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Härte ABC

Nutzen Sie unser kleines Härtereilexikon, um verschiedene Begriffe aus der Härtetechnik und der Werkstoffkunde nachzuschlagen.

Bei Fragen und Anregungen sind wir natürlich sehr gerne für Sie da!

Bitte beachten Sie, dass dieser Bereich sich noch im Aufbau befindet. Es sind noch nicht alle Inhalte eingepflegt!

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A

Abkohlung: Vollständige Effusion von Kohlenstoff aus dem Randbereich eines Werkstücks.

Abschrecken: Durch das Abschrecken eines Stahls beim Härten wird der beim Austenitisieren gelöste Kohlenstoff "eingefroren". Hierdurch ergibt sich bei Stahlwerkstoffen meist ein martensitisches Gefüge. Je nach Wahl der Temperatur des Abschreckmediums können auch andere Gefügezustände erreicht werden, beispielsweise Bainit (Zwischenstufengefüge).

Altern: Prozess zum endgültigen Umwandeln aller Materialphasen in einen Zustand, der nicht mehr veränderbar ist. Spätere Phasenumwandlungen und damit einhergehende geometrische Veränderungen von Bauteilen werden so vermieden. Altern ist durch gezielte Anlassprozesse oder auch Tiefkühlprozesse möglich.

Anlassen: Vorgang zum Entspannen des Materials nach dem Härten oder zum Einstellen eines bestimmten Härtewertes.
Durch mehrmaliges Anlassen in hohen Temperaturbereichen ist auch das sog. Sekundärhärten realisierbar.
Außerdem werden Bauteile durch gezielte Anlassprozesse auch gealtert.

Aufkohlen: Zuführen von Kohlenstoff, insbesondere in den Randbereichen von Werkstücken, um dort eine Härtbarkeit zu erreichen. Wird angewandt beispielsweise bei sog. Einsatzstählen mit wenig Kohlenstoffanteil (<0,2%)

Aufsticken: Anreichern der Randbereiche eines Werkstücks mit Stickstoff. Hierdurch bilden die Legierungsbestandteile eines Stahlwerkstoffs harte Nitride, die schließlich eine verschleißfeste Schicht bilden.

Austenit: Werkstoffphase, die i. d. R. bei Stahlwerkstoffen durch das Aufheizen auf Härtetemperatur entsteht. Es existieren jedoch auch sog. austenitische Stähle.
Austenit ist Ferrit mit gleichmäßig verteiltem, gelöstem Kohlenstoff.

Austenitisieren: Durch das Aufheizen auf Härtetemperatur geht der Kohlenstoff im Stahlgefüge in Lösung. Es wird Austenit gebildet. Austenitisieren = Kohlenstoff lösen.

B

Bainit: Zwischenstufengefüge, das bei einem bestimmten Härteverfahren erzielt wird. Das Material wird auf Härtetemperatur gebracht und dann auf eine Temperatur abgeschreckt, die oberhalb der Martensitstarttemperatur liegt.

Bainithärtung: Härteverfahren, bei dem gezielt ein bainitisches Gefüge hergestellt wird.

Blindhärten: Das Blindhärten findet nach einem Aufkohlungsprozess statt. Häufig werden Bauteile aufgekohlt und anschließend spanend bearbeitet. Hierbei können Bereiche, die nicht gehärtet werden sollen, von der mit Kohlenstoff angereicherten randschicht befreit werden. Beim anschließenden Abhärten werden nur die Bereiche gehärtet, die nicht spanend abgearbeitet wurden. Die bearbeiteten Bereiche bleiben entsprechend weich. Diesen Abhärtevorgang nach dem Aufkohlen und Überarbeiten nennt man Blindhärten.

Brinell- Prüfung: Härteprüfverfahren, bei dem eine Kugel unter definierter Last in das Material eindringt. Der so entstehende Eindruck wird optisch vermessen. Der Durchmesser des Eindrucks an der Materialoberfläche ist das Maß für die Brinellhärte.

C

Carbonitrieren: Variation des Einsatzhärtens bzw. des Nitrierens, bei dem vorwiegend Kohlenstoff in die Randbereich eines Werkstücks eingebracht wird. unterstützend wird zusätzlich Stickstoff zugeführt. Beim Abschreckvorgang bildet sich ein martensitisches Gefüge. Durch den Stickstoff werden zudem Nitride gebildet, die einen zusätzlichen Härtezuwachs in der Randschicht bewirken.

