Werkstofftechnik Maschinenbau

6.4 Wärmebehandlung der Stähle 237
Beim gebrochenen Härten wird der Stahl zuerst schroff (meist in Wasser) ab ge schreckt. Nach Er rei chen
einer bestimm ten Abfangtemperatur (etwa 300°C bis 400°C) wird das Werk stück ent nommen und in Öl
weiter bis auf Raum temperatur abge kühlt (Bild 3b, Seite 236). Das gebrochene Härten ver bindet die Vorteile
des schnel len Abküh lens (führt zu mehr oder weniger voll ständiger Mar ten sitbil dung) mit einer geringen
Ver zugs- und Rissnei gung, da unterhalb der Abfangtemperatur lang sam abge kühlt wird und damit
ein besse rer Tempera tur aus gleich zwi schen Rand und Kern stattfinden kann.
Beim Warmbadhärten, auch als iso thermes Härten bezeichnet, wird der Stahl zunächst in einem Warmbad
(Warmbadhärteöle, Salz- oder Metallschmelzen, Wirbelbetten), des sen Tempera tur ge ring fügig
über der Temperatur des Mar tensit-Startpunk tes (M S-Tem pera tur) liegt, abge schreckt. Nach ei ner gewis
sen Haltezeit auf Bad tem peratur, die dem Tem peratur ausgleich zwischen Rand und Kern des Werk -
stücks dient, er folgt die mit einer Martensitbil dung verbun dene wei tere Abküh lung an ru hender Luft
oder in Öl bis auf Raum temperatur (Bild 3c, Seite 236). Für das Warmbadhärten sind in der Regel nur
Werkstücke mit kleinen Quer schnitten geeignet,
da das Warm bad dem Werk stück die Wärme we -
sent lich langsamer ent zieht als bei spiels weise Öl
oder Wasser.
6.4.4.12 Abschrecken und Abschreckmittel
Nach dem Austenitisieren und einem zweck ent -
spre chenden kurzen Halten wird das Werk stück mit
ei ner für die geforderte Härtung entsprechenden
Ge schwindigkeit abgekühlt. Die Abkühlung muss
dabei so erfolgen, dass die Perlit- und Bainitbildung
unter drückt wird und eine weitgehende Umwandlung
des Austenits in der Martensitstufe erfolgt.
Hier zu muss die Abkühlgeschwindigkeit in den betreffenden
Be reichen des Werk stücks größer sein
als die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit (Kapitel
6.4.4.6). Er folgt die Abkühlung schneller als an
ruhender Luft, dann spricht man nach DIN EN 10052
von Ab schrecken.
Die am häufigsten verwendeten flüs sigen Ab -
schreck mittel (z.B. Was ser oder Öl) ent ziehen dem
Bau teil die Wärme nicht gleich mä ßig. In flüssigen
Ab schreckmitteln, de ren Siede temperatur unterhalb
der Härte tempe ratur liegt, läuft der Abkühl vor -
gang in drei Phasen ab (Bild 1):
1. Dampfhautphase: Unmittelbar nach dem Eintau -
chen bildet sich auf der Werk stücko berflä che ein
wärme isolierender Dampf man tel (Leidenfrost-
Phänomen). Die Ab kühlwir kung ist dement spre -
chend ge ring,
2. Kochphase,
3. Konvektionsphase.
Bild 2 zeigt, dass mit der Wahl des Ab schreck -
mit tels der Tempe raturbe reich der drei Ab kühl -
phasen (Bild 1), insbeson dere die Lage der maximalen
Abschreckge schwindigkeit, festge legt wird.
Mit Hilfe der verfügbaren Abschreckmittel (s.u.)
können Ab schreck geschwindigkeiten im Be reich
von etwa 2 K/s bis zu 3000 K/s na hezu be lie big ein -
ge stellt werden. Das optimale Ab schreckmit tel sollte
bei Temperatu ren im Be reich der Perlitstufe (etwa
Bild 1: Abkühlphasen in flüssigen Abschreckmitteln
Bild 2: Vergleich der Abschreckwirkung flüssiger
Abschreckmittel