Wärmebehandlung von Stahl

Wärmebehandlung, ein Begriff aus der Werkstofftechnik, beinhaltet ein zeitlich begrenztes Erwärmen von metallischen Werkstücken, insbesondere von Stählen auf bestimmte Temperaturen, unter Beachtung der Erwärmungs- und Abkühlungsgeschwindigkeiten zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften.
Durch Wärmebehandlung erhalten die Bauteile die Eigenschaften wie z.B. Härte, Zähigkeit und Zugfestigkeit, die für ihren späteren Einsatz erforderlich sind.

Bei den Wärmebehandlungsprozessen sind die Einflussfaktoren Zeit (Erwärmungs- und Haltezeit), Temperatur, Atmosphäre und Abschreckung bzw. Abkühlung von entscheidender Bedeutung.

Die Erwärmungszeit muss so bemessen sein, dass der Temperaturanstieg sehr gleichmäßig im gesamten Bauteil erfolgen kann, um so den Verzug möglichst gering zu halten. Die Haltezeit ist in einem festgelegten Temperaturbereich so zu wählen, dass sich die gewünschten Gefügeänderungen einstellen, oder, dass die Elemente Kohlenstoff beim Einsatzhärten bzw. Stickstoff beim Nitrieren eindiffundieren können.

Die Auswahl der Temperatur hängt vom Werkstoff und vom gewünschten Wärmebehandlungsergebnis ab.
Die magische Grenze z.B. für Stähle mit 0,8% Kohlenstoff liegt bei 723°C. Oberhalb dieser Temperatur entsteht eine Gefügestruktur, die man durch geeignetes Abkühlen in ihren Eigenschaften gezielt verändern kann. Unterhalb dieser Temperatur wird angelassen oder entspannt, um Sprödigkeit, die beim Härten entsteht, zu verhindern. Je nach
Temperatur und Material können dadurch verschiedene Zähigkeitsstufen erreicht werden.

Durch die Auswahl von geeigneten Atmosphären können im Rahmen der WärmebehandlungVerfärbungen und Verzunderungen an den Bauteiloberflächen vermieden werden. Dies geschieht, indem man den dafür verantwortlichen Sauerstoff mit anderen, neutralen „Schutzgasen“ eliminiert oder ein Vakuum erzeugt.

Durch die Abschreckung bzw. Abkühlung wird eine Veränderung der Gefügestruktur erreicht, um so ein neues hartes Gefüge mit dem Namen „Martensit“ zu erzeugen.

In der Wärmebehandlung unterscheidet man grundsätzlich zwischen Verfahren die eine durchgreifende Gefügeumwandlung bewirken und Verfahren die lediglich eine Umwandlung an der Oberfläche eines Werkstückes verursachen. Zu den erstgenannten Verfahren gehören das Glühen und das Härten, d.h. die thermischen Verfahren.
Wärmebehandlungsverfahren, die eine Umwandlung an der Oberfläche zum Ziel haben, zählen zu den Diffusions- und Beschichtungsverfahren bzw. zu den thermochemischen Verfahren. Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die wichtigsten Wärmbehandlungsverfahren:

Ausführliche Informationen zu den speziellen Wärmebehandlungsverfahren können hier im Internet abgerufen werden.