Einsatzstahl - der Minimalist unter den Werkstoffen
Eigenschaften von Einsatzstählen
Bei Einsatzstählen handelt es sich um Baustahl, welcher zum Einsatzhärten geeignet ist.
Einsatzstähle können unlegierte oder niedriglegierte Stähle sein, wobei der maximale Kohlenstoffgehalt bei beiden 0,20% beträgt.
Durch das Verfahren des Einsatzhärtens erhält der Stahl innen im Kern eine hohe Zähigkeit.
Die Oberfläche weist weiterhin eine große Härte auf. Des Weiteren besitzen Einsatzstähle einen hohen Widerstand gegen Verschleiß,
Bieg- und Stoßbeanspruchung. Sie sind zudem nach dem Einsatzhärten nicht mehr schweißbar,
haben dafür aber eine gute Dauerfestigkeit. Bei der Dauerfestigkeit handelt es sich um die Belastungsgrenze eines Werkstoffes.
Wenn diese hoch ist, dann hält der Werkstoff eine große dynamische Belastung aus, welche beispielsweise durch Schwingungen erzeugt wird.
Gewinnung und Verwendung von Einsatzstählen
Einsatzstähle werden mithilfe des Vorgangs des Einsatzhärtens hergestellt. Dieses wird in drei Schritte unterteilt. Dem Aufkohlen,
die Härtung und das Anlassen. Beim Aufkohlen wird dem Werkstoff Kohlenstoff zugeführt. Um das zu erreichen wird der Werkstoff in ein kohlenstoffhaltiges Mittel gelegt und auf zwischen 880°C bis 1050°C erhitzt. Der Kohlenstoff diffundiert durch die hohen Temperaturen in die Randschicht, sodass der Kohlenstoffanteil auf 0,8% ansteigt. Anschließend erfolgen die Härtung und das Abschrecken.
Hier wird der Stahl stark erhitzt und anschließend rasch abgekühlt.
In dem dritten und letzten Schritt, dem Anlassen findet eine gezielte Erwärmung mit geringeren Temperaturen als beim Härten statt. Einsatzhärten wird angewendet, um eine harte Randschicht und einen zähen Kern zu erhalten. So wird Einsatzstahl verschleißfest.
Die Bearbeitung des Werkstoffes kann in zwei Bereiche unterteilt werden. Einsatzstähle können vor und nach der Oberflächenhärtung bearbeitet werden. Vor der Oberflächenhärtung kann eine spanende (Fräsen, Drehen oder Bohren) und spanlose Bearbeitung erfolgen.
Nach Oberflächenhärtung erfolgen Bearbeitungsschritte wie das Schleifen, Erodieren oder Polieren.
Wie vorher erwähnt, lassen sich Einsatzstähle schwer Schweißen,
sodass diese Bearbeitung vor dem Einsatzhärten erfolgt.
Nach der Bearbeitung finden Einsatzstähle Verwendung im Maschinenbau als Bolzen, Gelenke, Zahnräder oder als Bestandteile in der Automobilindustrie.
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