Carburierung

Carburierung ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem Kohlenstoff in die äußere Schicht eines Eisen- oder Stahlsbauteils diffundiert. Ziel ist die Bildung einer kohlenstoffreichen Oberfläche, die nach dem Abkühlen hart und verschleißfest ist, während der Kern zäh bleibt. So entsteht eine harte Carbur- oder Einsatzschicht, die die Tragfähigkeit von Bauteilen erhöht.

Typischerweise erfolgt die Carburierung in kohlenstoffreichen Umgebungen bei hohen Temperaturen, etwa 900 bis 980 °C, über längere Zeiträume. Durch die Diffusion des Kohlenstoffs wächst eine Schicht mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt an der Oberfläche. Nach der Diffusion wird das Bauteil meist abgeschreckt, oftmals mit einer folgenden Wärmebehandlung wie Anlassen, um die gewünschte Härte und Zähigkeit im Kern zu erreichen.

Es gibt verschiedene Verfahren. Beim Gascarburieren wird das Bauteil in einem gasgefüllten Ofen in einer kohlenstoffreichen Gasatmosphäre behandelt. Flüssigsalzbad-Carburieren nutzt geschmolzene Salze, die Kohlenstoff liefern; Packcarburieren setzt Kohlenstoff durch umgebende carbonhaltige Packmittel wie Charcoal oder Graphit um. Vacuum-Carburieren bietet den Vorteil reduzierter Oxidation und verzerrungsarmer Prozesse. Die Wahl des Verfahrens hängt von Bauteil, Material, gewünschter Falltiefe und Maßhaltigkeit ab.

Typische Einsatzstoffe sind niedrig legierte Stähle oder legierte Stähle (0,1–0,4 % C), oft mit Zusatzwerkstoffen zur Steuerung der Diffusion. Falltiefen reichen von wenige Zehntellitimetern bis zu mehreren Millimetern, je nach Zeit und Temperatur. Durch Carburierung erzielte Oberflächeneigenschaften umfassen Härten bis ca. 55–60 HRC, erhöhte Verschleiß- und Ermüdungsresistenz sowie verbesserte Tribologie bei stark belasteten Bauteilen wie Zahnrädern, Wellen, Kolbenstößeln und Nockenwellen. Zu beachten sind Verzug, Gefügeveränderungen und Spannungen; eine nachfolgende Wärmebehandlung wird häufig genutzt, um gewünschte Eigenschaften gezielt einzustellen.