Randschichthärten von Stahl (Oberflächenhärten, Flammhärten, Induktionshärten, Laserhärten, ...) скачать в хорошем качестве

Randschichthärten von Stahl (Oberflächenhärten, Flammhärten, Induktionshärten, Laserhärten, ...)

Randschichthärten, auch als Oberflächenhärten bezeichnet, ist ein Verfahren zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Stahlbauteilen, indem nur die oberste Schicht gehärtet wird, während der Kern zäh bleibt. Dies wird insbesondere bei Zahnrädern, Führungsschienen, Kurbelwellen oder Nockenwellen angewendet. Es gibt verschiedene Verfahren des Randschichthärtens, darunter Flammhärten, Induktionshärten, Laserhärten, Einsatzhärten und Nitrierhärten. Beim Flammhärten wird eine Brennerflamme über die Oberfläche geführt, wodurch der Stahl auf Austenitisierungstemperatur erhitzt wird. Direkt danach erfolgt das Abschrecken mit Wasser, wodurch eine martensitische Gefügeumwandlung entsteht. Das Flammhärten ist vergleichsweise einfach, jedoch bei kleinen oder komplexen Bauteilen schwierig anwendbar, da die Wärmeeinflusszone relativ groß ist. Zudem ist die Einhärtetiefe nicht so präzise steuerbar wie bei anderen Verfahren. Das Induktionshärten basiert auf elektromagnetischer Induktion, bei der ein hochfrequenter Wechselstrom durch eine Kupferspule, den Induktor, geleitet wird. Dadurch entstehen Wirbelströme im Werkstück, die für eine schnelle und gezielte Erwärmung der Oberfläche sorgen. Das Abschrecken erfolgt meist mit Wasser oder durch Selbstabschreckung über den kühleren Kern. Die Einhärtetiefe kann durch die Frequenz des Wechselstroms gesteuert werden – höhere Frequenzen bewirken eine geringere Einhärtetiefe. Vorteile des Induktionshärtens sind kurze Aufheizzeiten, geringe Verzunderung und niedriger Härteverzug. Allerdings ist der Werkzeugaufwand hoch, weshalb sich das Verfahren besonders für die Serienfertigung eignet. Beim Laserhärten wird die Werkstückoberfläche durch einen leistungsstarken Laserstrahl bis knapp unter die Schmelztemperatur erwärmt. Die Erwärmung erfolgt sehr gezielt und schnell, wodurch ungewollte Erwärmungen umliegender Bereiche vermieden werden. Das Abschrecken erfolgt durch Selbstabschreckung. Durch die hohe Energiedichte des Lasers entstehen nur minimale Härteverzüge, und unter Schutzgas kann eine Oxidation verhindert werden. Das Verfahren eignet sich besonders für schwer zugängliche Stellen oder kleine, präzise gehärtete Flächen. Das Einsatzhärten wird angewendet, wenn kohlenstoffarme Stähle eine harte Randschicht erhalten sollen. Dabei wird der Stahl in einer kohlenstoffhaltigen Umgebung, etwa in einem Gasofen oder einer Salzschmelze, für mehrere Stunden auf hohe Temperaturen erhitzt. Durch Diffusion reichert sich der Kohlenstoff in der Randschicht an, sodass diese härtbar wird. Anschließend erfolgt das Abschrecken, wodurch eine harte martensitische Randschicht entsteht. Nach dem Härten ist oft ein Anlassen nötig, um Spannungen abzubauen. Das Einsatzhärten sorgt für eine hohe Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit, weshalb es besonders für Zahnräder oder Antriebswellen genutzt wird. Beim Nitrierhärten, auch als Nitrieren bekannt, werden spezielle Nitrierstähle in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre behandelt. Der Stickstoff diffundiert in die Oberfläche und bildet mit den Legierungselementen des Stahls harte und verschleißfeste Nitride. Dieses Verfahren erfolgt bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von etwa 500 °C, wodurch es zu keinem Härteverzug kommt. Zudem erhöhen die entstandenen Druckeigenspannungen die Dauerfestigkeit des Bauteils. Nitrierschichten sind sehr dünn (0,1 bis 1 mm), bieten aber eine hohe Härte und Korrosionsbeständigkeit. Das Verfahren ist jedoch zeitaufwendig, da es mehrere Tage dauern kann. 00:00 Randschichthärten (Oberflächenhärten) 01:30 Verfahrensablauf des Flammhärten 02:39 Steuerung der Einhärtetiefe 03:12 Vorteile und Nachteile des Flammhärtens 04:30 Induktionshärten 04:55 Elektromagnetische Induktion 05:40 Abschrecken 06:15 Steuerung der Einhärtetiefe beim Induktionshärten(Skin-Effekt) 07:17 Vorteile und Nachteile des Induktionshärtens 08:11 Laserstrahlhärten (Laserhärten) 09:38 Einsatzhärten 10:50 Aufkohlen und Abschrecken 12:02 Nitrierhärten