Aufkohlen von Baustahl – Funktionsweise erklärt
Baustahl ist eine Sorte von Kohlenstoffstahl, der einen geringen Kohlenstoffgehalt aufweist. Aus diesem Grund wird Baustahl auch als „kohlenstoffarmer Stahl“ oder „unlegierter Kohlenstoffstahl“ bezeichnet. Stahlsorten mit höherem Kohlenstoffgehalt und sehr geringen Anteilen anderer Legierungen werden als Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt (0,3 – 2 %) oder Gusseisen (> 2 %) bezeichnet. Aufgrund seines relativ geringen Kohlenstoffgehalts ist Werkstoff formbarer und daher leichter zu bearbeiten als Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt. Der geringe Kohlenstoffgehalt macht Baustahl jedoch auch relativ weich, weshalb das Einsatzhärten von Baustahl ein beliebtes und (relativ) einfaches Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ist.
ÜBER BAUSTAHL
Um zu erfahren, wie das Einsatzhärten von Baustahl funktioniert, empfiehlt es sich, zunächst das Material zu verstehen. Der Kohlenstoffgehalt reicht von 0,05 bis 0,25 %, weshalb nicht alle Baustähle gleich sind. Je höher der Kohlenstoffgehalt ist, desto härter ist das Material.
Baustahl ist außerdem dehnbarer und schweißbarer als die meisten anderen Stahlsorten. Dies ist einer der Hauptgründe, warum das Metall derzeit die weltweit am häufigsten verwendete und produzierte Stahlsorte ist. Die Verarbeitung ist viel billiger als die von Stählen mit höherem Kohlenstoffgehalt und legierten Stählen. Obwohl er eine vergleichsweise geringe Härte und Festigkeit (Streckgrenze und Zugfestigkeit) aufweist, reichen seine mechanischen Eigenschaften für viele Anwendungsbereiche aus.
Baustahl besitzt aufgrund seines extrem hohen Eisenanteils ein ferritisches Gefüge. Dieses Gefüge ist für die magnetischen Eigenschaften von Baustahl verantwortlich.
WARUM KOHLENSTOFFARME STÄHLE NICHT WÄRMEBEHANDELT WERDEN SOLLTEN
Nachteilig ist, dass unlegierte Stähle im Allgemeinen schwieriger zu bearbeiten sind, wenn es nur um Wärmebehandlung und Abschrecken geht. Es ist zwar möglich, sie zu bearbeiten, aber es würde sich wenig bis gar nichts ändern. Aufgrund seines geringen Gehalts an Kohlenstoff und Legierungselementen bildet Baustahl beim Abschrecken nach dem Erhitzen kein Martensitgefüge.
AUFKOHLEN VON unlegierten Stahl – EIN LEITFADEN
Es stimmt zwar, dass das bloße Erhitzen und Abschrecken keine gute Wahl zum Härten von kohlenstoffarmen Stählen ist, aber das gilt nicht unbedingt für eine andere Methode des Einsatzhärtens, nämlich das Aufkohlen.
Beim Aufkohlen von Stahl wird Kohlenstoff in die Oberfläche von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt diffundiert, um die Härte zu erhöhen. Anschließend wird das Material abgeschreckt, damit der Kohlenstoff an Ort und Stelle verbleibt. Die einzelnen Schritte des Einsatzhärtens von unlegierten Stählen sind wie folgt:
Zunächst wird das Objekt auf die Austenitisierungstemperatur erwärmt und dann einer Aufkohlungsatmosphäre auf Gasbasis ausgesetzt.
Je nach gewünschter Härtetiefe und Kohlenstoffgehalt wird der Gegenstand einige Minuten bis zu mehreren Stunden lang auf dieser konstanten Temperatur gehalten.
Nach Beendigung des Diffusionsprozesses wird der Gegenstand in Öl oder Wasser abgeschreckt.
Die Aufkohlungstiefe hängt von der Anwendung und dem Werkstoff ab und kann von einigen Mikrometern bis zu mehreren Millimetern reichen.
VORTEILE DES EINSATZHÄRTENS VON UNLEGIERTEN STÄHLEN
Weichstähle, die aufgekohlt wurden, haben eine harte Oberfläche und einen weichen Kern. Das bedeutet, dass einsatzgehärtete Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zwar härter, aber nicht spröde sind. Der Kern behält seine Duktilität und Zähigkeit weitgehend bei, während er durch die harte Oberfläche geschützt wird. Diese verbesserte Oberfläche weist auch eine bessere Beständigkeit gegen Verschleiß und Ermüdung auf. Mithilfe geeigneter Schutzpasten ist auch eine Teilaufkohlung möglich.
Weitere Möglichkeiten zum Härten von unlegierten Stählen
Das Aufkohlen bietet Ihnen eine gute Möglichkeit, die Härte Ihrer Werkstoffe zu erhöhen. Mit dem Borinox®-Verfahren zum Härten von Edelstahl und Sonderlegierungen wird jedoch nicht nur die Oberfläche des Werkstücks gehärtet, sondern auch eine verschleißbeständige Randschicht erzeugt. Das Verfahren kann bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, ist extrem maßstabil und verhindert Kaltverschweißen effizient. Falls Sie eine professionelle Beratung benötigen, kontaktieren Sie noch heute unsere Werkstoffspezialisten.
