Beeinflussung der Randschicht durch die Einsatzhärtung*

Abstract

Kurzfassung Die Randschichteigenschaften beeinflussen maßgeblich die Dauerschwingfestigkeit einsatzgehärteter Stähle. Mit Randschichteigenschaften sind dabei nicht nur die Rauheitskennwerte gemeint, sondern insbesondere die Eigenschaften der „inneren“ Randschicht, welche durch den Aufkohlungsprozess beeinflusst werden. Es ist bekannt, dass atmosphärische Gasaufkohlungsprozesse Randoxidation erzeugen. Insbesondere die dabei an Korngrenzen gebildeten Oxide können als scharfe Kerben wirken. In den Oxiden sind Legierungselemente gebunden, wodurch der Gehalt an im Austenit gelöst vorliegenden Legierungselementen reduziert wird. Am Ende eines Gasaufkohlungsprozesses kann es durch eine unzureichend kontrollierte Atmosphäre und/oder beim Entladen durch Luft zu Entkohlungserscheinungen auf der Oberfläche kommen. Beide Effekte reduzieren die Härtbarkeit und können dadurch zur Ausbildung nichtmartensitischer Gefügebestandteile in der Randschicht führen. Sie bewirken außerdem eine Änderung des lokalen Zeit-Temperatur-Umwandlungsverhaltens, wodurch es zu einer Reduzierung der erwarteten Druckeigenspannungen in der Randschicht kommen kann. Bei der Aufkohlung im Niederdruck treten keine Randoxidation und keine Entkohlung auf. Die theoretische Dauerfestigkeit im Niederdruck aufgekohlter Proben ist daher er-heblich höher als die im Gas aufgekohlter Proben. Im Niederdruckaufkohlungsprozess werden jedoch andere beeinflussende Effekte, wie Manganeffusion, thermisches Ätzen und Carbidbildung, in der Randschicht beobachtet. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die verschiedenen Randschichteinflüsse und wie sich diese auf die Dauerfestigkeit auswirken. Weiterhin wird über Möglichkeiten berichtet, diese Randschichtbeeinflussungen zu reduzieren.