Oberflächenhärtung

Oberflächenhärtung bezeichnet eine Gruppe von Wärmebehandlungen, bei der nur die äußeren Schichten eines Bauteils gehärtet werden, während der Kern weitgehend unverändert bleibt. Das Ziel ist eine erhöhte Härte und Verschleißfestigkeit der Oberfläche bei gleichzeitig zähem, belastungsfähigem Kern. Dadurch lassen sich Bauteile mit hohen Anforderungen an Verschleiß- und Ermüdungswiderstand herstellen, ohne Verzug wie bei einer Vollhärtung stark zu riskieren.

Diffusionshärtverfahren wie Carburieren, Nitrieren und Carbonitrieren treiben Kohlenstoff und/oder Stickstoff in die Oberflächenzone ein. Nach der Diffusion erfolgt eine Abschreck- und/oder Anlaßbehandlung, um eine harte Mantelschicht zu erzeugen. Diese Verfahren ermöglichen definierte Härteverläufe in der Mantelschicht und sind besonders geeignet für legierte Stähle und Zahnräder.

Direkte Oberflächenhärtung erfolgt durch Induktions-, Laser- oder Elektronenstrahlhärtung. Dabei wird die Oberfläche rasch erhitzt und meist nur dünn gehärtet, wodurch sich harte Mantelschichten bei kurzer Behandlungsdauer bilden. Vorteile sind geringe Verformung und gute Gestaltungsfreiheit bei komplexen Geometrien.

Typische Anwendungen finden sich in Antriebs- und Lagerbauteilen, Wellen, Bolzen und Schneidwerkzeugen, wo harte Oberflächen hohen Verschleißbelastungen standhalten müssen. Die Wahl des Verfahrens hängt von Material, gewünschter Härte, Härtetiefe, Verzugsanforderungen und Stückzahl ab.

Zu den Vorteilen zählen harte Oberflächen bei zähem Kern, verbesserte Verschleiß- und Ermüdungsfestigkeit sowie geringerer Verzug. Nachteile sind begrenzte Härtetiefen, höhere Kosten und Prozessabhängigkeiten von Legierung und Geometrie. Die Qualität wird durch Härteprofile, Oberflächenhärte und die Härtetiefe überprüft.