Härten
Definition Härten
Härten ist ein thermisches Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallen, bei dem die Festigkeit und Oberflächenhärte erhöht werden. Dabei können unterschiedliche Metalle wie Stahl, Aluminium, Titan oder Kupfer gehärtet werden, je nach spezifischem Verfahren und Materialzusammensetzung. Durch Techniken wie das Erhitzen, Abschrecken oder Verformen wird die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Verschleiß, mechanische Belastung und Ermüdung gesteigert. Härten ist ein entscheidender Prozess in der Metallverarbeitung und wird häufig bei Bauteilen eingesetzt, die hohen Belastungen standhalten müssen.
Welche Verfahren des Härtens gibt es?
Es gibt verschiedene Verfahren des Härtens, die je nach Anwendungszweck und Material gewählt werden:
- Umwandlungshärtung: Dieses Verfahren bezieht sich auf Stahl. Hierbei wird der Stahl auf eine hohe Temperatur (über die sogenannte Umwandlungstemperatur) erhitzt, wodurch Austenit entsteht. Anschließend wird das Material schnell abgeschreckt, wodurch der Austenit in Martensit umgewandelt wird. Dies führt zu einer deutlich erhöhten Härte. Beispiele für die Umwandlungshärtung sind Einsatzhärten, Flammhärten und Induktionshärten.
- Ausscheidungshärtung: Diese Methode wird bei Legierungen wie Aluminium, Titan oder bestimmten Stählen angewendet. Das Metall wird zuerst auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt, damit sich eine spezielle Struktur bildet. Danach wird das Metall bei moderaten Temperaturen „gealtert“, wodurch kleine Partikel entstehen, die das Gleiten von Atomschichten im Material verhindern. Dadurch wird das Metall härter. Dieses Verfahren wird häufig bei Aluminiumlegierungen und in der Luftfahrt eingesetzt.
- Kalthärtung: Kalthärtung, auch Kaltverfestigung genannt, entsteht durch plastische Verformung bei niedrigen Temperaturen (unterhalb der Rekristallisationstemperatur). Dieses Verfahren wird bei Werkstoffen wie Kupfer, Aluminium oder nichtrostendem Stahl eingesetzt, um die Festigkeit ohne zusätzliche Wärmebehandlung zu steigern.
Welche Vorteile und Anwendungsgebiete hat gehärteter Stahl?
Gehärteter Stahl bietet zahlreiche Vorteile, die ihn in vielen Industrien unverzichtbar machen:
- Hohe Verschleißfestigkeit: Durch die erhöhte Oberflächenhärte wird die Lebensdauer von Bauteilen erheblich verlängert, insbesondere in stark beanspruchten Bereichen wie Maschinenbau und Werkzeugherstellung.
- Ermüdungsbeständigkeit: Gehärteter Stahl ist widerstandsfähiger gegen Risse und Materialversagen, was ihn ideal für Bauteile wie Zahnräder, Federn und Lager macht.
- Korrosionsbeständigkeit: Bei Verfahren wie Nitrierhärten wird neben der Härte auch der Schutz vor Korrosion verbessert, was den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen ermöglicht.
Gehärteter Stahl findet Anwendung in der Automobilindustrie, im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt sowie bei der Herstellung von Werkzeugen und Bauteilen, die hohe Präzision und Widerstandsfähigkeit erfordern. Durch die verschiedenen Härteverfahren lässt sich Stahl gezielt an spezifische Anforderungen anpassen.
