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kleines Härtereilexikon

Unser Angebot umfasst:

Die Plasmawärmebehandlung zeichnet sich durch Ihre niedrigen Behandlungstemperaturen, hohe Maßhaltigkeit, selektive Behandelbarkeit und Härtbarkeit von rost- und säurebeständigen Stählen aus. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die geläufigsten Härteverfahren zum Vergleich. Wir beraten Sie jederzeit gern, wie das Plasmanitrieren Ihren Werkstücken zu gute kommt und beantworten Ihre Fragen zu Werkstoffen, Verfahren und Verfahrenskombinationen. Ihre Ansprechpartner finden Sie hier.

Verfahren

Erläuterung

Temperatur

Härten

Beim konventionellen Härten werden die Bauteile auf Härtetemperatur erwärmt und gehalten, Kohlenstoff wird im Austenit gelöst. Das Ziel der anschließenden, schnellen Abkühlung ist die Härtesteigerung durch Bildung von Martensit.

780-1200 °C

(von Werkstoff abhängig)

Einsatzhärten

Kohlenstoffarme Stähle lassen sich besser bearbeiten als jene mit einem hohen Kohlenstoffgehalt.

Sollen diese Werkstoffe trotzdem gehärtet werden, so können sie einsatzgehärtet werden. Nach der mechanischen Fertigung wird die Randschicht des Werkstücks aufgekohlt (Glühen in kohlenstoffreicher Atmosphäre) und anschließend gehärtet.

880-980 °C

Carbonitrieren

Das Carbonitrieren ist dem Einsatzhärten ähnlich. In der Randschicht des Bauteils wird neben Kohlenstoff zusätzlich Stickstoff angereichert.

Die Härtbarkeit des Stahls wird dadurch erhöht.

Aufgrund geringerer Prozesstemperatur und –zeit sowie milderer Abschreckmittel sind carbonitrierte Werkstücke in der Regel weniger verzugsgefährdet als einsatzgehärtete Bauteile.

820-900 °C

Anlassen

Um die Gebrauchseigenschaften gehärteter Bauteile zu verbessern kann ein Anlassen nach dem Härten zweckmäßig sein.

Versetzungen und Spannungszustände werden abgebaut. Die Härte sinkt, das Bauteil ist weniger spröde. Damit verbunden ist eine zunehmende Zähigkeit des Werkstücks. Riss- und Bruchrisiko nehmen ab.

Un- und niedrig-legierte Stähle:

150-200 °C

 

Warm- und Schnellarbeitsstähle:

500-560 °C

Vergüten

Als Vergüten wird das Härten mit nachfolgendem Anlassen bezeichnet.

Die erhöhte Kernhärte bietet eine gute Stützwirkung für stark beanspruchte Nitrierschichten.

Einige Stähle sind im vorvergüteten Zustand von Stahllieferanten zu beziehen.

Einsatzhärten + hohes Anlassen

Spannungsarmglühen

Durch die spanende Bearbeitung sowie Umformungsprozesse oder Schweißarbeiten werden mechanische Eigenspannungen in Werkstücken aufgebaut. Diese Spannungszustände entladen sich während der Wärmebehandlung in Form von Maßänderungen.

Um dies zu minimieren sollten auf Endmaß gefertigte Bauteile, welche einer späteren Wärmebehandlung unterzogen werden sollen, zwischen Grob- und Feinbearbeitung im Temperaturbereich von 550-650 °C geglüht werden. Hierbei werden Versetzungen abgebaut und Spannungen verringert. Daraus folgen geringere Maßänderungen während der Härteprozesse.

550-650 °C

Salzbadnitrieren /-nitrocarburieren /

Tenifer®, Tenifer QPQ®

Das Behandlungsgut wird in einer Salzschmelze, welche als Stickstoffspender dient, mit Stick- bzw. Kohlenstoff angereichert. Durch Bildung von Nitriden und Carbiden entsteht eine erhöhte Oberflächenhärte.

