Was ist gehärteter Stahl?

Definition und Grundlagen

Gehärteter Stahl ist eine spezielle Form von Stahl, der durch Wärmebehandlung seine besonderen Eigenschaften erhält. Der Prozess der Härtung macht den Stahl besonders widerstandsfähig und hart, was ihn ideal für zahlreiche industrielle Anwendungen macht.

Zusammensetzung und Kohlenstoffgehalt

Die Basis für gehärteten Stahl bildet Eisen, das mit einem Kohlenstoffanteil von 0.2 bis 2.06 % legiert ist. Stähle mit einem höheren Kohlenstoffanteil (über 2.06 %) werden als Gusseisen bezeichnet. Der Kohlenstoffgehalt spielt eine entscheidende Rolle bei der Härtbarkeit des Stahls.

Härtungsprozess

1. Erstarren und Austenitbildung: Beim Erstarren des härtbaren Stahls unterhalb von 1400°C entsteht eine kubisch flächenzentrierte Gitterstruktur, bekannt als Austenit. Diese Struktur ist eine Voraussetzung für die anschließende Härtung.
2. Schockartige Abkühlung: Durch schnelle Abkühlung aus Temperaturen oberhalb von 723°C auf Raumtemperatur (zum Beispiel in kaltem Wasser oder Öl) entsteht Martensit. Dieser besitzt eine kubisch raumzentrierte Gitterstruktur mit eingelagerten Kohlenstoffatomen. Diese Kohlenstoffatome können die Gitterstruktur nicht schnell genug verlassen, was zu einem sehr harten und spröden Gefüge führt.

Eigenschaften von gehärtetem Stahl

Gehärteter Stahl zeichnet sich durch seine hohe Härte und Sprödigkeit aus. Die spezifischen Eigenschaften hängen stark von der genauen Legierung und den genutzten Wärmebehandlungsprozessen ab.

Anlassen: Spannungsabbau und Optimierung

Um die Sprödigkeit und die inneren Spannungen im gehärteten Stahl zu reduzieren, wird dieser einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen, dem sogenannten Anlassen. Dabei wird der Stahl vorsichtig auf etwa 450 ± 250°C erwärmt. Dieser Prozess verringert die Sprödigkeit, ohne die Härte signifikant zu beeinträchtigen.

Verlust der Härte durch Überhitzung

Wird gehärteter Stahl beim Schleifen oder in anderen Prozessen zu stark erhitzt, kann er seine Härte wieder verlieren. Dies gilt es zu vermeiden, um die gewünschten Materialeigenschaften beizubehalten.

Anwendungen von gehärtetem Stahl

Gehärteter Stahl findet in vielen Bereichen Anwendung, darunter in der Herstellung von Werkzeugen, Maschinenbauteilen und Schneidwerkzeugen, wo hohe Verschleißfestigkeit und Belastbarkeit erforderlich sind.