Aufkohlen

Kohlenstoffanreicherung in der Randschicht von Stahl

Beim Aufkohlen diffundiert Kohlenstoff bei erhöhter Temperatur in die Randzone des Werkstücks. Ziel ist kein durchgehend höherer Kohlenstoffgehalt im ganzen Bauteil, sondern ein definiertes Kohlenstoffprofil nahe der Oberfläche. Auf dieser Grundlage kann die Randschicht in nachfolgenden Prozessschritten gehärtet werden. Massgebend sind Werkstoff, Temperaturführung, Behandlungsdauer und die geforderte Tiefe der angereicherten Zone.

Typische Bauteile und Beanspruchungen

Aufkohlen wird für Stahlteile eingesetzt, deren Oberfläche Druck, Reibung, Rollkontakt oder wiederholter mechanischer Belastung ausgesetzt ist. Typische Beispiele sind Zahnräder, Wellen, Bolzen, Buchsen oder Kupplungsteile. Die Behandlung eignet sich dort, wo eine harte Randzone mit belastbarem Kern gefragt ist. Ob das Verfahren passend ist, hängt von Geometrie, Werkstoff und der späteren Beanspruchung ab.

Prozessparameter und Einbindung in die Wärmebehandlung

Die Auslegung des Aufkohlens richtet sich nach der gewünschten Randschicht, dem Kohlenstoffverlauf und den Anforderungen an Masshaltigkeit und Gefüge. Je nach Anlagentechnik und Prozessführung kann das Verfahren unterschiedlich umgesetzt werden. In der Praxis ist Aufkohlen oft nur ein Schritt innerhalb einer abgestimmten Wärmebehandlungskette. Nachgelagerte Schritte wie Härten oder Anlassen beeinflussen das spätere Eigenschaftsprofil des Bauteils wesentlich.

Abgrenzung zu Einsatzhärten, Carbonitrieren und Nitrieren

Aufkohlen bezeichnet die gezielte Anreicherung der Stahloberfläche mit Kohlenstoff. Einsatzhärten meint in der Regel die gesamte Prozessfolge aus Aufkohlen und anschliessendem Härten, oft ergänzt durch Anlassen. Carbonitrieren reichert zusätzlich Stickstoff an und wird deshalb nicht mit reinem Aufkohlen gleichgesetzt. Nitrieren und Nitrocarburieren verändern die Randschicht ebenfalls thermochemisch, arbeiten aber mit einem anderen Wirkprinzip und anderen Randbedingungen als das Aufkohlen von Stahl.