Die optionale Nachoxidation, Polieren und nochmaliges Oxidieren wird als Tenifer QPQ® (Engl.: quench polish quench)bezeichnet.

480-580 (630) °C

 

Gasnitrieren

Bei diesem thermochemischen Diffusionsverfahren wird die Randschicht von Bauteilen mit Stickstoff angereichert. Eisen und Legierungselemente des verwendeten Werkstoffs bilden Nitride mit hoher Härte. Wird zusätzlich Kohlenstoff in die Randschicht eingebracht, spricht man von Gasnitrocarburieren.

Gasnitrieren: 520 °C

Gasnitrocarburieren: 570 °C

Plasmanitrieren /

Plasmanitrocarburieren

(Ionitrieren, Puls-Plasmanitrieren, Plasmahärten, Plasma-Vakuum-nitrieren)

Das Plasmanitrieren ist ein thermochemisches Diffusionsverfahren, welches unter Vakuum durchgeführt wird.

Die Randschicht der Bauteile wird mit Stickstoff angereichert.

Eisen und die im Werkstoff vorhandenen Nitridbildner (Cr, Mo, Al, V, Ti, W) bilden mit dem einduffindierten Stickstoff Nitride und erhöhen so die Härte. Abhängig von der Legierung können Härten bis 1200 HV erreicht werden. Der daraus resultierende Härteanstieg in der Randschicht verbessert die Laufeigenschaften, Verschleißverhalten und Notlauf.

Mit diesem Verfahren können auch austenitische nichtrostende Stähle gehärtet werden.

Andere Bezeichnungen für dieses Verfahren sind Puls-Plasmanitrieren oder Ionitrieren.

Wird zusätzlich Kohlenstoff in die Randschicht eingebracht, spricht man von Plasmanitrocarburieren.

Durch eine optionale, dem Prozess nachfolgende Oxidation kann die Korrosionsbeständigkeit un- und niedriglegierter, nitrierter Stähle deutlich erhöht werden.

Ein partielles Nitrieren ist aufgrund vergleichsweise einfacher Abdeckung besser realisierbar als bei anderen Verfahren.

Die gegenüber anderen Prozessen geringere Prozesstemperatur von 350 bis 500°C minimiert den Verzug und erlaubt meist trotzdem eine kurze Behandlungszeit.

Plasmanitrieren: 350-500 °C

Plasmanitrocarburieren: 570 °C

IONIT OX®

Dieses Verfahren wird durch folgende Prozessschritte gekennzeichnet:

Gasnitrocarburieren, Plasmaaktivieren, Oxidieren.

570 °C

Randschichthärten

Unter dem Begriff Randschichthärten verstehen sich neben dem Einsatzhärten und Nitrieren weitere Verfahren: Induktivhärten, Laserstrahlhärten, Flammhärten und Elektronenstrahlhärten.

Diese 4 Verfahren basieren auf der Umwandlungshärtung.

 

Borieren

Beim Borieren diffundiert Bor in das Werkstück und bildet eine Eisenboridschicht. Hierfür ist eine Behandlungstemperatur von 850-950 °C notwendig. Je nach Werkstoff Härtewerte > 2000 HV erreichbar.

Der Widerstand gegen adhäsiven und abrasiven verschleiß wird deutlich erhöht.

Die Aufwachsrate der behandelten Randschicht beträgt ca. 25%. Bedingt durch die Behandlungstemperatur ist der mögliche Verzug höher.

850-950 °C

Kolsterisieren®

Dieses Verfahren ermöglicht die Härtesteigerung austenitischer rostfreier Stähle, ohne die Korrosionsbeständigkeit zu verringern. Kohlenstoff diffundiert bei niedrigen Temperaturen (bis 300°C) und wird in Zwischengitterplätzen gelöst. Es werden keine Carbide gebildet.

Mit diesem Verfahren sind nur geringe Schichtdicken bei langen Behandlungszeiten realisierbar.

bis ca. 300 °C

 

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