D

E

Einsatzhärten: Aufkohlen mit anschließendem Abhärten. Das Werkstück wird in einer kohlenstoffabgebenden Atmosphäre zunächst aufgekohlt. Anschließend wird das Material auf Härtetemperatur aufgeheizt und abgeschreckt. Dabei werden die mit Kohlenstoff angereicherten Randbereiche gehärtet, der Bauteilkern, welcher nicht mit Kohlenstoff angereichert ist, bleibt dahingegen zäh, da sich hier kein Härtegefüge ausbilden kann.

Einsetzen: Unter Einsetzen versteht man im weitesten Sinne das Aufkohlen. Gemeint ist das Einsetzen von Kohlenstoff in das Stahlgefüge.

Entkohlung: Negative Randerscheinung bei einer Vielzahl von Wärmebehandlungsverfahren. Kohlenstoff effundiert aus dem Randbereich eines Werkstücks. Dadurch nimmt die Kohlenstoffkonzentration im Randbereich ab. Das Resultat kann eine weiche Oberfläche beispielsweise bei einsatzgehärteten Teilen sein. Einer Randentkohlung kann durch Einstellung einer entsprechenden Ofenatmosphäre entgegen gewirkt werden.

Eutektikum: Unter einem Eutektikum ist das zeitgleiche Erstarren verschiedener Phasen aus einer Schmelze zu verstehen. Das Eutektikum von Stahl besteht aus Eisen und 4,3% Kohlenstoff. Die zwei Phasen Austenit und Zementit erstarren zeitgleich bei einer Temperatur von 1147°C. Dieses Eutektikum wird auch als Ledeburit bezeichnet.
Merke: Ein Eutektikum entsteht immer aus dem flüssigen Zustand.

Eutektoid: Ein Eutektoid entsteht aus der gemeinsamen Umwandlung zweier fester Phasen in einen Zustand, bei dem diese Phasen in gleichmäßiger Verteilung nebeneinander vorliegen. Als Beispiel Stahl: Das Eutektoid von Stahl entsteht bei 0,8% Kohlenstoff und einer Temperatur von 723°C. Das Eutektoid wird auch als Perlit bezeichnet. Perlit besteht aus den Festphasen Ferrit und Zementit.
Merke: Ein Eutektoid entsteht immer aus dem festen Zustand.

F

Ferrit: Als Ferrit wird im Allgemeinen die Eisenmatrix eines Stahls bezeichnet. Stahl besteht im Wesentlichen aus Eisen und Kohlenstoff.

G

H

Härten: Im weitesten Sinne werden alle Verfahren, die zur Festigkeitssteigerung von Werkstoffen führen, als Härteverfahren bezeichnet. Am gängigsten ist der Begriff bei der klassischen Wärmebehandlung von Stahl anzutreffen, bei der das Material auf eine definierte werkstoffabhängige Temperatur erhitzt und anschließend abgeschreckt wird.

Haltezeit: Bei diversen Wärmebehandlungsverfahren werden Werkstoffe einem definierten Temperaturverlauf unterworfen. Oft sind stufenweise Temperaturvariationen in einem Programm untergebracht. Um die Temperatur des Materials eines Werkstücks vollständig einer Temperaturstufe anzugleichen, ist eine gewisse Haltedauer erforderlich. Die Haltedauer für diverse Temperaturstufen ist abhängig vom Bauteilquerschnitt, vom Material und der Geometrie.

I

Interkristallin: Ein Metallgefüge besteht aus sog. Körnern. Zwischen diesen Körnern bestehen die Korngrenzen. Zustände, die sich entlang dieser Korngrenzen abspielen, werden als interkristallin bezeichnet. Beispielsweise können sich Risse in einem Metallgefüge interkristallin ausbreiten, also entlang der Korngrenzen.
Das Pendant ist transkristallin, also durch die Körner hindurch.

Ionitrieren: Unter Ionitrieren versteht man auch das Plasmanitrieren.

