In der Mitte weich und zäh, außen widerstandsfest und hart, mit diesen Eigenschaften kommen Stahlprodukte als hochveredelte Werkstücke überall dort zum Einsatz, wo Flexibilität genauso gefragt ist, wie Langlebigkeit und Widerstandskraft. Von der Dauerfestigkeit in der industriellen Produktion über die Zugfestigkeit und Biegewechselfestigkeit im Baugewerbe bis hin zur Kerbschlagfestigkeit in der Automation, Stahl ist und bleibt einer der wichtigsten Werkstoffe des Wirtschaftslebens. Dabei greift die Stahlproduktion auf unterschiedlichste Veredelungsverfahren zurück, die in der Härterei durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung von Stahl ist eines dieser Verfahren.
Stahl als moderner Werkstoff
Das Verhütten von Eisen war zwar schon im 2. Jahrhundert vor Christus bekannt, doch erst im ausgehenden Mittelalter entwickelten die ersten Hochöfen die notwendige Hitze, um Eisen auch tatsächlich zu schmelzen. Dieses Gusseisen enthielt jedoch noch viele Schlacken, sodass es nicht geschmiedet werden konnte. Erst im Jahre 1748 fand der Engländer Henry Cort ein Verfahren, das die kontrollierte Verpuffung von Begleitstoffen, wie Kohlenstoff, Phosphor, Mangan, Silicium und Schwefel, unter Sauerstoffzufuhr ermöglichte und somit die Herstellung eines bruchsicheren und schmiedbaren Rohstahls garantierte. Durch die stete Weiterentwicklung dieser frühindustriellen Stahlproduktion ist es heute möglich, Stähle in verschiedenen Legierungen (Beimengung von Begleitstoffen) zu produzieren. Die Eigenschaften eines Stahls können aber nicht nur über den Legierungsgrad maßgeblich bestimmt werden, sondern auch über das Veredelungsverfahren in der Härterei.
Die Härterei: Feinste Stahlveredelung nach Maß
Je höher der Kohlenstoffgehalt eines Stahls, desto spröder und brüchiger wird er. An dieser Faustregel wird schon deutlich, wie wichtig die Kontrolle des Kohlenstoffgehalts für die Stahlveredelung ist. Da sehr reiner Stahl lediglich noch über einen Kohlenstoffgehalt von 0,1 – 0,2 % verfügt, ist er auch besonders hart und widerstandsfähig. Alle Stahlveredelungsverfahren einer Härterei verfolgen daher ein gemeinsames Ziel: den Kohlenstoff je nach gewünschten Produkteigenschaften kontrolliert aus dem Stahl herauszulösen. Neben Aufkohlen (Thermochemische Anreicherung mit Kohlenstoff) und Anlassen (Re-Erwärmung zur Erhöhung der Zugfestigkeit) erfolgt das Herauslösen von Kohlenstoff vor allem über die Veredelungsverfahren des Einsatzhärtens, Glühens, Nitrierens, Oxidierens, Vergütens und Gasnitrierens sowie über das Nicht-Kontakt-Verfahren der Induktionshärtung. Speziell dieses Verfahren ermöglicht es, dass nur Teilbereiche eines Stahlprodukts gehärtet werden. Je nach Legierung kommen zudem verschiedene Abschreckmedien, wie zum Beispiel Salzbäder, Wasser, Öl, Luft, Gase oder auch Polymerlösungen, zum Einsatz. Durch sie lässt sich der Kohlenstoffgehalt noch feiner einstellen.