Die Oberflächenwärmebehandlung wird in zwei Kategorien unterteilt: Oberflächenhärten und Anlassen sowie chemische Wärmebehandlung. Die Härteprüfung erfolgt nach folgendem Verfahren:
1. Oberflächenhärten und Anlassen
Die Oberflächenhärtung und das Anlassen erfolgen üblicherweise durch Induktions- oder Flammwärmebehandlung. Die wichtigsten technischen Parameter sind Oberflächenhärte, Kernhärte und die effektive Härteschichttiefe. Zur Härteprüfung können Vickers- oder Rockwell-Härteprüfgeräte eingesetzt werden. Die Wahl des Prüfgeräts hängt von der Tiefe der effektiven Härteschicht und der Oberflächenhärte des Werkstücks ab. Drei Härteprüfgeräte kommen hier zum Einsatz.
(1) Das Vickers-Härteprüfgerät ist ein wichtiges Instrument zur Bestimmung der Oberflächenhärte wärmebehandelter Werkstücke. Es kann mit einer Prüfkraft von 0,5–100 kg die Oberflächenhärtungsschicht bis zu einer Dicke von 0,05 mm prüfen. Es zeichnet sich durch hohe Genauigkeit aus und ermöglicht die Unterscheidung verschiedener wärmebehandelter Werkstücke. Neben geringfügigen Unterschieden in der Oberflächenhärte erfasst das Vickers-Härteprüfgerät auch die Tiefe der effektiven Härteschicht. Daher ist die Ausstattung von Betrieben, die Oberflächenwärmebehandlungen durchführen oder eine große Anzahl wärmebehandelter Werkstücke verarbeiten, mit einem Vickers-Härteprüfgerät unerlässlich.
(2) Das Rockwell-Oberflächenhärteprüfgerät eignet sich hervorragend zur Härteprüfung oberflächengehärteter Werkstücke. Es bietet drei Skalen zur Auswahl und kann verschiedene oberflächengehärtete Werkstücke mit einer effektiven Härteschichttiefe von über 0,1 mm prüfen. Obwohl die Genauigkeit des Rockwell-Oberflächenhärteprüfgeräts nicht so hoch ist wie die des Vickers-Härteprüfgeräts, erfüllt es die Anforderungen an eine Prüfmethode für das Qualitätsmanagement und die Qualifizierungsprüfung von Wärmebehandlungsanlagen. Darüber hinaus zeichnet es sich durch einfache Bedienung, hohen Bedienkomfort, niedrigen Preis, schnelle Messung und direkte Ablesbarkeit der Härtewerte aus. Mit dem Rockwell-Oberflächenhärteprüfgerät lassen sich Chargen oberflächengehärteter Werkstücke schnell und zerstörungsfrei einzeln prüfen. Es ist daher von großer Bedeutung für metallverarbeitende Betriebe und den Maschinenbau. Bei dicken Oberflächenhärtungsschichten kann das Rockwell-Härteprüfgerät ebenfalls eingesetzt werden. Bei einer Härteschichtdicke von 0,4–0,8 mm kommt die HRA-Skala zum Einsatz. Wenn die Härteschichtdicke 0,8 mm überschreitet, kann die HRC-Skala verwendet werden. Die Härtewerte nach Vickers, Rockwell und Oberflächen-Rockwell lassen sich leicht ineinander umrechnen und an die vom Anwender benötigten Normen, Zeichnungen oder Härtewerte anpassen. Die entsprechenden Umrechnungstabellen sind in der internationalen Norm ISO, der amerikanischen Norm ASTM und der chinesischen Norm GB/T enthalten.
(3) Bei einer Dicke der wärmebehandelten, gehärteten Schicht von mehr als 0,2 mm kann ein Leeb-Härteprüfgerät verwendet werden, jedoch ist ein Sensor vom Typ C zu wählen. Bei der Messung sind die Oberflächenbeschaffenheit und die Gesamtdicke des Werkstücks zu berücksichtigen. Dieses Messverfahren ist nicht so genau wie die Härteprüfgeräte von Vickers und Rockwell, eignet sich aber für Messungen vor Ort im Werk.
2. Chemische Wärmebehandlung
Die chemische Wärmebehandlung dient der Infiltration der Werkstückoberfläche mit Atomen eines oder mehrerer chemischer Elemente. Dadurch verändern sich die chemische Zusammensetzung, die Struktur und die Eigenschaften der Werkstückoberfläche. Nach dem Abschrecken und Anlassen bei niedriger Temperatur weist die Werkstückoberfläche eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit auf, während der Kern des Werkstücks eine hohe Festigkeit und Zähigkeit besitzt. Die wichtigsten technischen Parameter chemisch wärmebehandelter Werkstücke sind die Härtetiefe und die Oberflächenhärte. Die effektive Härtetiefe entspricht der Tiefe, bei der die Härte auf 50 HRC abfällt. Die Prüfung der Oberflächenhärte chemisch wärmebehandelter Werkstücke ähnelt der Härteprüfung oberflächengehärteter Werkstücke. Hierfür eignen sich Vickers-Härteprüfgeräte, Rockwell-Härteprüfgeräte oder Rockwell-Härteprüfgeräte. Bei dünneren Nitrierschichten (in der Regel nicht mehr als 0,7 mm) ist die Verwendung eines Rockwell-Härteprüfgeräts nicht möglich.
3. Lokale Wärmebehandlung
Wenn Bauteile, die lokal wärmebehandelt werden sollen, eine hohe lokale Härte erfordern, kann eine lokale Abschreckwärmebehandlung mittels Induktionserwärmung etc. durchgeführt werden. Solche Bauteile müssen üblicherweise die Position der lokalen Abschreckwärmebehandlung und den lokalen Härtewert in der Zeichnung kennzeichnen. Die Härteprüfung der Bauteile sollte im gekennzeichneten Bereich erfolgen. Als Härteprüfgerät kann ein Rockwell-Härteprüfgerät zur Bestimmung des HRC-Härtewerts verwendet werden. Ist die wärmebehandelte Härtungsschicht flach, kann ein Oberflächen-Rockwell-Härteprüfgerät zur Bestimmung des HRN-Härtewerts eingesetzt werden.
Veröffentlichungsdatum: 22. Februar 2023