J

K

Karbid: Als Karbid werden Kristallbildungen aus metallischen Elementen und Kohlenstoff bezeichnet. Das wohl bekannteste Karbid ist das Eisenkarbid, das bei normalen Stählen auftritt. Eisenkarbide werden auch als Zementit (Fe3C- Kristalle) bezeichnet.

Kohlenstoff: Kohlenstoff bildet neben Eisen den Hauptbestandteil von Stahlwerkstoffen. Kohlenstoff ist in der Lage, sich mit anderen metallischen Elementen zu Kristallen zusammenzusetzen. Es bilden sich sog. Karbide.

Kolsterisieren: Wärmebehandlungsverfahren, bei dem bei relativ niedriger Temperatur Kohlenstoff in die Randbereiche eines Materials diffundiert. Das Verfahren ist sehr langwierig, ein Prozess dauert oft über mehrere Tage. Das Verfahren ist aufgrund der äußerst niedrigen Temperatur sehr schonend und zählt zu den verzugsärmsten Wärmebehandlungen.

L

Ledeburit: Ledeburit ist das Eutektikum aus Austenit und Zementit. Er entsteht bei einer Kohlenstoffkonzentration von 4,3%. Die Erstarrungstemperatur des Ledeburit liegt bei 1147°C.

Löten: Das Löten stellt eine mögliche Wärmebehandlung zum löttechnischen Fügen zweier Bauteile dar. Zwischen zwei oder auch mehrere Bauteile wird ein Lot eingebracht. Die Teile werden dann auf Löttemperatur erhitzt, wobei sich das Lot verflüssigt. Beim Abkühlen erstarrt das Lot, wobei die Bauteile miteinander verbunden werden.

M

Martensit: Gefügeart, die sich beim Härten einstellt. Martensit erscheint oft als "nadeliges" Gefüge. Er bildet sich beim Anschrecken, wenn die kritische Abschreckgeschwindigkeit überschritten wird, bei der sog. Martensit- Starttemperatur. Diese liegt für Stahl bei etwa 200 °C.

N

Nitrieren ist ein Verfahren zum "Randschichthärten" eines Stahls. Hierbei wird Stickstoff in das Randgefüge von Stahlwerkstoffen eingebracht, welche mit den Legierungsbestandteilen harte Nitride bilden. Das Material wird so mit einer äußerst verschleißfesten Oberfläche versehen, die Härtewerte weit über 1100 HV erreichen kann.
Das Nitrieren findet entweder im Gas statt, oder als weitere Variante im Plasma, wobei hier auch stark chromhaltige Stähle nitriert werden können.

Nitrocarburieren stellt eine Variation des Nirierverfahrens dar, wobei neben Stickstoff zusätzlich Kohlenstoff in das Randgefüge eines Werkstücks eingebracht wird. Durch diese Kombination wird die Prozesszeit verkürzt. Es entstehen sog. Carbonitride.
Verschiedene Verfahrensarten stehen zur Auswahl: Gasnitrocarburieren, Plasmanitrocarburieren, Salzbadnitrocarburieren und Pulvernitrocarburieren.

Normalglühen dient zum "Normalisieren" eines Gefüges. Durch Umformprozesse können Kornstrukturen stark verzogen werden. Auch beim Gießen von Stählen entstehen oft nicht gewollte Kornstrukturen. Durch einen Normalglühprozess nehmen die Körner eine energetisch günstige Position ein, Spannungen werden so komplett abgebaut, es entsteht ein gleichmäßiges Gefüge mit einer relativ konstanten Kornstruktur über den Bauteilquerschnitt.

O

Oberflächenhärte beschreibt den Härtewert direkt an einer Bauteiloberfläche. Um eine Oberflächenhärte zu ermitteln, bedarf es meist geeigneten Prüfmethoden. Beispielsweise kann eine harte Nitrierschicht nicht mit Rockwell geprüft werden, da bei diesem Verfahren der Rockwell- Kegel die Nitrierschicht durchstoßen würde. Hier muss auf das Prüfverfahren nach Vickers und eine sehr geringe Prüflast ausgewichen werden. Ähnliches gilt es bei einsatzgehärteten Teilen zu beachten, wenn niedrige Einsatzhärtetiefen gefertigt werden.

