Die Aufkohlung erhöht die Härte. Bei diesem Verfahren wird der Kohlenstoffgehalt in der Oberflächenschicht eines kohlenstoffarmen Stahls erhöht. Dadurch werden die Härte, die Verschleißfestigkeit und die Ermüdungsfestigkeit erhöht.
5 wichtige Vorteile der Aufkohlung, die Sie kennen sollten
1. Wie Aufkohlung funktioniert
Die Aufkohlung ist ein Wärmebehandlungsverfahren. Dabei wird die Oberfläche eines kohlenstoffarmen Stahls mit Kohlenstoff angereichert. Dies geschieht in der Regel, indem der Stahl einer kohlenstoffreichen Umgebung bei hohen Temperaturen ausgesetzt wird, normalerweise zwischen 1200°F und 1600°F. Der Kohlenstoff diffundiert in die Stahloberfläche und bildet eine härtere Schicht, die als Einsatzschicht bezeichnet wird.
2. Mechanismus der Härtesteigerung
Der Anstieg der Härte ist in erster Linie auf die Diffusion von Kohlenstoff in die Stahloberfläche zurückzuführen. Bei hohen Temperaturen bewegen sich die Kohlenstoffatome freier und dringen in die Stahloberfläche ein. Dieser erhöhte Kohlenstoffgehalt fördert die Bildung von Martensit beim anschließenden Abschrecken. Martensit ist ein hartes und sprödes Gefüge, das die Härte des Stahls deutlich erhöht.
3. Vorteile über die Härte hinaus
Neben der Erhöhung der Härte verbessert das Aufkohlen auch die Verschleißfestigkeit und die Ermüdungsfestigkeit. Die gehärtete Oberflächenschicht kann abrasivem und adhäsivem Verschleiß besser widerstehen. Die verbesserte Ermüdungsfestigkeit trägt dazu bei, dass das Bauteil bei zyklischer Belastung nicht versagt.
4. Anwendung und Werkstoffe
Das Aufkohlen ist besonders effektiv bei Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wie 12L14, 1018 und 8620. Diese Stähle haben einen zu geringen Kohlenstoffgehalt, um durch herkömmliche Wärmebehandlungen gehärtet zu werden. Das Aufkohlen ist für die Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften unerlässlich.
5. Prozessvariationen
Der Prozess kann durch Anpassung der Aufkohlungszeit und -temperatur gesteuert werden. Dadurch können die Betreiber die Härte und die Tiefe des Einsatzes an die jeweiligen Anforderungen anpassen. Außerdem kann eine selektive Aufkohlung erreicht werden, indem bestimmte Bereiche des Teils maskiert werden. Dies ist nützlich für Bauteile, die unterschiedliche Härtegrade auf ihren Oberflächen erfordern.
Vergleich mit anderen Härteverfahren
Im Gegensatz zu Durchhärteverfahren, bei denen das Metall von der Oberfläche bis zum Kern gehärtet wird, zielt das Aufkohlen speziell auf die Oberflächenschicht ab. Das Ergebnis ist ein Teil mit einer harten Außenseite und einem weicheren, duktilen Kern. Dies ist von Vorteil für Bauteile, die sowohl Festigkeit als auch Zähigkeit erfordern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Aufkohlung eine wirksame Methode zur Erhöhung der Härte von kohlenstoffarmen Stählen ist. Sie führt nicht nur zu einer höheren Oberflächenhärte, sondern auch zu einer verbesserten Verschleißfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Dies macht es zu einem wertvollen Verfahren für die Herstellung langlebiger und zuverlässiger Bauteile.
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