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 die Oberflächenhärte, die Kernhärte und die effektive Härteschichtdicke. Zur Härteprüfung können Vickers- oder Rockwell-Härteprüfgeräte eingesetzt werden. Die Wahl des Prüfgeräts hängt von der Dicke 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. Seine Genauigkeit ist hoch, und es 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 von Werkstücken mit Oberflächenwärmebehandlung verarbeiten, mit einem Vickers-Härteprüfgerät unerlässlich.
(2) Das Rockwell-Oberflächenhärteprüfgerät eignet sich hervorragend zur Härteprüfung oberflächlich gehärteter Werkstücke. Es bietet drei Messskalen und kann verschiedene oberflächlich gehärtete 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 oberflächlich wärmebehandelter Werkstücke schnell und zerstörungsfrei einzeln prüfen. Es ist daher von großer Bedeutung für metallverarbeitende Betriebe und den Maschinenbau. Auch bei dicken oberflächlichen Härteschichten kann das Rockwell-Härteprüfgerät eingesetzt werden. Bei einer Härteschichtdicke von 0,4–0,8 mm nach der Wärmebehandlung kann die HRA-Skala verwendet werden. Bei einer Härteschichtdicke von über 0,8 mm kommt die HRC-Skala zum Einsatz. 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 über 0,2 mm kann ein Leeb-Härteprüfgerät verwendet werden, jedoch ist ein Sensor vom Typ C zu wählen. Bei der Messung ist auf die Oberflächenbeschaffenheit und die Gesamtdicke des Werkstücks zu achten. 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 dazu, die Oberfläche des Werkstücks mit Atomen eines oder mehrerer chemischer Elemente zu infiltrieren und dadurch die chemische Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften der Oberfläche zu verändern. Nach dem Abschrecken und Anlassen bei niedriger Temperatur weist die Oberfläche des Werkstücks eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit auf, während der Kern des Werkstücks eine hohe Festigkeit und Zähigkeit besitzt. Die wichtigsten technischen Parameter des chemisch wärmebehandelten Werkstücks sind die Härtetiefe und die Oberflächenhärte. Die Tiefe der Härte, bei der die Härte auf 50 HRC abfällt, entspricht der effektiven Härtetiefe. Die Prüfung der Oberflächenhärte chemisch wärmebehandelter Werkstücke ähnelt der Härteprüfung oberflächengehärteter Werkstücke. Hierfür können Vickers-Härteprüfgeräte, Rockwell-Härteprüfgeräte oder Rockwell-Härteprüfgeräte verwendet werden. 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 müssen, 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 Härteschicht flach, kann ein Oberflächen-Rockwell-Härteprüfgerät zur Bestimmung des HRN-Härtewerts eingesetzt werden.
Veröffentlichungsdatum: 16. August 2023
