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Stahl – Einsatzstahl, Vergütungsstahl, Nitrierstahl

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In diesem Werkstofftechnik-Skript geht es um Baustähle, die für Wärmebehandlungen vorgesehen sind. Dabei handelt es sich um Einsatzstähle, Vergütungsstähle und Nitrierstähle.

Einsatzstahl

Einsatzstähle sind für eine Einsatzhärtung vorgesehen. Es handelt sich dabei um Stähle mit einem Kohlenstoffanteil von ca. 0,1 bis 0,2%. Einsatzstähle sind unlegiert oder niedriglegiert.
Ziel der Einsatzhärtung ist beim Bauteil eine möglichst harte Randschicht herzustellen, während der Kern des Bauteils zäh bleibt. Die Bauteile werden durch diese Wärmebehandlung verschleißfest. Zu beachten ist, dass durch die Veränderung der Randschicht die mechanischen Eigenschaften vom Querschnitt der Probe abhängig sind.

Wärmebehandlung Einsatzhärten

Das Einsatzhärten besteht aus den Wärmebehandlungsverfahren Aufkohlen, Härten und Anlassen. Durch das Einsatzhärten erhöht sich der Kohlenstoffgehalt in der Randzone des Bauteils, woraus die gesteigerte Härte in diesen Bereichen resultiert.

Vergütungsstahl

Für Vergütungsstähle sind die Wärmebehandlungsverfahren Vergüten, Zwischenstufenvergüten und Randschichthärten vorgesehen, wodurch die Bauteile eine höhere Festigkeit und Zähigkeit erhalten. Außerdem zeichnen sich Vergütungsstähle durch einen Kohlenstoffgehalt von ca. 0,3 bis 0,6% aus.

Wärmebehandlung Vergüten

Ziel des Vergütens ist dem Bauteil zugleich eine höhere Festigkeit sowie Zähigkeit zu verleihen. Hier unterscheidet man zwischen dem Verfahren Vergüten und Bainitisieren. Beim Vergüten wird das Werkstück erst gehärtet und danach angelassen. Beim Bainitisieren wird das Werkstück erst in einem Salzbad abgekühlt und dann weiter in einem Zwischenbad abgekühlt.

Nitrierstahl

Bei Nitrierstählen handelt es sich um besonderes Vergütungsstähle. Sie eigenen sich aufgrund der Legierungselemente Al, Cr und Mo besonders für das Nitrieren, da diese Elemente als Nitridbildner wirken.

Wärmebehandlung Nitrieren

Ziel des Nitrierens ist die Härtung der Randschicht eines Bauteils oder eines Werkzeugs. Dieses Wärmebehandlungsverfahren soll für die Werkstücke möglichst verzugsarm sein und eine besonders hohe Randschichthärte sowie Verschleißfestigkeit ermöglichen.
Beim Nitrieren handelt es sich um ein Thermochemisches Wärmebehandlungsverfahren, bei dem die Randzone des Werkstücks mit Stickstoff angereichert wird. Hierfür wird das entsprechende Werkstück (Bauteil, Werkzeug) in einem Stickstoff abgebenden Medium (Gas, Flüssigkeit) geglüht.

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