abhärten

In Gießerei und Wärmbehandlung bedeutet Oberflächenhärtung, dass eine Metalloberfläche schneller erstarrt oder abkühlt als das darunter liegende Volumen von Natur aus abkühlen würde. Das Ergebnis ist eine harte, spröde Schicht, die üblicherweise durch Gießen der Schmelze gegen einen Metallformeinsatz, Eintauchen des heißen Metalls in Wasser oder Öl oder Aufsprühen von Kühlflüssigkeit auf die Oberfläche erreicht wird. Der plötzliche Temperaturabfall lässt die Oberfläche in einen härteren metallurgischen Zustand erstarren, bevor das Innere mit dem Abkühlen fertig ist, was einen Gradienten in Härte und Gefüge von außen nach innen erzeugt.

Die wichtigste Anwendung liegt in Graugussformteilen, bei denen gehärtete Oberflächen deutlich verschleißfester sind als unbehandeltes Graugussa. Eine gehärtete Bremsscheibe oder Lagerfläche aus Gusseisen kann an der Oberfläche eine Härte von 40 bis 50 HRC erreichen, während der Kern weicher und zäher bleibt. Kühlblöcke aus Kupfer oder Eisen, die in die Gussform eingebettet sind, leiten Wärme so schnell ab, dass sich Zementit als Weißgussphase an der Oberfläche ausscheidet anstelle von Graphitflocken, was die Verschleißfestigkeit grundlegend verändert.

Die Tiefe der gehärteten Schicht hängt von der Abkühlgeschwindigkeit und der Metallzusammensetzung ab. Ein typisches gehärtetes Formteil kann eine Härtesteigerung bis zu einer Tiefe von 3 bis 12 mm zeigen. Wird es zu stark gehärtet, riskiert man Sprödbruch oder Risse, besonders wenn der Temperaturgradient zu steil ist oder das Metall einen hohen Kohlenstoffgehalt aufweist. Stahlformteile können ähnlich reagieren, allerdings erfordert die Härtung von Stahl sorgfältige Kontrolle, um Martensitbildung in der Oberflächenschicht und die damit verbundene Sprödigkeit zu vermeiden, die im Betrieb zu Abplatzungen führt.

Der Begriff Oberflächenhärtung kommt aus dem offensichtlichen Vorgang der schnellen Abkühlung, aber in der alten Gießereisprache bezeichnete er auch den physischen Einsatz selbst: den Kühlblock. Heute wird kontrollierte Oberflächenhärtung oft mit Wärmbehandlungszyklen, Legierungswahl und manchmal mit einer Impfung des flüssigen Metalls kombiniert, um die gewünschte Oberflächenhärte zu erzielen, ohne die Kernzähigkeit zu beeinträchtigen. Es bleibt eine kostengünstige Methode, um Verschleißflächen in hochvolumigen Formteilen zu optimieren, ohne Nachbearbeitung oder Beschichtung nach dem Gießen.