Schnitthärtung

Schnitthärtung beschreibt die Bildung einer lokalen harten Oberflächenzonenaus dem Prozess der Zerspanung. Sie tritt auf, wenn beim Schneiden, Drehen oder Fräsen die Werkstoffzone an der Schnittstelle hohen mechanischen Beanspruchungen und erheblichem Wärmeinput ausgesetzt ist. Die Kombination aus plastischer Verformung, hohen Streck- und Schubspannungen sowie der während des Zerspanungsprozesses erhaltenen Wärme kann zu einer Härtezunahme in der obersten Schicht führen. In Stählen kann diese Härtezuwachs durch kombinierte Mechanik- und Thermomechanik-Effekte entstehen und sich durch verfestigte Strukturen oder andere Phasenänderungen äußern.

Mechanisch entsteht Schnitthärtung vor allem durch Verfestigung durch plastische Verformung in der Oberflächenzone, oft begleitet von thermischer Behandlung im Mikrobereich. Die Härtezunahme kann die Verschleißbeständigkeit erhöhen, gleichzeitig aber Restspannungen, Oberflächenschäden oder Spannungsrisse begünstigen, insbesondere bei unzureichender Kühlung oder zu hohen Schnittparametern.

Die Relevanz von Schnitthärtung liegt sowohl darin, dass sie einen unbeabsichtigten, aber nützlichen Oberflächenschutz bieten kann, als auch darin, dass sie die Bauteilqualität beeinflusst. Typische Anwendungsfelder sind mechanisch beanspruchte Bauteile aus Werkzeug- oder Strukturwerkstoffen, bei denen eine harte Oberflächenzone gewünscht ist. Mess- und Bewertungsmethoden umfassen Härteprofile, Oberflächenhärtetests und mikroskopische Untersuchungen des Gefüges.

Steuerung und Vermeidung richten sich nach den Schneidparametern (Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Schnitttiefe), dem Werkstoff, der Wärmeleitung des Bauteils und der Kühlung. Durch angepasste Kühlung, optimierte Werkzeuggeometrie und kontrollierte Prozessbedingungen lässt sich das Ausmaß der Schnitthärtung beeinflussen.