{"id":13503,"date":"2026-01-20T16:10:17","date_gmt":"2026-01-20T16:10:17","guid":{"rendered":"https:\/\/ipsenglobal.com\/?post_type=knowledge-center&p=13503"},"modified":"2026-03-11T16:24:17","modified_gmt":"2026-03-11T16:24:17","slug":"hardening-and-heat-treating","status":"publish","type":"knowledge-center","link":"https:\/\/ipsenglobal.com\/de\/knowledge-center\/hardening-and-heat-treating\/","title":{"rendered":"H\u00e4rtung durch W\u00e4rmebehandlung: Wie Metalle an Festigkeit und Haltbarkeit gewinnen"},"content":{"rendered":"
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Die Rockwell-H\u00e4rteskala<\/strong> ist ein Ma\u00df f\u00fcr den Widerstand eines Materials gegen das Eindringen oder die dauerhafte Verformung, wenn es auf die Kraft eines anderen Materials trifft. Durchdringungen<\/strong> Oberfl\u00e4chenbr\u00fcche, wie Einstiche oder Kratzer, enthalten. Dauerhafte Verformungen<\/strong> Dellen, Beulen oder Druckbr\u00fcche.<\/p>\n\n\n\n

Bei der Bearbeitung eines Metallwerkzeugs, z. B. eines Matrizenblocks oder eines Schneidwerkzeugs, muss das Rohmaterial so formbar sein, dass es in seine endg\u00fcltige funktionale Form geschnitten oder geformt werden kann. Die besten Materialien in dieser Phase des Prozesses haben eine niedrigere Rockwell-H\u00e4rte als die Schneid- und Formwerkzeuge, die zu ihrer Herstellung verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n

Sobald ein Teil seine endg\u00fcltige Form erreicht hat, muss es so hart sein, dass es w\u00e4hrend seiner gesamten Lebensdauer in dieser Form bleibt. So m\u00fcssen beispielsweise die Oberfl\u00e4chen von Motorkolben hart genug sein, um Milliarden kleiner Explosionen und der Reibung der Bewegung in den Motorzylindern w\u00e4hrend ihrer gesamten Lebensdauer standzuhalten. Diese Materialien m\u00fcssen auf der Rockwell-H\u00e4rteskala einen hohen Wert aufweisen.<\/p>\n\n\n\n

H\u00e4rten<\/strong>, Die W\u00e4rmebehandlung ist der entscheidende Schritt, der metallische Werkstoffe von formbar und zerspanbar zu dauerhaft und widerstandsf\u00e4hig gegen Eindringen und Verformung macht.<\/p>\n\n\n\n

Beim W\u00e4rmebehandlungsh\u00e4rten wird einem Metallteil so viel W\u00e4rme zugef\u00fchrt, dass die innere Struktur des Teils ver\u00e4ndert wird. Kristallgitterstruktur<\/strong> (siehe Seitenleiste), <\/em>Dadurch wird es widerstandsf\u00e4higer gegen Durchdringung und Verformung. Das Verfahren f\u00fchrt zu einer inneren Kristallgitterstruktur, die weniger und k\u00fcrzere Scherfl\u00e4chen<\/strong>.2<\/sup><\/p>\n\n\n\n

Scherfl\u00e4chen<\/strong>, <\/strong>gelegentlich auch bekannt als sLippenebenen<\/em>, sind Bereiche in einem festen Material, in denen Atom- oder Molek\u00fclb\u00fcndel leicht aneinander vorbeigleiten k\u00f6nnen. Diese Scherfl\u00e4chen stellen Schwachstellen dar, an denen Verformungen oder Durchdringungen am ehesten m\u00f6glich sind.<\/p>\n\n\n

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\"crystalline
Abb. 1 - Quelle: <\/em>Flexbooks<\/em><\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n
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Die Kristallstruktur von Metall<\/h4>\n\n\n\n

Alle bekannten metallischen Elemente au\u00dfer Quecksilber sind bei Raumtemperatur fest und kristallin. Metalle und ihre Legierungen haben eine starke Tendenz zu kristallisieren, wobei die Atome in geordneten, sich wiederholenden Mustern und nicht zuf\u00e4llig angeordnet sind.

