Härten

Heat Treatment
Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe zum Zweck der Härtesteigerung. Die Härtung kann nach zwei Verfahrensprinzipien erfolgen:

durch Aussscheidungsvorgänge im Gefüge, auch Ausscheidungshärtung oder kurz Aushärtung genannt, oder durch Umwandlungsvorgänge, wie sie bei bestimmten Werkstoffen durch Abschreckhärtung zustande kommen und als Umwandlungshärtung bezeichnet wird.

Das Härten von Eisen und Stahl ist eine Abschreckhärtung. Durch die rasche Abkühlung werden die Ausscheidung von Ferrit im untereutektoiden Bereich beziehungsweise von Zementit im übereutektoiden Bereich und die Perlitbildung beim Unterschreiten der eutektoiden Gleichgewichtstemperatur teilweise oder ganz unterdrückt. Es entsteht Martensit mit typischer nadeliger Struktur, der dem Gefüge eine hohe Härte verleiht. Diejenige Abkühlungsgeschwindigkeit, bei der erstmals Martensit auftritt, wird als untere, und jene, bei der nur noch ausschließlich Martensit entsteht, als obere kritische Abkühlungsgeschwindigkeit bezeichnet, (Martensitpunkt).

Die Härte des gehärteten Stahles hängt stark vom Kohlenstoffgehalt ab. Im Bild ist die Härte des kohlenstoffhaltigen Stahls nach der Behandlung und sehr langsamer Abkühlung von der Härtetemperatur dargestellt. Das Gefüge besteht dann aus einer ferritischen Grundmasse, in der harte Zementitkügelchen eingelagert sind. Proportional zum Kohlenstoff- und damit Zementitgehalt steigt die Härte von etwa HV = 60 annähernd linear auf HV = 220 an. Werden die gleichen Stähle jedoch von der Härtetemperatur in Wasser abgeschreckt, liegt die Härte sehr viel höher und erreicht Werte von HV = 720. Das Gefüge besteht dann aus Martensit.

Untereutektoide Stähle werden bei einer Härtetemperatur knapp oberhalb der Ac3-Temperatur geglüht und dann in Wasser oder Öl abgeschreckt. Bei übereutektoiden Stählen liegt die Härtetemperatur oberhalb der eutektoiden Ac1-Gleichgewichtstemperatur. Für legierte Stähle sind die entsprechenden ZTU-Schaubilder maßgebend.

Zu den besonderen Härteverfahren gehören: Warmbadhärten, Einsatzhärten, Nitrierhärten, Induktionshärten und Tauchhärten. Härten mit anschließendem Anlassen zur Erzielung ausreichender Zähigkeit bei bestimmter Zugfestigkeit wird als Vergüten bezeichnet.

Härte von Kohlenstoffstahl nach unterschiedlicher Abkühlung© GIESSEREI LEXIKON

Taschenbuch der Gießerei-Praxis

Jährlich aktualisierte Ausgabe des Nachschlagewerks für das Gießereiwesen.