Atmosphärisches Aufkohlen

Was ist Aufkohlen?

Das Aufkohlen, auch bekannt als Carburieren, ist ein thermochemisches Verfahren, das zum Härten von Werkzeugen und Bauteilen aus Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt dient. Der Oberflächenbereich eines Bauteiles wird dabei bewusst und gezielt mit Kohlenstoff angereichert. Der übrige Bereich bleibt jedoch unbehandelt und damit nach dem Abschreckvorgang weich bzw. zäh, je nach verwendetem Werkstoff. Die aufgekohlte Randschicht kann dann durch einen Abschreckvorgang gehärtet werden.

Aufkohlen Verfahren

Beim Einsatzhärten unterscheidet man folgende Verfahren:

Direkthärten
Einfachhärten
Doppelhärten
Härten nach isothermischer Umwandlung
Carbonitrieren

Aufkohlungsmittel

Folgende Medien werden für das atmosphärische Aufkohlen von Eisenwerkstoffen eingesetzt:

Endogas
Propan
Methanol
Ethanol
Acetylen

Besondere Vorteile der Aufkohlung

Das Einsatzhärten (Aufkohlung) ist ein wichtiger Prozess innerhalb der unterschiedlichen Wärmebehandlungsverfahren, das eine Vielzahl von Vorteilen bietet, um die mechanischen Eigenschaften von Werkstücken zu verbessern.

Einige dieser Vorteile sind folgende:

Verlängerung der Lebensdauer von Teilen: Einsatzgehärtete (aufgekohlte) Teile haben eine längere Lebensdauer gegenüber unbehandelten Bauteilen, wodurch Wartungs- und Ersatzkosten reduziert werden können.
Kosteneffizienz: Das Einsatzhärten (Aufkohlen) kann kostengünstiger sein als die Herstellung von Teilen aus hochlegiertem Stahl oder anderen teuren Materialien, um die erforderlichen Härte- und Verschleißfestigkeitseigenschaften zu erreichen.
Verbesserte Verschleißfestigkeit: Einsatzgehärtete (aufgekohlte) Teile sind widerstandsfähiger gegen Abnutzung und Verschleiß, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen Reibung und Abrieb auftreten.
Erhöhte Biegefestigkeit: Das Einsatzhärten (Aufkohlen) führt zu einer gesteigerten Biegefestigkeit des Materials, was es widerstandsfähiger gegenüber Biegebeanspruchungen macht.

Geeignete Werkstoffe für das Einsatzhärten (Aufkohlen/Carbonitrieren)

Zu den Werkstoffen, die beim Einsatzhärten (Aufkohlen/Carbonitrieren) besonders häufig eingesetzt werden, gehören:

Unlegierte Kohlenstoffstähle
Legierte Stähle

Das Einsatzhärten (Aufkohlen) in verschiedenen Branchen

Das Einsatzhärten ist nicht abhängig von einer bestimmten Branche, sondern von der Auswahl des eingesetzten Werkstoffes und der einzustellenden mechanischen Eigenschaften, In den nachfolgend aufgeführten Branchen findet das Verfahren sehr häufig seine Anwendung:

Automobilbranche
Maschinenbau
Werkzeugbau
Elektrotechnik
Agrartechnik

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Häufig gestellte Fragen zum Aufkohlen

Was ist das Anlassen von Stahl?

Unter Anlassen versteht man ein Verfahren zur gezielten Wärmebehandlung von Werkstoffen, durch das man die Eigenschaften des Bauteils gezielt und bewusst beeinflussen kann. Das Verfahren eignet sich besonders gut dazu, Spannungen im Werkstoff abzubauen. Dabei wird gehärteter Stahl umso weicher, je höher er angelassen wird. Gleichzeitig steht dem Verlust an Härte eine höhere Zähigkeit des Materials gegenüber.

Welche Stähle sind härtbar und eignen sich für das Aufkohlen?

Alle unlegierten und niedriglegierten Stähle sind für das atmosphärische Einsatzhärten geeignet. Dabei sollte der Kohlenstoffgehalt des Werkstoffes 0,25 % nicht überschreiten, um ein ausreichendes Härtegefälle zwischen dem Oberflächen- und Kernbereich einstellen zu können.

Gibt es alternative Methoden zum Verfahren Aufkohlen?

Als Alternative zum Einsatzhärten (Aufkohlen) können bei geeigneten Werkstoffen auch die Verfahren Nitrieren und Nitrocarburieren Anwendung finden.

Welche Bedingungen sind für einen erfolgreichen Aufkohlprozess wichtig?

Besonders wichtig ist der Sachverhalt, dass die Oberfläche von Bauteilen von jeglichen Verschmutzungen (Öle, Fette, Emulsionen, Korrosionsschutzprodukten) befreit wird, damit eine störungsfreie Diffusion der Kohlenstoffatome in die Bauteiloberfläche gewährleistet ist. Zudem muss die Ofenatmosphäre kohlenstoffabgebende Medien beinhalten.

Wie unterscheidet sich das Aufkohlen von anderen Wärmebehandlungsverfahren?

Beim Einsatzhärten (Aufkohlen) wird gegenüber dem klassischen Härteprozess die Bauteiloberfläche chemisch, durch eindiffundieren von Kohlenstoff, verändert. Außerdem soll beim Einsatzhärten der Oberflächenbereich eine höhere Härte gegenüber dem Kernbereich aufweisen.