Carburisierung

Carburisierung ist ein Wärmebehandlungsverfahren, das darauf abzielt, die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit von Eisen- und Stahlbauteilen zu erhöhen, während der Kern zäh bleibt. Bei gehärtetem Stahl bildet sich eine kohlenstoffreiche Schicht an der Oberfläche, die nach anschließender Abkühlung und Wärmebehandlung eine höhere Härte ermöglicht.

Der Prozess erfolgt bei hohen Temperaturen (ungefähr 900–950°C) in einer kohlenstoffhaltigen Umgebung. Zu den Methoden gehören Gas-Carburieren (kohlenstoffhaltige Gasgemische), flüssiges Carburieren (geschmolzene Salzbäder), Feststoff-Carburieren (Packcarburieren mit kohlenstoffhaltigen Verbindungen), Vakuum-Carburieren (kohlenstoffhaltige Gasatmosphäre im Vakuum) und Plasma-Carburisieren. Der Kohlenstoff diffundiert in die Oberfläche und bildet eine Carburierschicht, die anschließend abgeschreckt und angelassen wird, um das gewünschte Härteprofil zu erreichen.

Die Eindringtiefe der Carburierschicht reicht je nach Zeitraum, Temperatur und Verfahren von wenigen Zehntelmillimetern bis zu mehreren Millimetern. Die Carburierschicht hat typischerweise eine höhere Härte als der Kern, oft im Bereich von 55–60 HRC nach dem Anlassen, während der Kern vergleichsweise duktil bleibt. Der Kohlenstoffgehalt in der Schicht liegt gegenüber dem Basismetall erhöht, typischerweise etwa 0,8–1,0 Gewichtsprozent oder höher für Stähle, die für das Carburieren vorgesehen sind.

Anwendungen umfassen Zahnräder, Wellen, Nocken, Lager und andere verschleißgefährdete Oberflächen, bei denen eine harte Oberfläche und gleichzeitige Zähigkeit von Vorteil sind. Der Prozess wird häufig durch Anlassen stabilisiert, um Härte zu setzen und Spannungen abzubauen. Verwandte Oberflächenhärtetechniken sind Carbonitridierung (Einführung von Stickstoff) und Induktionshärtung (Härten der Oberfläche durch schnelle Erwärmung ohne lange Diffusion).