Die kristalline Struktur der meisten Metalle bei Raumtemperatur ist eine der drei \u00fcblichen Arten: kubisch-raumzentriert (BCC), kubisch-fl\u00e4chenzentriert (FCC) oder hexagonal dicht gepackt (HCP).1 <\/sup>

Diese Kristallstrukturen beeinflussen, wie leicht sich die Atome relativ zueinander bewegen k\u00f6nnen, was sich wiederum auf die Festigkeit, die Duktilit\u00e4t und das Verformungsverhalten des Metalls auswirkt, wenn eine Kraft einwirkt.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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\"sheer
Abb. 2 - Quelle: <\/em>Eine Studie \u00fcber die Herstellung von verformten Stangen bei Elite Iron and Steel Industries, Razin Sazzad Molla<\/em><\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Was ist der Unterschied zwischen Einsatzh\u00e4rtung und Abschreckh\u00e4rtung?<\/h3>\n\n\n\n

Es gibt zwei H\u00e4rtungsmethoden, die von W\u00e4rmebehandlern h\u00e4ufig verwendet werden, um die H\u00e4rte von Metallen zu erh\u00f6hen - Einsatzh\u00e4rtung<\/strong> und Abschreckh\u00e4rtung<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Einsatzh\u00e4rtung<\/h4>\n\n\n\n
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Unter Einsatzh\u00e4rtung versteht man die Diffusion eines oder mehrerer Elemente bei hohen Temperaturen in ein Metall. Diese Elemente st\u00f6ren die Gleichm\u00e4\u00dfigkeit eines Kristallgitters, wodurch sich die Form einer Linie oder einer flachen Ebene in einem gleichm\u00e4\u00dfigen Material in etwas Zerkl\u00fcftetes verwandeln kann.3<\/sup> <\/p>\n\n\n\n

Diese Verfahren werden am h\u00e4ufigsten bei Eisenmetallen wie Stahl eingesetzt. Aufkohlen, Nitrieren und Karbonitrieren sind die g\u00e4ngigsten Varianten des Einsatzh\u00e4rtens.<\/p>\n\n\n\n

Die meisten Einsatzh\u00e4rtungen erfolgen in Atmosph\u00e4ren\u00f6fen<\/a>, wie ein Ipsen-Atlas<\/a> Ofen. Die Teile kommen in den Ofen und werden auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Prozessgas Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff oder beides in das Oberfl\u00e4chenmetall der Teile diffundieren kann. Dazu werden Prozessgase wie Acetylen, Ammoniak, Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid in das System eingeleitet. Manchmal wird auch Wasserstoff zugef\u00fchrt, um Oberfl\u00e4chenoxide zu entfernen und eine effektivere Verbindung herzustellen. <\/p>\n\n\n\n

Es gibt einige F\u00e4lle, in denen das Einsatzh\u00e4rten die Verwendung eines Vakuumofen<\/a>. Beispiele sind Teile, die eine hohe Sauberkeit erfordern, eine gleichm\u00e4\u00dfige Einsatzh\u00e4rte ben\u00f6tigen oder komplexe Geometrien aufweisen. Ein solches Verfahren zum Einsatzh\u00e4rten in einem Vakuumofen ist Ipsen Avac\u00ae<\/sup><\/a> Niederdruck-Aufkohlung.<\/p>\n\n\n\n

\n \n Angebot f\u00fcr einen Vakuum- oder Atmosph\u00e4ren-Ofen anfordern <\/a>\n <\/section>\n<\/div>\n\n\n\n
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Abb. 3 - Quelle: <\/em>Der Verarbeiter<\/em><\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Abschreckh\u00e4rtung<\/h4>\n\n\n\n

Die Abschreckh\u00e4rtung erfolgt nicht durch Hinzuf\u00fcgen von Material zu einem Metall, sondern durch Erh\u00f6hen der Temperatur des Metalls, bis die Kristallgitterstruktur den Austenitzustand erreicht, und anschlie\u00dfendes schnelles Abschrecken des Materials, bis es sich in den kristallinen Zustand des Martensits einstellt. Dieser Abschreckprozess muss schnell genug sein, um die Bildung anderer kristalliner Strukturen wie Ferrit, Perlit und Bainit zu vermeiden.4<\/sup><\/p>\n\n\n\n

