Härten

Gefügeumwandlung beim Härten von Stahl

Beim Härten wird ein härtbarer Stahl zunächst auf eine definierte Temperatur erwärmt und danach mit hoher Abkühlgeschwindigkeit abgeschreckt. Ziel ist eine harte Gefügestruktur, meist mit martensitischem Anteil. Entscheidend sind eine ausreichende und gleichmässige Durchwärmung sowie ein kontrollierter Übergang vom Erwärmen zum Abschrecken. Wird zu langsam gekühlt oder ist der Stahl nur begrenzt härtbar, fällt die erreichbare Härte geringer aus.

Typische Einsatzfälle und werkstofftechnische Ziele

Härten wird für Stahlbauteile eingesetzt, die hohen Verschleiss-, Druck- oder Kontaktbeanspruchungen ausgesetzt sind. Dazu gehören je nach Anwendung unter anderem Werkzeuge, Wellen, Bolzen, Zahnräder oder formgebende Teile. Im Vordergrund steht nicht nur maximale Härte, sondern eine zur Funktion passende Kombination aus Härte, Zähigkeit und Masshaltigkeit. Bei komplexen Geometrien muss zusätzlich das Risiko von Verzug, Rissbildung und inneren Spannungen berücksichtigt werden.

Einfluss von Stahlgüte, Querschnitt und Abschreckung

Nicht jeder Stahl lässt sich im gleichen Mass härten. Die chemische Zusammensetzung bestimmt die Härtbarkeit, also wie tief und wie gleichmässig sich die gewünschte Gefügeumwandlung im Querschnitt ausbildet. Auch Werkstückdicke, Kanten, Bohrungen und vorhandene Eigenspannungen beeinflussen das Ergebnis. Das Abschreckmedium und die Art der Abschreckung wirken direkt auf Härteverlauf, Verzug und Oberflächenzustand. Nach dem Härten folgen häufig Härteprüfung und je nach Anforderung weitere Wärmebehandlungsschritte wie Anlassen.

Abgrenzung zu verwandten Wärmebehandlungen

Härten ist von anderen Verfahren der Stahlwärmebehandlung klar zu unterscheiden. Vergüten umfasst Härten mit anschliessendem Anlassen, um eine ausgewogenere Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit zu erzielen. Einsatzhärten, Aufkohlen und Carbonitrieren zielen auf eine harte Randzone mit zäherem Kern und setzen zusätzliche Diffusionsschritte voraus. Induktionshärten, Flammhärten, Laserstrahlhärten und andere Randschicht-Härten wirken meist lokal oder oberflächennah. Nitrieren, Gasnitrieren, Nitrocarburieren und Borieren erzeugen harte Randschichten ohne klassische Abschreckhärtung. Vakuum-Härten oder Salzbadhärten beschreiben dagegen die Prozessumgebung des Härtevorgangs.