Wärmebehandlung
Kann man jeden Stahl härten?
Nein. Das klassische Härten durch Abschrecken braucht Kohlenstoff: Unterhalb von rund 0,2 Prozent entsteht kein nennenswerter Martensit, praxistauglich wird es erst ab etwa 0,3 Prozent. Austenitische und ferritische nichtrostende Stähle lassen sich gar nicht martensitisch härten. Für kohlenstoffarme Stähle bleiben Randschichtverfahren wie Einsatzhärten oder Nitrieren.
Passende Leistungen
Kohlenstoff ist die Bedingung — Legierung bestimmt die Tiefe
Die Härte des Martensits entsteht dadurch, dass Kohlenstoffatome im Eisengitter zwangsgelöst bleiben. Fehlt der Kohlenstoff, fehlt der Effekt. Fachlich werden zwei Eigenschaften unterschieden:
- Aufhärtbarkeit: Welche Härte maximal erreichbar ist. Sie hängt fast ausschließlich vom Kohlenstoffgehalt ab.
- Einhärtbarkeit: Wie tief die Härte in den Querschnitt reicht. Sie hängt von den Legierungselementen ab — Chrom, Molybdän, Mangan und Nickel verzögern die Umwandlung und erlauben milderes Abschrecken.
Deshalb erreicht ein unlegierter C45 an dünnen Querschnitten hohe Randhärte, härtet in dicken Teilen aber nicht durch, während ein 42CrMo4 auch im großen Querschnitt gleichmäßig anspricht.
Welche Werkstoffgruppen sich härten lassen
| Werkstoffgruppe | Durch Abschrecken härtbar? |
|---|---|
| Unlegierte Baustähle wie S235JR, S355J2 | nein, zu wenig Kohlenstoff |
| Vergütungsstähle wie C45E, 34CrMo4, 42CrMo4 | ja |
| Werkzeugstähle wie 1.2312, 1.2379, 1.2344 | ja |
| Martensitische nichtrostende Stähle wie 1.4021, 1.4034, 1.4057 | ja |
| Austenitische nichtrostende Stähle wie 1.4301, 1.4404 | nein, nur Kaltverfestigung |
| Ferritische Stähle wie 1.4016 | nein |
| Ausscheidungshärtende Stähle wie 1.4542 | nicht durch Abschrecken, sondern durch Auslagern |
Aluminium bildet keinen Martensit. Aushärtbare Legierungen wie EN AW-6082 oder 7075 gewinnen ihre Festigkeit über Lösungsglühen und Auslagern, erkennbar an Zustandsangaben wie T6.
Alternativen, wenn der Werkstoff nicht härtbar ist
Ist ein verschleißfester Rand gefragt, der Grundwerkstoff aber kohlenstoffarm, übernehmen Härtereien Randschichtverfahren:
- Einsatzhärten: Der Rand wird aufgekohlt und anschließend gehärtet — der Klassiker für Einsatzstähle wie 16MnCr5 oder 20MnCr5.
- Nitrieren und Nitrocarburieren: Stickstoff diffundiert bei rund 500 bis 580 °C ein, ohne Abschrecken und mit wenig Verzug. Funktioniert auch bei niedrig gekohlten Stählen, erreicht dort aber nur mäßige Härte.
- Randschichthärten mit Induktion oder Laser: setzt genügend Kohlenstoff voraus, härtet aber gezielt nur die belastete Fläche.
Reicht das nicht, bleibt der Werkstoffwechsel — oder eine verschleißfeste Beschichtung. Welcher Weg trägt, sollte vor der Konstruktion mit dem Wärmebehandler abgestimmt werden.
Das Wichtigste in Kürze
- Ohne ausreichend Kohlenstoff kein Martensit — unter etwa 0,3 Prozent bleibt der Härtezuwachs gering.
- Aufhärtbarkeit kommt vom Kohlenstoff, Einhärtbarkeit von Chrom, Molybdän, Mangan und Nickel.
- Austenitische und ferritische nichtrostende Stähle sind nicht martensitisch härtbar.
- Für kohlenstoffarme Stähle bleiben Einsatzhärten, Nitrieren oder ein Werkstoffwechsel.
Weitere Fragen dazu
Warum wird austenitischer Edelstahl beim Bearbeiten trotzdem härter?
Austenitische Stähle verfestigen sich durch plastische Verformung, nicht durch eine Gefügeumwandlung beim Abschrecken. Beim Zerspanen, Umformen oder Strahlen steigt die Randhärte deshalb messbar an. Für die Bearbeitung bedeutet das: konstanter Vorschub und scharfe Schneiden, damit die verfestigte Zone nicht immer weiter aufgebaut wird.
Was sagt der Jominy-Versuch aus?
Beim Stirnabschreckversuch nach Jominy wird eine genormte Probe an einer Stirnfläche mit Wasser abgeschreckt und danach der Härteverlauf über die Länge gemessen. Daraus ergibt sich, wie tief ein Werkstoff einhärtet. Hersteller geben die Ergebnisse als Streuband an, aus dem sich die maximal sinnvolle Bauteildicke ableiten lässt.
Lässt sich Gusseisen härten?
Bei perlitischem Grauguss und Sphäroguss ist Randschichthärten grundsätzlich möglich, weil die metallische Grundmasse genügend Kohlenstoff enthält. Das Ergebnis hängt stark von Gefüge und Graphitform ab und schwankt mehr als bei Stahl. Eine Freigabe sollte deshalb immer über Probeteile erfolgen.
Verwandte Fragen
Ihr Bauteil konkret kalkulieren
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