Technisches Team · Kintek Solution

Das Aufkohlen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem Kohlenstoff in die Oberfläche eines Metalls, in der Regel Stahl, durch Erhitzen in einer kohlenstoffreichen Umgebung eingebracht wird. Dieses Verfahren wird unterhalb des Schmelzpunkts des Metalls durchgeführt, so dass der Kohlenstoff in die Oberfläche diffundieren und eine härtere, abriebfestere Schicht bilden kann. Der Hauptzweck des Aufkohlens besteht darin, die mechanischen Eigenschaften des Metalls zu verbessern, insbesondere seine Verschleißfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit.

Einzelheiten des Verfahrens:

1. Erhitzung und Kohlenstoffeinwirkung: Das Metall wird auf eine Temperatur erhitzt, die in der Regel zwischen 1.200 und 1.600 Grad Celsius liegt, also unter seinem Schmelzpunkt, aber hoch genug, um die Diffusion von Kohlenstoff in die Oberfläche zu erleichtern. Diese Erhitzung erfolgt häufig in einer kontrollierten Atmosphäre, z. B. in einem endothermen Ofen, um eine Oxidation zu verhindern und eine präzise Steuerung des Kohlenstoffpotenzials zu gewährleisten.

2. Kontrollierte Atmosphäre: Bei der Wärmebehandlung ist die Aufrechterhaltung des richtigen Kohlenstoffpotenzials entscheidend. Wenn das Metall die Austenitphase erreicht, muss der Sollwert des Kohlenstoffpotenzials der Kohlenstoffzusammensetzung des Stahls entsprechen. Ist der Sollwert zu niedrig, kann die Oberfläche entkohlt werden, was zu einem Kohlenstoffverlust und möglicherweise zu sichtbarer Verzunderung führt.

3. Vorteile der Aufkohlung unter kontrollierter Atmosphäre: Dieses Verfahren ermöglicht eine präzise Steuerung des Kohlenstoffgehalts auf der Oberfläche der Teile, was für die Erzielung hochwertiger Aufkohlungsschichten unerlässlich ist. Es hilft auch, die Entkohlung zu verhindern, verbessert die Abriebfestigkeit und die Dauerfestigkeit und kann umweltfreundlicher sein als herkömmliche Verfahren wie die Flüssigaufkohlung.

4. Tiefe Aufkohlung: Mit der traditionellen Aufkohlung konnten Tiefen von etwa 3,5 mm erreicht werden. Mit Weiterentwicklungen wie der Vakuumaufkohlung können jedoch Tiefen von bis zu 7 mm erreicht werden. Dies ist auf höhere Kohlenstoffpotenziale an der Oberfläche und größere Konzentrationsgradienten zurückzuführen, die die Kohlenstoffdiffusion beschleunigen.

5. Wiederaufkohlung: Teile, die entkohlt wurden, können durch Steuerung des Oberflächenkohlenstoffpotenzials wieder aufgekohlt werden. Dies gilt nicht nur für Kohlenstoffstahl, sondern auch für Gesenkstahl und Schnellarbeitsstahl.

6. Anwendungen und Werkstoffe: Die Aufkohlung ist besonders effektiv bei kohlenstoffarmen Stählen (mit Kohlenstoffgehalten zwischen 0,05 % und 0,3 %) und wird für Teile verwendet, die eine verbesserte Haltbarkeit, Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit erfordern. Zu den häufig behandelten Werkstoffen gehören Stahl 12L14, Stahl 1018 und Stahl 8620.

Schlussfolgerung:

Das Aufkohlen ist ein entscheidender Prozess bei der Wärmebehandlung von Metallen, insbesondere von Stählen, und verbessert deren Oberflächeneigenschaften erheblich. Durch eine sorgfältige Steuerung der Wärmeumgebung und der Kohlenstoffdiffusion kann das Aufkohlen kohlenstoffarme Stähle in Werkstoffe mit hoher Oberflächenhärte und hervorragenden mechanischen Eigenschaften verwandeln, die sich für eine Vielzahl anspruchsvoller Anwendungen eignen.