Wenn es um 8620-Konstruktionsstahl geht, ist es sowohl für Hersteller als auch für Endverbraucher von entscheidender Bedeutung, den Unterschied zwischen Durchhärtung und Einsatzhärtung zu verstehen. Als Lieferant von 8620-Konstruktionsstahl habe ich die unterschiedlichen Bedürfnisse der Kunden und die Bedeutung dieser beiden Härtungsverfahren aus erster Hand miterlebt.
Durchhärtung von 8620-Konstruktionsstahl
Durchhärtung ist ein Wärmebehandlungsprozess, der darauf abzielt, eine gleichmäßige Härte über den gesamten Querschnitt der 8620-Konstruktionsstahlkomponente zu erreichen. Dieser Prozess beginnt mit der Erwärmung des Stahls auf eine Temperatur innerhalb seines austenitischen Bereichs. Für 8620-Stahl liegt diese Temperatur typischerweise bei etwa 820–860 °C (1508–1580 °F). Sobald der Stahl diese Temperatur erreicht, wird er so lange dort gehalten, dass sich der gesamte Querschnitt in Austenit umwandelt.
Der nächste Schritt ist das Abschrecken, bei dem der Stahl schnell abgekühlt wird. Die Abschreckmedien können unterschiedlich sein, wobei Wasser, Öl oder Polymerlösungen die gängige Wahl sind. Das Abschrecken mit Wasser sorgt für die schnellste Abkühlgeschwindigkeit, was zu einer hohen Härte führt, aber auch das Risiko von Rissen und Verformungen erhöht. Das Abschrecken mit Öl ist eine moderatere Option und bietet ein Gleichgewicht zwischen Härte und Rissrisiko. Polymerlösungen können so angepasst werden, dass sie eine große Bandbreite an Abkühlraten bieten.
Nach dem Abschrecken wird der Stahl üblicherweise angelassen. Das Anlassen erfolgt durch erneutes Erhitzen des Stahls auf eine niedrigere Temperatur, typischerweise zwischen 150 und 650 °C (302 und 1202 °F), abhängig von den gewünschten Eigenschaften. Durch das Anlassen werden die beim Abschrecken entstehenden inneren Spannungen reduziert und die Zähigkeit des Stahls verbessert, während gleichzeitig seine Härte leicht verringert wird.
Der Hauptvorteil des Durchhärtens besteht darin, dass es im gesamten Bauteil für eine gleichmäßige Härte und mechanische Eigenschaften sorgt. Dadurch eignet es sich für Anwendungen, bei denen das gesamte Teil hohen Belastungen und Verschleiß standhalten muss, wie beispielsweise bei einigen Hochleistungsgetrieben und -wellen. Allerdings kann die Durchhärtung durch die Bauteilgröße begrenzt sein. Mit zunehmender Größe des Teils wird es schwieriger, beim Abschrecken eine gleichmäßige Abkühlung zu erreichen, was zu einer ungleichmäßigen Härte und einem erhöhten Risiko von Rissen führen kann.
Fall – Härten von 8620-Konstruktionsstahl
Beim Einsatzhärten hingegen handelt es sich um einen Prozess, der eine harte Außenschicht (Gehäuse) auf der Oberfläche des 8620-Konstruktionsstahls erzeugt und gleichzeitig einen relativ weichen und zähen Kern beibehält. Es gibt verschiedene Methoden des Einsatzhärtens, aber das Aufkohlen ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden für 8620-Stahl.
Beim Aufkohlen wird der Stahl in einer kohlenstoffreichen Umgebung erhitzt, beispielsweise in einem gasförmigen oder flüssigen Aufkohlungsmedium. Bei erhöhten Temperaturen (normalerweise etwa 900–950 °C oder 1652–1742 °F) diffundieren Kohlenstoffatome in die Oberfläche des Stahls und erhöhen so den Kohlenstoffgehalt in der äußeren Schicht. Je länger die Aufkohlungszeit und je höher die Temperatur, desto tiefer wird die Karbonisierung.
Nach dem Aufkohlen wird der Stahl abgeschreckt, um die kohlenstoffreiche Oberflächenschicht in Martensit umzuwandeln, eine harte und spröde Phase. Ähnlich wie beim Durchhärten können Abschreckmedien Wasser, Öl oder Polymere sein. Nach dem Abschrecken wird auch ein Anlassen durchgeführt, um innere Spannungen abzubauen und die Zähigkeit des Gehäuses zu verbessern.
Der Hauptvorteil des Einsatzhärtens besteht darin, dass es die hohe Verschleißfestigkeit einer harten Oberfläche mit der Zähigkeit eines weichen Kerns kombiniert. Dies macht es ideal für Anwendungen, bei denen die Oberfläche des Bauteils Verschleiß widerstehen muss, beispielsweise in Zahnrädern, Lagern und Nockenwellen, während der Kern Stöße absorbieren und Risse verhindern kann. Darüber hinaus kann das Einsatzhärten im Vergleich zum Durchhärten bei größeren Bauteilen angewendet werden, da nur die Oberflächenschicht gehärtet werden muss.
