martensitbildung beginnt mit Wasser schnell abgeschreckt. Dann erfolgt mit einer geringeren Geschwindigkeit ohne  vorherigen Temperaturausgleich das Abkühlen in Öl.

Dieses Verfahren wird dem Gebrochenen Härten meist vorgezogen, aufgrund der einfacheren Temperaturführung gegenüber dem gebrochenen Härten. Das Werkstück wird hierbei einem Warmbad unterzogen, in dem es gehalten wird bis ein vollständiger Temperaturausgleich im gesamten Werkstück stattgefunden hat. Anschließend wird es langsam weiter abgekühlt.

Flammhärten beschreibt das oberflächliche Härten der Außenschicht an einem  Werkstück. Dabei wird die Randschicht des Werkstücks mit Gasbrennern erhitzt und unmittelbar danach abgeschreckt. Das Abschrecken nach Erhitzung dieser äußeren Schicht verhindert, dass die Hitze zum Kern des Werkstückes durchdringt. So entsteht eine harte Oberfläche und der Kern des Werkstückes bleibt zäh.