Unterschied zwischen der Fallhärtung und der Oberflächenhärtung

Hauptunterschied - Gehäusehärtung vs. Oberflächenhärtung

Wärmebehandlung ist die Verwendung von Wärme zur Modifizierung der Eigenschaften eines Materials, insbesondere in der Metallurgie. Es ist eine Art industrieller Prozess, der zur Veränderung der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Metallen und Metalllegierungen beiträgt. Es gibt vier Hauptarten von Wärmebehandlungsverfahren, wie Glühen, Anlassen, Härten und Normalisieren. Beim Härten wird die Härte eines Metalls erhöht. Es gibt zwei Hauptarten von Härtungsprozessen: Einsatzhärten und Oberflächenhärten. Der Hauptunterschied zwischen Einsatzhärten und Oberflächenhärten ist der Die Einsatzhärtung erhöht die Härte der Metalloberfläche, indem Elemente in die Materialoberfläche eingebracht werden, wodurch eine dünne Schicht aus härterer Legierung gebildet wird, während die Oberflächenhärtung die Härte der Oberfläche erhöht, während der Kern relativ weich bleibt.

Wichtige Bereiche

1. Was ist Case Hardening?
     - Definition, Schritte der Methode
2. Was ist Oberflächenhärten?
    - Definition, Differenzielle Oberflächenhärtung, Differenzielle Metallstruktur Oberflächenhärtung
3. Was ist der Unterschied zwischen der Fallhärtung und der Oberflächenhärtung?
    - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Austenitisierungstemperatur, Aufkohlen, Gehäusehärten, Differentialwärmebehandlung, Differenzielle Oberflächenhärtung, Flammenhärten, Härten, Induktionshärten, Nitrieren, Oberflächenhärten

Was ist Case Hardening?

Unter Einsatzhärten versteht man das Härten der Oberfläche eines Metalls, indem Elemente auf die Metalloberfläche infundiert werden, wodurch eine dünne Schicht aus einer härteren Legierung gebildet wird. Diese äußere Schicht wird als "Fall" bezeichnet, was dazu führt, dass dieser Prozess als Aushärten bezeichnet wird.

Betrachten wir das Einsatzhärten von Weichstahl als Beispiel, um das Einsatzhärten einer Metalllegierung zu verstehen. Das Einsatzhärtungsverfahren wird im Allgemeinen für Metalllegierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wie Weichstahl verwendet. Das Element, das an der Oberfläche infundiert wird, ist Kohlenstoff. Kohlenstoff wird bis zu einer Tiefe von ungefähr 0,03 mm aufgebracht. Dadurch bleibt der Kern des Stahls unberührt. somit sind die eigenschaften unverändert.

Gehäusehärtungsprozess

Abbildung 1: Stahl wird rot erhitzt, bevor Kohlenstoff auf die Oberfläche aufgetragen wird

Es gibt drei Schritte des Einsatzhärtungsprozesses:

1. Stahl wird erhitzt, bis er rot wird.
2. Der Stahl wird vom Herd entfernt und in eine Probe des Elements getaucht, das an die Oberfläche infundiert wird (z. B. Kohlenstoff), und kann etwas abkühlen.
3. Der Stahl wird erneut erhitzt, bis er rot wird, und wird mit kaltem Wasser gekühlt.

Nach diesen Schritten erhält der Stahl eine gehärtete Oberfläche und einen weichen Kern. Der Vorgang kann mehrmals wiederholt werden, um die Tiefe des "Falls" zu erhöhen. Eine der häufigsten Kohlenstoffquellen für die Infusion ist Holzkohlenstaub.

Was ist Oberflächenhärten?

Oberflächenhärten ist der Prozess der Erhöhung der Härte der äußeren Oberfläche, während der Kern weich bleibt.

Oberflächenhärtungsprozess

Es gibt zwei Methoden zum Oberflächenhärten:

1. Differenzielle Oberflächenhärtung
2. Differenzielle Metallstruktur

Differenzielle Oberflächenhärtung

Die differentielle Wärmebehandlung bringt nur die Oberfläche der Metalllegierung auf ihre Austenitisierungstemperatur, während der Kern unter dieser Temperatur bleibt. Unmittelbar nachdem die Oberfläche diese Temperatur erreicht hat, wird sie abgeschreckt. Es gibt zwei wesentliche unterschiedliche Oberflächenhärtungsprozesse: Flammhärten und Induktionshärten.