Vergleich von Durchhärten und Einsatzhärten
Härteverteilung
Beim Durchhärten ist die Härte über den gesamten Bauteilquerschnitt relativ gleichmäßig. Beim Einsatzhärten besteht ein deutlicher Härtegradient von der harten Außenschale zum weichen Kern. Die Gehäusehärte kann viel höher sein als die Kernhärte, wodurch eine hervorragende Verschleißfestigkeit an der Oberfläche gewährleistet wird und gleichzeitig die Zähigkeit im Inneren erhalten bleibt.
Mechanische Eigenschaften
Durchgehärteter 8620-Stahl weist im gesamten Teil konsistente mechanische Eigenschaften auf, was für Anwendungen, die eine gleichmäßige Festigkeit erfordern, von Vorteil ist. Einsatzgehärteter Stahl bietet jedoch eine Kombination aus hoher Oberflächenhärte für Verschleißfestigkeit und einem robusten Kern für Stoßdämpfung. Dadurch eignen sich einsatzgehärtete Komponenten besser für Anwendungen mit komplexen Belastungsbedingungen.
Einschränkungen der Komponentengröße
Die Durchhärtung ist stärker durch die Größe des Bauteils begrenzt. Mit zunehmender Größe wird es schwieriger, beim Abschrecken eine gleichmäßige Abkühlung zu erreichen, was zu ungleichmäßiger Härte und möglicher Rissbildung führt. Einsatzhärten kann auf größere Komponenten angewendet werden, da nur die Oberflächenschicht gehärtet wird und die Kühlanforderungen für die Gesamtintegrität des Teils weniger kritisch sind.
Kosten
Die Kosten für das Durchhärten können insbesondere bei großen Bauteilen relativ hoch sein, da zur Vermeidung von Rissen eine genaue Steuerung des Abschreckprozesses erforderlich ist. Einsatzhärten kann bei größeren Teilen kostengünstiger sein, da es weniger Energie und eine weniger präzise Abschreckungskontrolle für das gesamte Teil erfordert.
Anwendungen von durchgehärtetem und einsatzgehärtetem 8620-Konstruktionsstahl
Durchgehend – gehärtete Anwendungen
Durchgehärteter 8620-Stahl wird häufig in Anwendungen verwendet, bei denen die gesamte Komponente eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit aufweisen muss. Beispielsweise werden in einigen schweren Industriemaschinen durchgehärtete Wellen zur Übertragung hoher Drehmomente verwendet. Diese Wellen müssen in der Lage sein, den über ihre gesamte Länge wirkenden Kräften standzuhalten, ohne sich zu verformen oder zu versagen.
Gehäuse – Gehärtete Anwendungen
Einsatzgehärteter 8620-Stahl wird häufig in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. In Automobilgetrieben sind Zahnräder häufig einsatzgehärtet. Die harte Oberfläche der Zahnräder hält den hohen Kontaktbelastungen und dem Verschleiß im Betrieb stand, während der robuste Kern die beim Schalten entstehenden Stoßbelastungen absorbieren kann. In Luft- und Raumfahrtanwendungen können Komponenten wie Fahrwerksteile einsatzgehärtet werden, um die erforderliche Verschleißfestigkeit und Zähigkeit zu gewährleisten.
Unsere Rolle als Lieferant von 8620-Baustahl
Als Lieferant von 8620-Konstruktionsstahl verstehen wir die einzigartigen Anforderungen verschiedener Härteprozesse. Wir können hochwertigen 8620-Stahl liefern, der sowohl zum Durchhärten als auch zum Einsatzhärten geeignet ist. Unser Stahl wird sorgfältig hergestellt, um strenge chemische Zusammensetzungs- und Qualitätsstandards zu erfüllen und konsistente Ergebnisse während des Härtungsprozesses zu gewährleisten.
Wir bieten unseren Kunden auch technischen Support an. Unabhängig davon, ob Sie neu im Umgang mit 8620-Stahl sind oder spezielle Anforderungen an die Härtung haben, kann Ihnen unser Expertenteam Ratschläge zum besten Härtungsverfahren für Ihre Anwendung geben. Wir können Ihnen helfen, die Wärmebehandlungsparameter zu optimieren, um die gewünschte Härte, Festigkeit und Zähigkeit Ihrer Bauteile zu erreichen.
Neben 8620-Konstruktionsstahl liefern wir auch andere hochwertige Stähle wie z52100 Lagerstahl,201 Edelstahlrohr, UndEdelstahl 304(L).. Diese Stähle haben ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften und Anwendungen, und wir können Sie bei der Auswahl des am besten geeigneten Stahls für Ihr Projekt unterstützen.
Wenn Sie auf der Suche nach 8620-Konstruktionsstahl oder anderen verwandten Produkten sind, laden wir Sie ein, uns für die Beschaffung und weitere Gespräche zu kontaktieren. Unser Ziel ist es, Ihnen den hochwertigsten Stahl und umfassende Unterstützung zur Erfüllung Ihrer Fertigungsanforderungen zu bieten.
Referenzen
- ASM-Handbuch Band 4: Wärmebehandlung. ASM International.
- Metals Handbook Desk Edition, 3. Auflage. ASM International.
- „Wärmebehandlung von Stählen“ von George E. Totten und Larry C. West.