Die Aufkohlung ist zwar vorteilhaft für die Verbesserung der Oberflächenhärte, der Verschleißfestigkeit und der Ermüdungsfestigkeit von Metallen, kann aber bei unzureichender Kontrolle zu verschiedenen Schäden führen. Zu diesen Schäden gehören Restaustenit, Korngrenzenoxidation, intergranulare Rissbildung, Oberflächenrisse, geringe Oberflächenhärte und Karbidvernetzung. Jedes dieser Probleme kann die Qualität und Leistung der behandelten Metallteile erheblich beeinträchtigen.
Verbleibender Austenit: Während der Aufkohlung wird der Stahl in die Austenitphase erhitzt. Wenn der Abkühlungsprozess nicht ordnungsgemäß gesteuert wird, wandelt sich ein Teil des Austenits möglicherweise nicht in den gewünschten Martensit um, was zu Restaustenit führt. Dies kann die Härte und Verschleißfestigkeit der Oberfläche verringern, da Austenit weicher ist als Martensit.
Oxidation an den Korngrenzen: Wenn das Kohlenstoffpotenzial nicht richtig kontrolliert wird, kann Sauerstoff in die Korngrenzen eindringen und zu Oxidation führen. Diese Oxidation kann die Korngrenzen schwächen und zu einem vorzeitigen Versagen unter Belastung führen.
Intergranulare Rissbildung: Ähnlich wie bei der Korngrenzenoxidation kann ein hohes Kohlenstoffpotenzial auch zu intergranularer Rissbildung führen. Diese tritt auf, wenn die Kohlenstoffkonzentration an den Korngrenzen zu hoch ist, was zu örtlicher Versprödung und Rissbildung unter Spannung führt.
Rissbildung an der Oberfläche: Eine unzureichende Steuerung des Aufkohlungsprozesses kann zu Oberflächenrissen führen. Dies ist häufig auf eine schnelle Abkühlung oder ungleichmäßige Erwärmung zurückzuführen, die Spannungen im Material verursachen können, die zu Rissen führen.
Geringe Oberflächenhärte: Wenn das Kohlenstoffpotenzial zu niedrig ist, erreicht die Oberfläche des aufgekohlten Teils möglicherweise nicht die gewünschte Härte. Dies kann die Verschleißfestigkeit und Haltbarkeit des Teils verringern.
Karbidvernetzung: Ein zu hohes Kohlenstoffpotenzial kann zur Bildung von Karbiden an der Oberfläche führen. Diese Karbide können ein Netzwerk bilden, das spröde ist und unter Belastung zu einem vorzeitigen Versagen führen kann.
Abgesehen von diesen direkten Schäden hat das Atmosphärenaufkohlen auch einige Nachteile, z. B. die Notwendigkeit der Konditionierung der Anlagen nach Zeiten der Inaktivität, die Abhängigkeit von Erfahrungswerten, um wiederholbare Ergebnisse zu erzielen, und das Erfordernis großer Materialzugaben für Nachbearbeitungsvorgänge. Diese Faktoren tragen zu Schwankungen in der Einsatztiefe und -qualität bei und erfordern eine ständige Überwachung von Umwelt- und Sicherheitsaspekten.
Insgesamt ist die Aufkohlung zwar ein wertvolles Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Metallen, aber eine sorgfältige Kontrolle der Prozessparameter ist unerlässlich, um diese schädlichen Auswirkungen zu vermeiden und sicherzustellen, dass die gewünschten Eigenschaften erreicht werden.
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