Einsatzhärten

Was beim Einsatzhärten von Stahl geschieht

Beim Einsatzhärten wird die Randzone eines geeigneten Stahls mit Kohlenstoff angereichert und danach gehärtet. So entsteht eine harte Oberfläche, während der Kern vergleichsweise zäh bleibt. Die Behandlung zielt auf eine definierte Randschicht mit passender Härteverteilung und auf die Kombination aus Verschleissbeständigkeit, Ermüdungsverhalten und Tragfähigkeit des Bauteils.

Typische Werkstücke und Belastungsfälle

Einsatzgehärtete Bauteile finden sich dort, wo Kontaktflächen, Zahnflanken, Lagersitze oder Gleit- und Wälzbereiche stark beansprucht werden. Typische Werkstücke sind Zahnräder, Wellen, Ritzel, Bolzen, Buchsen oder andere Teile mit wiederkehrender Reibung und Druckbelastung. Das Verfahren eignet sich insbesondere für Komponenten, bei denen eine durchgehende Härtung des gesamten Querschnitts nicht gefordert oder nicht sinnvoll ist.

Verfahrensfolge und relevante Prozessmerkmale

Zum Einsatzhärten gehört mehr als ein einzelner Ofenschritt. Üblich ist eine Verfahrensfolge aus Aufkohlen, Austenitisieren und Abschrecken sowie einem anschliessenden Anlassen zur Einstellung der Gebrauchseigenschaften. Für das Ergebnis sind unter anderem Werkstoffwahl, gewünschte Einsatzhärtetiefe, Geometrie, Abschreckbedingungen und Anforderungen an Masshaltigkeit oder Verzug relevant. Je nach Bauteil können Vorbearbeitung, Schutzatmosphäre und nachfolgende Endbearbeitung Teil des Gesamtprozesses sein.

Abgrenzung zu Aufkohlen, Nitrieren und anderen Härteverfahren

Innerhalb der Wärmebehandlung von Stahl ist Einsatzhärten von mehreren verwandten Verfahren zu unterscheiden. Aufkohlen bezeichnet nur die Anreicherung der Randzone mit Kohlenstoff und ist damit ein Teilschritt des Einsatzhärtens, nicht das vollständige Verfahren. Gegenüber Nitrieren oder Nitrocarburieren entsteht die harte Randzone beim Einsatzhärten durch anschliessendes Härten; diese Verfahren arbeiten mit anderer chemischer Anreicherung und anderer Gefügeausbildung. Von Randschicht-Härten wie Induktionshärten, Flammhärten oder Laserstrahlhärten unterscheidet sich Einsatzhärten dadurch, dass die Randzone zuvor stofflich verändert wird und nicht nur durch lokales Erwärmen und Abschrecken gehärtet wird. Vergüten und Anlassen betreffen dagegen die Eigenschaftseinstellung des Werkstoffs ohne die typische einsatzgehärtete Randschicht.