Oberflächenhärten
Die bekanntesten Verfahren im Überblick
Hohe Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenhärte sind in vielen Einsatzbereichen von Stahl unverzichtbar. Um ein Werkstück härter und korrosionsbeständiger zu machen, stehen verschiedene Behandlungen zur Auswahl. Welche Verfahren der Oberflächenhärtung es gibt und weshalb eines von ihnen besondere Vorteile bietet – darüber möchten unsere Experten Sie nachfolgend informieren.
Was genau ist eigentlich Randschichthärten bzw. Oberflächenhärten?
Der Begriff Randschichthärten oder Oberflächenhärten bezeichnet verschiedene Methoden, mit deren Hilfe die die Oberfläche eines Werkstücks gehärtet werden kann. Nach DIN 10052 umfasst der Begriff Randschichthärtung allerdings nur diejenigen Verfahren der Oberflächenbehandlung, bei denen die Randschicht austenitisiert wird – also das Induktionshärten, Flammhärten Laserhärten und Elektronenstrahlhärten. Bei diesen Verfahren erfolgt (anders als z. B. beim Nitrieren) eine Gefügeumwandlung von Ferrit-Gefüge zu Austenit-Gefüge.
Auf welche Weise kann Stahl gehärtet werden?
Das Härten von Stahl ist mithilfe verschiedener Methoden möglich. Grundsätzlich unterschiedet man folgende Arten von Verfahren voneinander:
- thermische Verfahren (Wärmebehandlung, z. B. Flammhärten und Induktionshärten)
- thermochemische Diffusionsverfahren: Erwärmung und Eindiffusion von Stickstoff, Kohlenstoff, Chrom oder Bor (z. B. Nitrieren)
- Beschichtung (z. B. Verchromen und Vernickeln)
- Kaltverfestigung (z. B. Kugelstrahlung)
Welches Verfahren sich am besten für die Härtung einer Oberfläche eignet, hängt maßgeblich vom jeweiligen Anwendungsfall und dem zu härtenden Stahl ab. Bei starker punktueller Belastung ist eine Beschichtung von Stählen z. B. nicht zu empfehlen, da diese sich unter derartigen Gegebenheiten recht schnell vom gehärteten Werkstück ablösen kann.
Als erfahrene Härterei sind wir von einem Verfahren besonders überzeugt: der Wärmebehandlung im Plasma.
Stähle härten durch Plasmanitrieren
Beim Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren diffundieren Stickstoff bzw. Kohlenstoff und Stickstoff in die Randschicht des Werkstücks – und zwar in einer ionisierten Gasatmosphäre.
Das Plasmanitrieren ergänzt den aus konventionellen thermochemischen Diffusionsverfahren bekannten Einsatz von Stickstoff um einen weiteren Protagonisten – das Plasma. Das leitfähige Gas bildet sich im elektrischen Feld zwischen Werkstück-Charge (Kathode) und der Ofenwand (Anode). Seine Stickstoffionen werden durch den Stromfluss in Richtung Kathode beschleunigt und treffen mit hoher Energie auf die Oberfläche der Werkstücke. Dort lösen sie folgende Reaktionen bzw. Effekte aus:
- Passivschichten werden aufgelöst (z. B. auf nichtrostenden Stählen bzw. Edelstahl und Titan)
- durch Absputtern von Fremdatomen erfolgt eine Feinreinigung
- Oberfläche wird aktiviert
- Charge wird erwärmt
- Stickstoff diffundiert in die Oberfläche der Werkstücke
Wie lange dieser Prozess andauert, hängt von der gewünschten Nitrierhärtetiefe und dem behandelten Werkstoff ab. Grundsätzlich lässt sich durch das Verfahren aber im Vergleich zum Gasnitrieren viel Zeit einsparen. Und auch die beim Plasmanitrieren erzeugten Randschichten überzeugen gegenüber anderen Behandlungen mit einer deutlich weniger spröden und porösen Beschaffenheit.
Sie möchten mehr über das Oberflächenhärten durch Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren erfahren oder sind auf der Suche nach einer Härterei? Wir stehen Ihnen gern für eine ausführliche Beratung zur Verfügung – schreiben Sie uns eine Nachricht oder nehmen Sie telefonisch Kontakt auf!