Einsatzhärten / Carbonitrieren / Aufkohlen
Was ist Einsatzhärten?
Das Einsatzhärten ist ein bewährtes Verfahren der Wärmebehandlung zur gezielten Gefügeumwandlung im Randbereich von Stahlbauteilen. Durch das Einbringen von Kohlenstoff in die Randschicht entsteht eine harte, verschleißbeständige Oberfläche bei gleichzeitig zähem und festem Kern.
Das Verfahren wird vor allem dort eingesetzt, wo hohe Oberflächenhärte, gute Verschleißfestigkeit und ausreichende Elastizität des Werkstücks gefordert sind, zum Beispiel in der Antriebs- und Getriebetechnik.
Wie funktioniert Einsatzhärten?
In einer kohlenstoffgesättigten Ofenatmosphäre werden die Werkstücke programmgesteuert auf Diffusionstemperatur gebracht.
Bei Temperaturen ab 800 °C diffundiert Kohlenstoff in die oberflächennahen Randbereiche des Werkstücks, kontrolliert und bis zu 2 mm tief. Anschließend erfolgt die Erwärmung auf Härtetemperatur und das Abschrecken im Ölbad.
Das Ergebnis dieser reduzierenden Atmosphäre unter Ausschluss von Sauerstoff sind zunderfreie und verschleißfeste Werkstückoberflächen mit hervorragender Maßhaltigkeit.
Durch die Kombination von harter Randschicht und zähem Kern entsteht eine mechanisch belastbare und langlebige Bauteilstruktur.
Technische Daten zum Einsatzhärten
Vorteile des Einsatzhärtens
Harte, verschleißbeständige Randschicht und zäher Kern
Erhöhung der Kernfestigkeit
Verbesserte mechanische Eigenschaften und Lebensdauer
Hohe Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit
Robustes, industriell bewährtes Verfahren
Werkstoffe und Anwendungsdetails
Verwendung von kohlenstoffarmen Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,25 %
Typische Stahlsorten: Automatenstähle, C10, 16MnCr5, 18CrNi8, 20MoCr4, 25MoCr4
Weichzonen können mechanisch oder mit Kupferpaste erzeugt werden
Bevorzugtes Verfahren für Getriebe- und Maschinenbau
Geeignet für Bauteile mit hohen Anforderungen an Härte und Zähigkeit
Technische Spezifikationen
Chargengrößen: bis max. Breite 800 mm × Tiefe 1.200 mm × Höhe 800 mm
Maximales Chargengewicht: bis 1,5 t
Prozesstemperatur: ab 800 °C
Härtetiefe: bis ca. 2 mm (abhängig von Werkstoff und Zeit)
Härtetiefe beim Carbonitrieren: bis ca. 0,8 mm
Typische Anwenderbranchen
Maschinenbau, Antriebstechnik, Getriebehersteller, Werkzeugbau
Technische Daten zum Cabonitrieren
Vorteile des Carbonitrierens
Verbesserung der Härtbarkeit der aufgekohlten Randschicht
Stabilisierung des Restaustenits
Erhöhung der Anlassbeständigkeit der Randschicht
Deutlich verbessertes Verschleißverhalten
Hohe Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit
Robustes und bewährtes Verfahren für Serienfertigung
Werkstoffe und Anwendungsdetails
Verwendung von kohlenstoffarmen Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,25 %
Typische Stahlsorten: Automatenstähle, C10, 16MnCr5, 18CrNi8, 20MoCr4, 25MoCr4
Geeignet für unlegierte Baustähle mit Kohlenstoffgehalt < 0,2 %
Erzielbare Ausgangshärten bis zu 63 HRC
Standardmäßige Carbonitrierhärtetiefe: 0,1 bis 0,8 mm
Weichzonen können mechanisch oder mit Kupferpaste erzeugt werden
Bevorzugtes Verfahren für Getriebe- und Maschinenbau
Technische Spezifikationen
Chargengrößen: bis max. Breite 800 mm × Tiefe 1.200 mm × Höhe 800 mm
Maximales Chargengewicht: bis 2 t
Prozesstemperatur: ab 800 °C
Härtetiefe: 0,1 – 0,8 mm (abhängig von Werkstoff und Prozesszeit)
Typische Anwenderbranchen
Maschinenbau, Antriebstechnik, Getriebehersteller, Werkzeugbau
Technische Daten zum Aufkohlen
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
FAQ – Häufige Fragen zum Einsatzhärten
Welche Werkstoffe eignen sich für das Einsatzhärten?
Vor allem niedriglegierte, kohlenstoffarme Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,25 %. Typische Stahlsorten sind C10, 16MnCr5 oder 18CrNi8.
Wie tief dringt der Kohlenstoff in das Material ein?
Je nach Werkstoff und Prozessdauer bis zu 2 mm.
Was unterscheidet Einsatzhärten von Carbonitrieren?
Beim Carbonitrieren wird zusätzlich Stickstoff in die Oberfläche eingebracht, wodurch die Härtung auch bei niedriglegierten Stählen möglich ist. Das Einsatzhärten hingegen konzentriert sich auf die Kohlenstoffdiffusion.
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