Das Abschreckh\u00e4rten kann sowohl in Vakuum- als auch in Atmosph\u00e4ren\u00f6fen durchgef\u00fchrt werden, wobei jedoch nur Legierungen mit einem hohen Anteil an Legierungselementen vakuumgeh\u00e4rtet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Das Abschreckh\u00e4rten kann mit einer fl\u00fcssigen Abschreckl\u00f6sung wie \u00d6l, Salz oder Wasser oder mit einem unter hohem Druck zirkulierenden, nicht reaktiven Gas wie Argon oder Stickstoff erfolgen. W\u00e4hrend einige Vakuum\u00f6fen, wie zum Beispiel der Ipsen LOG<\/strong> Ofen<\/strong>5<\/sup>, kann eine flexible Abschreckl\u00f6sung mit \u201cFl\u00fcssigkeit oder Gas\u201d bieten, w\u00e4hrend die meisten Vakuum\u00f6fen nur Druckgas zum Abschrecken verwenden.<\/p>\n\n\n\n

Vakuum\u00f6fen mit Gasabschreckung<\/a> werden in der Regel nach ihrer Druckf\u00e4higkeit eingestuft. Die meisten Ipsen-\u00d6fen k\u00f6nnen eine Gasabschreckung mit einem Druck von 2 bar bis zu einem Abschreckungsdruck von 20 bar liefern. Als Richtwert gilt, dass eine Verdreifachung des Drucks die Abschreckzeit halbieren kann, da das Gas mehr Molek\u00fcle hat, um W\u00e4rme von den Teilen und der Kammer zu absorbieren. Ab einem bestimmten Punkt kann eine Hochdruck-Gasabschreckung die Geschwindigkeit einer Fl\u00fcssigkeitsabschreckung jedoch nicht mehr so effektiv oder effizient erreichen, weshalb Gasabschreckungsdr\u00fccke selten 20 bar \u00fcberschreiten.<\/p>\n\n\n\n

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\"hardening\"\n\t\t\t\n\t\t\t\t\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t<\/button>
Abb. 4 - Quelle: <\/em>Umwandlungsh\u00e4rtung - nuclear-power.com<\/em><\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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\"Ipsen
Abb. 5 - Ipsen LOG-Ofen<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

H\u00e4rte ist nicht Z\u00e4higkeit: Warum ist Anlassen so wichtig?<\/h3>\n\n\n\n

Die Maximierung der H\u00e4rte eines Materials ist nicht immer die beste L\u00f6sung f\u00fcr eine lange Lebensdauer. Zu harte Metalle, insbesondere mit d\u00fcnnem Querschnitt, k\u00f6nnen spr\u00f6de werden.<\/p>\n\n\n\n

Deshalb erfordern viele H\u00e4rtungsprozesse eine sekund\u00e4re Anlassen<\/strong> Verfahren. Beim Anlassen werden die Teile auf unterkritische Temperaturen erhitzt und dann langsamer abgeschreckt. Bei diesem Verfahren wird die H\u00e4rte geringf\u00fcgig verringert, w\u00e4hrend gleichzeitig die Spannungen und mikroskopischen Risse abgebaut werden, die bei einem schnellen Abschrecken oder einem H\u00e4rteverfahren entstehen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Das Anlassen verringert die Spr\u00f6digkeit und erh\u00f6ht die Z\u00e4higkeit des Teils, so dass das Kristallgitter gerade so flexibel ist, dass das Teil nach einer gewissen Druck- oder Durchsto\u00dfkraft wieder in Form kommt.<\/p>\n\n\n\n

Da die Anla\u00dfzyklen in der Regel l\u00e4nger dauern als die H\u00e4rtezyklen, f\u00fchren die W\u00e4rmebehandler die Anla\u00dfrezepte oft in separaten \u00d6fen aus, um den Gesamtproduktionsdurchsatz zu maximieren.<\/p>\n\n\n\n

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Wenn Sie mehr \u00fcber die Metallurgie des H\u00e4rtens und der W\u00e4rmebehandlung erfahren m\u00f6chten, nehmen Sie an einer der n\u00e4chsten Ipsen U<\/a> Klasse.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie auf der Suche nach einem Ofen f\u00fcr Ihren H\u00e4rtebedarf sind, wenden Sie sich an <\/em>sales@ipsenusa.com<\/em><\/a>.<\/p>\n\n\n\n

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