Was ist Flammhärten? – Verfahren und Vorteile

Wie läuft der Vorgang des Flammhärtens ab?

Das Flammhärten wird an Werkstücken aus unlegierten Stählen, legierten Stählen, Stählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und Gusseisen durchgeführt. Wie der Name schon sagt, wird beim Flammhärten die direkte Hitze von Sauerstoffgasflammen genutzt. Die Metalle werden auf Temperaturen bis zu ihrer Austenitisierungstemperatur erhitzt, wodurch sich die Oberfläche verändert, während der Kern unverändert und weich bleibt. Sobald die Stahloberfläche die Austenitisierungstemperatur erreicht hat, muss das Material sofort abgeschreckt werden. Durch das schnelle Abschrecken erhält das Material eine härtere Oberfläche, die weniger anfällig für Verschleiß und Korrosion ist. Die Stahloberfläche, die vor dem Härten oft aus Austeniten und/oder Ferriten besteht, bildet Martensite.

Das Flammhärten kann stufenweise oder auf der gesamten Oberfläche eines Werkstücks durchgeführt werden. Das Endergebnis des Flammhärtens wird durch die Hitze der Flamme, die Dauer und die Geschwindigkeit der Erwärmung, die Temperatur des Abschreckprozesses sowie die elementare Zusammensetzung des Zielmaterials bestimmt. Die Dicke der gehärteten Randschicht wird dabei durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der der Brenner über die Oberfläche des Werksstücks gezogen wird.

Die Flamme basiert auf Gasen, die es ihr ermöglichen, hohe und stabile Temperaturen zu erreichen. In den meisten Fällen handelt es sich um Sauerstoff und Acetylen, in einigen Fällen auch um Propan.

Die Vorteile des Flammhärtens

Beim Flammhärten wird eine Oberflächenhärte von etwa 55-60 HRC erreicht, je nach Grundmaterial. Die Einhärtungstiefe kann je nach Intensität der Flammhärtung zwischen 0,127 und 6,35 mm betragen.

Die Vorteile des Flammhärtens von Stahl sind:

• Verbesserte Verschleißfestigkeit
• Kurze Bearbeitungszeit (im Vergleich zu anderen Einsatzhärteverfahren wie Nitrieren und Aufkohlen)
• Kostengünstig
• Geringer Verzug
• Wenige Bearbeitungsschritte
• Höhere Härte

Nachteile des Flammhärtens sind:

• Erhöhte Brandgefahr: Da beim Flammhärten mit einer offenen Gasflamme gearbeitet werden muss, ist Vorsicht geboten.
• Martensite sind bekanntlich hart, können aber gleichzeitig bei Überhitzung sehr spröde werden. Die Oberfläche kann zwar eine höhere Härte aufweisen, ist aber auch anfälliger für Risse und Abplatzungen.
• Das Flammhärten kann nicht so präzise angewendet werden wie andere Einsatzhärtungsverfahren, z. B. das Induktionshärten oder Borieren.
• Während des Prozesses kann es zu Oxidation und/oder Entkohlung des Materials kommen.

DER UNTERSCHIED ZWISCHEN FLAMMHÄRTEN UND INDUKTIONSHÄRTEN

In vielerlei Hinsicht ist das Flammhärten dem Induktionshärten ähnlich. Die Verfahrensschritte sind ähnlich: Zunächst wird das Material auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und dann abgeschreckt, um harte Martensite zu bilden.

Allerdings arbeitet das Induktionshärten nicht mit einer offenen Flamme. Es nutzt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, um Materialien in einer Spule zu erhitzen. Das Material wird in magnetische Wechselfelder gebracht, während elektrische Ströme in die Oberfläche des Teils fließen.

Das Induktionshärten ist präziser als das Flammhärten, da das Flammhärten durch eine offene Flamme gesteuert wird, im Gegensatz zum Induktionshärten, das genauer gesteuert werden kann.

Eine weitere Härtungsmethode, die sich präziser anwenden lässt, ist das Borieren. Das Borieren ist eine Behandlung, bei der harte Boride in die Oberflächenschicht der Teile eindiffundiert werden. Dadurch wird die Oberflächenhärte erhöht und das Metall vor Korrosion und Verschleiß geschützt, während die Weichheit des Kerns erhalten bleibt. Wir bei Bortec haben ein spezielles Verfahren zum Borieren entwickelt. Kontaktieren Sie uns und erfahren Sie mehr über BoroCoat®.