Diffusionshärten

Diffusionshärten ist eine Wärmebehandlung, bei der durch Diffusion von Interstitialstoffen wie Kohlenstoff, Stickstoff oder Bor in die Oberfläche eines Werkstücks eine harte, verschleißfeste Diffusionsschicht entsteht. Ziel ist eine deutlich härtere Oberflächenschicht, während das Kerngefüge meist unverändert bleibt, um eine gute Zähigkeit und Belastbarkeit des Bauteils zu erhalten.

Zu den wichtigsten Verfahren gehören Carburieren (Kohlenstoffdiffusion in Stählen), Nitrieren bzw. Nitrocarburieren (Stickstoffdiffusion) und Borieren (Bor-Diffusion). Carburieren erzeugt eine harte Oberfläche durch eine kohlenstoffreiche Diffusionszone nach dem Abkühlen, oft gefolgt von Tempern. Nitrieren und Nitrocarburieren arbeiten bei lower Temperaturen und liefern harte Nitride mit geringer Verzerrung; Borieren ergibt eine besonders harte, verschleißfeste Schicht mit hoher Härte an der Oberfläche. Die Wahl des Verfahrens hängt von Werkstoff, gewünschter Härte, Tiefe der Diffusionszone und Bauteilbelastung ab.

Typische Parameter umfassen Temperatur- und Zeitbereiche, Atmosphären und die angestrebte Diffusionsdauer. Carburieren erfolgt meist bei hohen Temperaturen um 900–950 °C mit anschließender Abschreck- bzw. Temperung, Nitrieren bei ca. 500–550 °C oft ohne aufwändiges Abkühlen, Borieren bei hohen Temperaturen ähnlich dem Carburieren. Diffusionsschichten erreichen Dicke von wenigen Hundert Mikrometern bis zu einigen Millimetern, Härten von ca. 600–900 HV je nach Verfahren und Werkstoff.

Anwendungen finden sich in Zahnrädern, Nockenwellen, Wellen, Lagern und Verschleißteilen in Maschinenbau und Automobiltechnik, wo erhöhte Oberflächenhärte und Tribologie gefragt sind. Nachteile sind höhere Kosten, begrenzte Werkstoffauswahl und potenzielle Rissbildung bei unsachgemäßer Ausführung.