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abgekühlt werden. In dieser Phase
erfolgt dann die Umwandlung des
Austenits in Martensit.
Das Warmbadhärten setzt je-
doch eine ausreichende Härtbarkei t
voraus, d. h. ein Umwandlungsver-
halten des Stahls, das eine Verzö-
gerung des Abkühlens ohne Beein -
trächtigung der Umwandlung in
Martensit gestattet. Dies ist im All-
gemeinen nur bei legierten Stählen
möglich, wenn eine vollständige
Umwandlung in Martensit erf or-
derlich ist.
3.3.3 Tiefkühlen
Aus Bild 25 ist zu entnehmen,
dass das Ende der Martensitum-
wandlung bei unlegierten Stählen
mit einem Kohlenstoffgehalt über
ca. 0,6 Masse-% bei Raumtempera-
tur noch nicht erreicht ist. Soll der
Austenit vollständig umgewandelt
werden, so muss bis zur Martensit-
Endtemperatur weiter unterkühlt
werden. Dies kann in Tiefkühltru-
hen oder -schränken mit Luft, spe-
ziellen Kältemischungen oder in
flüssigem Stickstoff (– 196 °C) vor-
genommen werden.
Das Tiefkühlen sollte unmittel-
bar nach Erreichen der Raumtem-
peratur erfolgen, da längeres Ver-
weilen (ab etwa 4 bis 6 Stunden)
zu einem Stabilisieren des noch
nicht umgewandelten Austenits
führt. Diese Stabilisierung erschwert
die Umwandlung des Restaustenits
und kann sie sogar verhindern.
Das Tiefkühlen ist immer dann
zweckmäßig, wenn
• aus Verschleißgründen eine sehr
hohe Härte und ein restaustenit-
freies Gefüge erforderlich sind,
• höchste Anforderungen an die
Maß- und Formgenauigkeit ge-
stellt werden und wenn wäh-
rend des Gebrauchs gehärteter
Werkstücke Temperaturen un-
terhalb der Raumtemperatur,
oberhalb von 150 °C oder Ver-
formungen zu erwarten sind,
wodurch sich Restaustenit um-
wandeln kann.
Anstatt durch Tiefkühlen kann
Restaustenit auch durch Anlassen
beseitigt werden, jedoch sind hier-
zu bei unlegierten und niedrig
legierten Stählen Temperaturen
über 200 °C und bei hoch legierten
(Werkzeugstählen) Temperaturen
über 500 °C erforderlich.
3.4 Eigenschaften gehärteter
Werkstücke
3.4.1 Festigkeit und Härte
Das durch Härten angestrebte
Ziel ist eine möglichst vollständige
Umwandlung in der Martensitstufe.
Die dadurch erreichbare Härte er-
gibt sich aus der Martensitmenge
und dem Kohlenstoffgehalt, der im
Austenit gelöst war, und kann nach
dem in 3.1.1 dargestellten Zusam-
menhang ermittelt werden. Dabei
ist zu beachten, dass die erreich-
bare Härte bei Stählen höchstens
65 HRC betragen kann. Enthält da
s
Gefüge neben Martensit Restaus-
tenit, Ferrit, Perlit oder Bainit, ist
mit niedrigeren Werten zu rechnen.
Das Gefüge von Gusseisen enthält
dagegen außer Martensit Graphit-
ausscheidungen, so dass selbst bei
einer vollständigen Umwandlung
in der Martensitstufe die Härte un-
ter derjenigen von Stahl liegt. Bei
Sinterwerkstoffen sind die Poren
für eine niedrigere Härte verant-
wortlich.
Die Härte ist gleichzeitig ein
Maß für die Festigkeit eines gehär-
teten Werkstücks. Mit zunehmen-
der Härte erhöht sich auch die
Festigkeit und umgekehrt. Nach
Umwertungstabellen in DIN EN
ISO 18265 kann die Härte in Zug-
festigkeitswerte umgewertet
bzw.
aus Zugfestigkeitswerten auf die
Härte geschlossen werden. Da-
bei
ist allerdings der Einfluss der
Legierungselemente zu beachten.
Dementsprechend sind
verschie-
denen Stahlgruppen unterschied-
liche Umwertungstabellen zuge-
ordnet. Als Faustformel ohne
Anspruch auf Exaktheit können
die beiden nachstehenden Bezie-
hungen zum Umwerten be nutzt
werden:
R
m
≈ (3,2 bis 3,35) · Vickershärte
[N/mm
2
]
bzw.
R
m
≈ (32 bis 38) · Rockwell-C-Härte
[N/mm
2
]
Dabei gilt der Multiplikator 3,2
bis zu einer Härte von etwa 460
HV, und es gelten Multiplikatoren
zwischen
3,2 und 3,35 für den Be-
reich 465 bis 650 HV. Der Multi-
plikator 32 gilt
für den Bereich 31
bis 45 HRC, und Multiplikatoren
zwischen 32 und 38 gelten für den
Bereich zwischen 46 und 58 HRC.
Merkblatt 450
Bild 30: Mechanische Eigenschaften des Stahls C45 nach der Wärmebehandlung
0
Anlasstemperatur [ºC]
Härte [HRC]
0
100
700
20
40
60
80
200 300 400 500 600
Zugfestigkeit
Festigkeit R
m
, R
e
[N/mm
2
]
2400
2000
1600
1200
800
400
0
Streckgrenze
Härte
Einschnürung
Dehnung
Brucheinschnürung Z, Bruchdehnung A [%]
100
40
0
80
60
20
Zugfestigkeit
renze
Härte
hnrng
Zugfestigkeit
renze
Härte
hnürung
äte
hnürung
Dehnung
De u g
Gehärtet: TE 54
+
JE 840 ºC 20 min/Salzwasser
Angelassen: Luft bzw. Salzbad jeweils 30 min
d
o
= 8 mm