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3 Härten durch
Gefügeumwandlung im
Martensitbereich
3.1 Härtbarkeit als Voraussetzung
für erfolgreiches Härten
Die Eignung der Stähle für ein
Härten durch Umwandlung im
Martensitbereich wird durch die
Härtbarkeit gekennzeichnet . Die-
se ist eine werkstoffspezifische
Eigenschaft und bestimmt, welche
Härte erreicht werden kann. Es
wird zwischen Aufhärtbarkeit und
Einhärtbarkeit unterschieden.
3.1.1 Aufhärtbarkeit
Unter der Aufhärtbarkeit wird
der Zusammenhang zwischen dem
Kohlenstoffgehalt und der maxi-
mal möglichen Härte – diese ergibt
sich, wenn das Gefüge nahezu
vollständig aus Martensit (99,9 %)
besteht – verstanden. Hierbei zählt
jedoch nur die Kohlenstoffmenge,
die beim Austenitisieren im Auste-
nit gelöst wurde. In Bild 16 ist
dieser Zusammenhang dargestellt.
12
Im Vergleich zum Stahl C45E ist
zu erkennen, dass Beginn und En-
de der Umwandlungen zu länge-
ren Zeiten verschoben sind. Dies
bedeutet, dass der Stahl 42CrMo4
umwandlungsträger ist. Ursäch-
lich dafür sind die Legierungsele-
mente Chrom und Molybdän.
2.4 Einfluss der Legierungs-
elemente auf das
Umwandlungsverhalten
Die im Stahl enthaltenen
Legierungselemente beeinflussen
die Umwandlung sowohl bei kon-
tinuierlichem als auch bei isother-
mischem Verlauf. In Bild 15 ist
der Einfluss der wichtigsten Legie-
rungselemente auf das Umwand-
lungsverhalten beim Abkühlen
schematisch dargestellt.
Hieraus ist ersichtlich, dass
z. B.
die Elemente Mangan, Nickel,
Molybdän, Chrom und Vanadium
die Umwandlung in Perlit verzö-
gern und zu einer deutlichen Tren -
nung des Perlit- vom Bainitbereich
führen; auch die M
s
-Temperatur
wird abgesenkt. Der Beginn der
Bainitbildung wird demgegenüber
durch Kohlenstoff, Chrom und
Mangan verzögert, durch Nickel
und Vanadium beschleunigt. Das
dadurch geänderte Umwandlungs
-
verhalten bewirkt z. B. eine höhere
Härtbarkeit, vgl. 3.1.
Es ist zu beachten, dass das
Umwandlungsverhalten nicht nur
von den Legierungselementen,
sondern auch von den Austeni-
tisierbedingungen (Temperatur,
Haltedauer) beeinflusst wird.
Merkblatt 450
Zeit
Temperatur
Mn, Ni, Mo, Cr, V
Geringe Keimzahl (Erschmelzung),
grobes Austenitkorn, langes Halten,
hohe Härtetemperatur, C bis 0,9 Masse-%
Hohe Keimzahl (Erschmelzung),
feines Austenitkorn, niedrige Härtetemperatur,
C über 0,9 Masse-%
Hohe
Härtetemperatur,
Ferrrit-Vorausscheidung
C, Cr, Mn, Ni, V
Niedrige
Härtetemperatur (Carbide),
Halten oberhalb des Bainit-Bereichs
C, Mn, Cr, Ni, Mo, V, Si
Vorausscheidung im
Bainit-Bereich
Co, Al
Niedrige Härtetemperatur,
Halten oberhalb M
s
Martensit-Bereich
Perlit-
Bereich
Bainit-
Bereich
Mn
Ni
Si
Cr Mo V
Mn Ni
M
s
0
Kohlenstoffgehalt [Masse-%]
Härte [HRC]
0
20
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
40
60
Martensit [%]
99,9
95
90
80
50
max. Härte nach Burns,
Moore und Archer
Härte bei verschiedenen
Martensitgehalten nach
Hodge und Orehoski
Bild 15: Einfluss der Legierungselemente auf das Umwandlungsverhalten
Bild 16: Zusammenhang zwischen Kohlenstoffgehalt und erreichbarer Höchsthärte in
Abhängigkeit vom Martensitgehalt nach einem Härten