Aufkohlen
Was ist Aufkohlen?
Beim Aufkohlen wird die Randschicht eines Werkstücks mit Kohlenstoff angereichert, um ihre Härtbarkeit zu erhöhen.
Diese zusätzliche Kohlenstoffdiffusion sorgt dafür, dass beim anschließenden Härten eine martensitische, hochharte Oberflächenschicht entsteht, während der Kern zäh und formstabil bleibt.
Das Verfahren ist besonders für niedriglegierte und unlegierte Stähle geeignet, deren Grundkohlenstoffgehalt für eine direkte Härtung zu gering wäre.
Durch das Aufkohlen entsteht somit die ideale Kombination aus Härte an der Oberfläche und Zähigkeit im Kern. Eine Voraussetzung für langlebige, mechanisch belastbare Bauteile.
Wie funktioniert Aufkohlen?
Das Werkstück wird in einer kohlenstoffhaltigen Umgebung auf Temperaturen zwischen 850 und 950 °C erhitzt.
Unter diesen Bedingungen diffundiert Kohlenstoff aus dem Umgebungsmedium in die Randschicht des Stahls und erhöht dort den Kohlenstoffanteil auf etwa 0,25 % oder mehr.
Nach der Aufkohlung folgt meist das Einsatzhärten, bei dem das Bauteil abgeschreckt wird, um die martensitische Härtestruktur zu erzeugen und erhöht dort den Kohlenstoffanteil für die Härtbarkeit.
Je nach Anforderung kommen verschiedene Härteverfahren wie Direkthärten, Einfachhärten oder Doppelhärten zum Einsatz.
Das Ergebnis sind verschleißbeständige, zunderfreie Werkstücke mit hoher Maßgenauigkeit und homogener Schichtbildung.
Technische Vorteile und Anwendungsdetails des Aufkohlens
Vorteile des Aufkohlens
Verlängerung der Lebensdauer durch harte, verschleißbeständige Randschichten
Kosteneffizienter als der Einsatz hochlegierter Stähle
Verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere Verschleiß- und Biegefestigkeit
Gleichmäßige Schichtbildung bei präziser Prozesssteuerung
Ideal kombinierbar mit nachfolgenden Härtungsprozessen
Werkstoffe und Anwendungsdetails
Besonders geeignet für niedrig- und unlegierte Stähle
Anhebung des Kohlenstoffgehalts in der Randschicht auf mind. 0,25 %
Kombination mit nachgeschalteten Härteverfahren (z. B. Einsatzhärten, Vergüten)
Typische Anwendung im Maschinen- und Werkzeugbau, in der Antriebstechnik und Getriebefertigung
Schichtdicken variabel je nach Prozessdauer und Werkstoff (typisch 0,5 bis 2 mm)
Weichzonen können mechanisch oder mit Kupferpaste erzeugt werden
Technische Spezifikationen
Temperaturbereich: 850–950 °C
Typische Schichtdicken: 0,5–2,0 mm (abhängig von Werkstoff und Dauer)
Kohlenstoffgehalt der Randschicht: ca. 0,25–0,9 %
Kombinierbar mit: Einsatzhärten, Einfach- oder Doppelhärten
Geeignete Werkstoffe: unlegierte und niedriglegierte Stähle
Typische Anwenderbranchen
Maschinenbau, Antriebstechnik, Getriebehersteller, Werkzeugbau, allgemeiner Stahlbau
Aufkohlungsmedien
Feste Medien: Kohlungspulver oder Granulate
Flüssige Medien: cyanidhaltige Salzschmelzen (nur in speziellen Prozessen)
Gasförmige Medien: methanhaltige Gasgemische
Niederdruck-Verfahren: reiner Kohlenwasserstoff im Vakuum
Durch die Auswahl des geeigneten Mediums lässt sich der Kohlenstoffeintrag präzise steuern. Gasförmige und Niederdruckverfahren werden heute bevorzugt, da sie saubere, reproduzierbare Ergebnisse liefern und ökologisch effizienter sind.
FAQ – Häufige Fragen zum Aufkohlen
Was ist der Unterschied zwischen Aufkohlen und Einsatzhärten?
Beim Aufkohlen wird ausschließlich der Kohlenstoffgehalt in der Randschicht erhöht. Das Einsatzhärten umfasst zusätzlich das anschließende Härten (Abschrecken), um die aufgekohlte Schicht martensitisch zu verfestigen.
Welche Vorteile bietet das Aufkohlen gegenüber Nitrieren?
Das Aufkohlen ermöglicht größere Schichttiefen und höhere Randschichthärten, während das Nitrieren mit geringeren Temperaturen arbeitet und den Kern ungehärtet lässt.
Welche Medien werden beim Aufkohlen eingesetzt?
Je nach Anforderung kommen feste, flüssige, gasförmige oder Niederdruckmedien zum Einsatz. Gasförmige und Niederdruckverfahren gelten heute als besonders prozesssicher und umweltfreundlich.
Für welche Bauteile ist das Aufkohlen geeignet?
Das Verfahren wird häufig bei Zahnrädern, Wellen, Bolzen und anderen stark beanspruchten Maschinenelementen eingesetzt, die eine harte Oberfläche und einen zähen Kern benötigen.
Anfrage & Beratung
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