Das Aufkohlen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, das die Oberflächenhärte von kohlenstoffarmen Stählen durch Einbringen von Kohlenstoff in die äußere Schicht erhöht. Es gibt drei Hauptarten der Aufkohlung: Gasaufkohlung, Flüssigaufkohlung (Salzbadaufkohlung) und Feststoffaufkohlung (Paketaufkohlung).
Gasaufkohlung:
Bei der Gasaufkohlung wird der Stahl in einem Ofen mit einer kohlenstoffreichen Atmosphäre erhitzt, die normalerweise aus Kohlenwasserstoffen wie Methan oder Propan besteht. Der Kohlenstoff im Gas reagiert bei hohen Temperaturen mit dem Stahl, diffundiert in die Oberfläche und erhöht den Kohlenstoffgehalt. Dieser Prozess wird durch Einstellen der Ofentemperatur und der Gaszusammensetzung gesteuert, um die gewünschte Eindringtiefe des Kohlenstoffs zu erreichen. Die Gasaufkohlung ist für ihre Sauberkeit, Wiederholbarkeit und ausgezeichnete Temperaturgleichmäßigkeit bekannt und daher für die Massenproduktion geeignet.Flüssigaufkohlung (Salzbad):
Bei der Flüssigaufkohlung, auch Salzbadaufkohlung genannt, werden die Teile in ein geschmolzenes Salzbad mit Kohlenstoff- und Stickstoffspendern getaucht. Die Salze, z. B. Cyanide oder Carbonate, setzen bei hohen Temperaturen Kohlenstoff und Stickstoff frei, die in den Stahl diffundieren. Dieses Verfahren ermöglicht eine präzise Steuerung des Aufkohlungsprozesses und kann bei geringen Einsatztiefen schneller sein als die Gasaufkohlung. Aufgrund der Toxizität und der Entsorgungsprobleme, die mit den Salzen verbunden sind, erfordert es jedoch eine sorgfältige Handhabung.
Feststoffaufkohlung (Pack):
Bei der festen Aufkohlung werden die Stahlteile in einen Behälter mit einem festen kohlenstoffhaltigen Material wie Holzkohle oder Koks und einem Aktivator wie Bariumkarbonat gelegt. Der Behälter wird versiegelt und auf die Aufkohlungstemperatur erhitzt, so dass der Kohlenstoff in den Stahl diffundieren kann. Diese Methode ist arbeitsintensiver und weniger kontrollierbar als die Gas- oder Flüssigaufkohlung, kann aber bei kleinen Chargen oder komplexen Geometrien kostengünstig sein.
