Härten, auch Abschrecken genannt, ist ein Verfahren, bei dem Stahl (oder eine andere Legierung) schnell erhitzt und anschließend abgekühlt wird, wodurch sich die Härte deutlich erhöht, entweder an der Oberfläche oder im Inneren. Beim Vakuumhärten erfolgt dieser Prozess in Vakuumöfen, in denen Temperaturen von bis zu 1300 °C erreicht werden können. Die Härteverfahren variieren je nach Werkstoff, am häufigsten wird jedoch das Gashärten mit Stickstoff angewendet.
Vakuumgasabschreckung:
Beim Vakuumgashärten wird das Material unter Sauerstoffausschluss durch Konvektion im Inertgasmedium (N₂) und/oder durch Wärmestrahlung im Unterdruck erhitzt. Der Stahl wird mit einem Stickstoffstrom gehärtet, wobei die Abkühlgeschwindigkeit durch Wahl des Überdrucks gesteuert werden kann. Je nach Werkstückform lassen sich auch Richtung und Dauer der Stickstoffzufuhr einstellen. Die Optimierung von Zeit und Stahltemperatur erfolgt während des Prozesses mithilfe von Pilot-Thermoelementen, die am Werkstück in der Heizkammer angebracht werden. Im Vakuumofen wärmebehandelter Stahl weist über den gesamten Querschnitt die geforderten Festigkeits- und Härteeigenschaften ohne Oberflächenentkohlung auf. Das Austenitgefüge ist fein und entspricht internationalen Normen.
Praktisch alle technisch interessanten Stahlsorten, wie Federstähle, kaltverformte Stähle, vergütete Stähle, Wälzlagerstähle, warmverformte Stähle und Werkzeugstähle, sowie eine große Anzahl hochlegierter Edelstähle und Gusseisenlegierungen, können auf diese Weise gehärtet werden.
Vakuum-Ölabschreckung
Beim Vakuumöl-Abschrecken werden die erhitzten Werkstoffe mit Vakuumöl abgekühlt. Da der Materialtransport unter Vakuum oder Schutzgasatmosphäre erfolgt, nachdem der Ofen evakuiert wurde, ist die Werkstückoberfläche stets geschützt, bis sie vollständig in das Öl eingetaucht ist. Der Oberflächenschutz ist beim Abschrecken in Öl oder Gas sehr ähnlich.
Der Hauptvorteil gegenüber herkömmlichen atmosphärischen Ölabschreckverfahren liegt in der präzisen Steuerung der Kühlparameter. Mit einem Vakuumofen lassen sich die Standard-Abschreckparameter – Temperatur und Rührung – sowie der Druck über dem Abschreckbehälter verändern.
Eine Änderung des Drucks oberhalb des Tanks führt zu einer Druckdifferenz im Ölbad, wodurch sich die bei Atmosphärendruck definierte Kühlleistungskurve des Öls ändert. Die Siedezone ist die Phase mit der höchsten Kühlleistung. Die Änderung des Öldrucks beeinflusst die Verdampfung des Öls aufgrund der Wärme der Last.
Die Druckreduzierung aktiviert die Verdampfungsprozesse und leitet so die Siedephase ein. Dadurch wird die Kühlleistung des Abschreckmediums erhöht und die Härte im Vergleich zu atmosphärischen Bedingungen verbessert. Die massive Dampfentwicklung kann jedoch zu Mantelströmungen und potenziellen Verformungen führen.
Der erhöhte Öldruck hemmt die Dampfbildung und verlangsamt die Verdunstung. Die Ölhülle haftet am Werkstück und kühlt gleichmäßiger, aber weniger abrupt ab. Ölabschreckung im Vakuum ist daher gleichmäßiger und führt zu weniger Verzug.
Vakuumwasserabschreckung
Verfahren wie das Vakuumöl-Abschrecken sind die ideale Lösung für die Härtebehandlung von Aluminium, Titan oder anderen Werkstoffen, die ausreichend schnell abgekühlt werden müssen.
Veröffentlichungsdatum: 07. Mai 2022