Was ist Metallgasaufkohlung?
Das Metallgasaufkohlen ist eine Wärmebehandlung, die die Oberflächenhärte von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt erhöht, indem der äußeren Schicht des Metalls zusätzliche Kohlenstoffatome hinzugefügt werden. Bei diesem Verfahren wird der Stahl in einem Ofen mit einem kohlenstoffreichen Gas wie Methan oder Kohlenmonoxid erhitzt, das sich an der Metalloberfläche zersetzt und den Kohlenstoff in das Stahlgitter diffundieren lässt. Die kohlenstoffangereicherte Schicht, auch Hüllschicht genannt, wird beim Abschrecken in Wasser oder Öl hart und verschleißfest, während der Kern des Stahls weich und hart bleibt.
Das Metallgasaufkohlen wird in großem Umfang zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften verschiedener Bauteile wie Zahnräder, Wellen, Bolzen und Kurbelwellen eingesetzt. Mit diesem Verfahren können je nach Temperatur, Zeit und Gaszusammensetzung Einsatzhärtetiefen von bis zu 6,4 mm erreicht werden. Das Kohlenstoffpotenzial des Gases, d. h. die Fähigkeit des Gases, Kohlenstoff an die Metalloberfläche abzugeben, kann durch Einstellen des Verhältnisses von Kohlenwasserstoff und Trägergas (z. B. endothermes Gas) gesteuert werden. Je höher das Kohlenstoffpotenzial, desto schneller die Kohlenstoffdiffusion und desto größer die Einsatztiefe.
Die Metallgasaufkohlung hat mehrere Vorteile gegenüber anderen Oberflächenhärtungsmethoden wie der festen oder flüssigen Aufkohlung. Es bietet eine bessere Kontrolle über die Temperatur und die Atmosphäre im Ofen, was zu einer gleichmäßigeren und konsistenteren Oberflächenbeschaffenheit führt. Außerdem können komplex geformte Teile gleichmäßig bearbeitet werden, da das Gas in Löcher und enge Hohlräume eindringen kann. Außerdem ist es umweltfreundlicher als die Flüssigaufkohlung, die giftige Chemikalien enthält und Sondermüll produziert.
Die Metallgasaufkohlung hat jedoch auch einige Einschränkungen und Herausforderungen. Eine davon ist die Verformung und Rissbildung der Teile aufgrund von thermischen Spannungen und Phasenumwandlungen während des Erhitzens und Abkühlens. Um dieses Problem zu minimieren, sind eine sorgfältige Auswahl der Stahlsorte, Vorwärmen, Glühen und Anlassen nach der Aufkohlung erforderlich. Eine weitere Herausforderung besteht darin, die Entkohlung oder Oxidation der Metalloberfläche während des Erhitzens zu verhindern, die die Härte und Qualität der Hülse verringern kann. Dies kann durch die Verwendung von Schutzschichten oder Schutzgasen im Ofen vermieden werden.
Die Metallgasaufkohlung ist eine vielseitige und wirksame Technik zur Erhöhung der Oberflächenhärte von Teilen aus kohlenstoffarmen Stählen. Wenn man die Grundsätze und Parameter dieses Verfahrens versteht, kann man seine Leistung und Qualität für eine Vielzahl von Anwendungen optimieren.