P

Patentieren: Ein Verfahren zur Herstellung eines sehr feinstreifigen Perlitgefüges. Nach dem Austenitisieren wird das Material abgeschreckt in einen Temperaturbereich, der in der Regel bei ca. 450-600°C besteht. In diesem Bereich erfolgt isotherm die Bildung des Perlits. Das Abschrecken erfolgt meist in Metall- oder Salzschmelzen.
Das Verfahren wird insbesondere bei der Drahtherstellung (Federstahldraht) angewandt.

Perlit heißt eine Phase im Stahlgefüge. Perlit entsteht bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,8%. In einem rein perlitischen Gefüge bilden sich keinerlei Ausscheidungen, es liegt vielmehr als gleichmäßige Struktur vor. Im mikroskopischen Schliff sind perlmutähnliche Muster zu erkennen, weshalb die Bezeichnung Perlit Anwendung findet.

Plasmanitrieren: Eine Vielzahl von Stählen und Edelstählen kann im Gas nicht nitriert werden. Hier findet das Nitrieren im Pulsplasma Anwendung.

Porensaum: Beim Nitrieren entsteht neben der dichten Verbindungsschicht ein Porensaum auf der Oberfläche. Dieser besitzt nicht die Härte der Verbindungsschicht und trägt in der Regel auch nicht zum Verschleißschutz bei.

Q

R

Randschichthärten: Um verschleißfeste Oberflächen an Stahlerzeugnissen zu erreichen, können verschiedene Arten des Randschichthärtens angewandt werden.
Das Einsatzhärten zählt zu den klassischen Randhärteverfahren. Weitere Verfahren stellen das Nitrieren und dessen Variationen dar.

Rekristallisationsglühen: Um kaltverfestigte Bereiche nach einer Bauteilumformung zu beseitigen, muss ein Rekristallisationsvorgang stattfinden. Dies führt zu einer Neuanordnung der Körner. Dadurch wird die plastische Verformbarkeit wieder hergestellt.

Restaustenit: Beim Abhärten von Stählen kann oftmals das austenitisierte Material nicht vollständig in Martensit umgewandelt werden. Es bleibt eine Restaustenitphase bestehen, die meist vermieden werden soll. Restaustenit hat die negative Eigenschaft, dass er in Martensit umwandeln kann. Dies kann sowohl durch thermische, als auch durch mechanische Abläufe geschehen.
Nach einer solchen Umwandlung liegt in diesen Bereichen nicht angelassener Martensit vor, der zu Verspannungen im Gefüge und damit zu einer erhöhten Rissanfälligkeit des Materials führt.
Restaustenit wird aber auch benötigt, um beispielswiese nach einem Härteprozess die Richtbarkeit eines Bauteils gewährleisten zu können. Häufig soll ein gewisser Prozentsatz an Restaustenit eingestellt werden.
Restaustenit kann durch Tiefkühlen in Martensit umgewandelt und damit eliminiert werden.

S

Seigerungen sind Ausscheidungen in einem metallischen Gefüge. Ausscheidungen entstehen zumeist aus der einer flüssigen Schmelze beim Erstarren. Es wird unterschieden zwischen Blockseigerungen und Kristallseigerungen. Blockseigerungen erstrecken sich über den kristallinen Bereich hinweg, d.h. es ist nicht nur ein Korn betroffen, sondern vielmehr ein Kornblock. Es entstehen so Konzentrationsunterschiede von Legierungsbestandteilen in einem Gefüge.

Kristallseigerungen führen zu schichtförmig aufgebauten Körnern. Bei einer Warmumformung führen Kristallseigerungen meist zu einem zeiligen Sekundärgefüge.

Sekundärgefüge: Unter einem Sekundärgefüge versteht man ein metallisches Gefüge, welches im festen Zustand durch thermische oder thermisch- mechanische Beeinflussung entsteht, beispielsweise durch glühen oder durch warmumformen.

Sekundärhärtung: Die Sekundärhärtung besteht aus einem Härtevorgang und einem gezielten Anlassvorgang, der dann als Sekundärhärtung bezeichnet wird, wenn dadurch ein Wiederanstieg der Festigkeitswerte nach vorherigem Abfallen beim Anlassen erreicht wird. Viele Warmarbeitsstähle und Schnellarbeitsstähle werden so behandelt, da diese Materialien auch bei hohen Arbeitstemperaturen nicht erweichen.

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