Flammenhärtung

Beim Flammhärten wird ein O verwendet₂ Gasbrenner, um die Oberfläche schnell auf die Austenitisierungstemperatur zu bringen, gefolgt vom Abschrecken.

Induktionshärten

Dieses Verfahren ähnelt dem Flammhärtungsverfahren, verwendet jedoch elektrisch induzierte Spulen anstelle einer Flamme. Diese Spulen erzeugen ein Magnetfeld um die Spulen herum, wodurch ein elektrischer Strom induziert wird. Durch den elektrischen Widerstand von Stahl wird der Stahl erhitzt. Wenn es auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird, wird es schnell abgeschreckt.

Abbildung 2: Ein flammengehärtetes Kettenrad

Differenzielle Metallstruktur

Der Oberflächenhärtungsprozess der differentiellen Metallstruktur macht die Oberfläche stärker gehärtet als das Innere des Metalls. Dies kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen: Aufkohlen und Nitrieren 

Aufkohlen

Beim Aufkohlen wird die Metalllegierung mehrere Stunden in einer kohlenstoffhaltigen Umgebung bei hoher Temperatur angeordnet. Die Temperatur sollte höher sein als die obere Umwandlungstemperatur des Metalls (kritische Temperatur). Dann wird Kohlenstoff aus der kohlenstoffhaltigen Umgebung in den Stahl absorbiert und langsam in die Oberflächenschichten diffundiert.

Nitrieren

Der Nitrierprozess nutzt Stickstoff und Wärme. Dies wird normalerweise für Kraftstoffeinspritzpumpen verwendet. Bei diesem Verfahren wird Stickstoff anstelle von Kohlenstoff zur Stahloberfläche diffundiert. Das Nitrieren kann bei niedrigeren Temperaturen als beim Aufkohlen durchgeführt werden.

Unterschied zwischen der Fallhärtung und der Oberflächenhärtung

Definition

Einsatzhärten: Unter Einsatzhärten versteht man das Härten der Oberfläche eines Metalls, indem Elemente auf die Metalloberfläche infundiert werden, wodurch eine dünne Schicht aus einer härteren Legierung gebildet wird.

Oberflächenhärtung: Oberflächenhärten ist der Prozess der Erhöhung der Härte der äußeren Oberfläche, während der Kern weich bleibt.

Methode

Einsatzhärten: Das Aushärten wird durch rotes Erhitzen des Stahls, Aufbringen von Kohlenstoff auf die Oberfläche und schnelles Abschrecken durchgeführt.

Oberflächenhärtung: Die Oberflächenhärtung erfolgt durch Erhitzen des Stahls auf Austenitisierungstemperatur, wobei der Kern unter dieser Temperatur gehalten wird, und die Oberfläche wird sofort abgeschreckt.

Hauptanwendung

Einsatzhärten: Einsatzhärten wird üblicherweise für kohlenstoffarme Metalllegierungen wie Weichstahl verwendet.

Oberflächenhärtung: Das Oberflächenhärten wird für viele Geräte aus Stahl verwendet.

Löschen

Einsatzhärten: Das Einsatzhärten erfordert kein sofortiges Abschrecken.

Oberflächenhärtung: Das Oberflächenhärten erfordert ein sofortiges Abschrecken.

Fazit

Das Härten ist eine Art Wärmebehandlung in der Metallurgie. Es gibt zwei Arten von Härtungsprozessen, nämlich das Einsatzhärten und das Oberflächenhärten. Der Hauptunterschied zwischen Einsatzhärten und Oberflächenhärten besteht darin, dass durch Einsatzhärten die Härte der Metalloberfläche erhöht wird, indem Elemente in die Materialoberfläche eingebracht werden, wodurch eine dünne Schicht aus härterer Legierung gebildet wird, während durch Oberflächenhärtung die Härte der Oberfläche erhöht wird, während der Kern verbleibt relativ weich.

Referenz:

1. „Oberflächenhärten.“ Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 1. November 2016, hier verfügbar.
2. Himanshu Verma, „Wärmebehandlungsprozesse“. LinkedIn SlideShare, 4. Mai 2017, hier verfügbar.
3. „Gehäusehärtung von Baustahl“, TechnologyStudent, hier erhältlich.

Bildhöflichkeit:

1. "Schmied arbeiten" Von Jeff Kubina aus Columbia, Maryland - [1] (CC BY-SA 2.0) über Commons Wikimedia
2. "Flammengehärtetes Kettenrad" Von Zaereth - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia