Stahl ist ein äußerst widerstandsfähiger Rohstoff mit einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Es können viele Arten benannt werden, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung und ihren Eigenschaften unterscheiden. Auch zur Verbesserung des Stahls können verschiedene Methoden eingesetzt werden. In erster Linie werden thermische und thermo-chemische Behandlungen eingesetzt. Durch die Zugabe bestimmter Elemente während des Prozesses kann die Festigkeit des Stahls verbessert werden. Wenn es aufgekohlt wird, reichert es sich mit Kohlenstoffatomen an. Es stellt sich jedoch die Frage, welche Auswirkungen dies haben kann. Das Aufkohlen von Stahl ist ein Verfahren, das viele Vorteile hat, die es zu erforschen gilt, ebenso wie die angewandten Methoden.
Aufkohlen von Qualitätsstählen – was ist das Verfahren? Welche Methoden gibt es derzeit?
Beim Aufkohlen von Stahl wird die Struktur des Metalls mit weiteren Kohlenstoffatomen angereichert. Dies erfordert natürlich eine Wärmebehandlung, damit dem Rohmaterial weitere Elemente hinzugefügt werden können. Der Stahl wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, so dass der zusätzliche Kohlenstoff in seine Struktur eindringen kann. Dies führt zu einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Metalls. Es sei jedoch gleich darauf hingewiesen, dass dies nur für Stahloberflächen gilt. Seine tieferen Schichten bleiben intakt. Die Einführung von Kohlenstoffatomen nutzt diffusionsphänomene. Sie ermöglicht die Absorption der Elemente. Auf aufgekohltem Stahl kann sowohl mit Dampf als auch mit flüssigen Lösungen behandelt werden.
Zunächst muss das Metall aktiviert werden, damit der Kohlenstoff in die freien Räume des Kristallgitters eindringen kann. Die Aufkohlung von Stahl kann auch mit einem pulverförmigen Holzkohlefeststoff und Aktivatoren durchgeführt werden. Es ist wichtig, dass dies unter anaeroben Bedingungen geschieht. Bei der Flüssigaufkohlung hingegen werden verschiedene Salze wie Chloride und Carbonate verwendet. Im Gegensatz dazu wird bei der Gasaufkohlung Methan oder Kohlenmonoxid auf den Stahl aufgebracht. Unter den verfügbaren Verfahren sind auch die Wirbelschicht- und Ionisationsaufkohlung zu nennen.
Was sind die Vorteile des Aufkohlens von Stahl? Was kann durch diesen Prozess erreicht werden?
Durch das Aufkohlen von Stahl können die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Endrohstoffs verändert werden. Es wird hauptsächlich zur Verbesserung der Festigkeit von Stahl verwendet. Durch den Aufkohlungsprozess wird die Oberfläche des Metalls noch härter als zuvor. Sie können sich darauf verlassen, dass der Stahl weniger anfällig für Abrieb ist. Je nach der verwendeten Stahlsorte werden leicht unterschiedliche Parameter erreicht. Für den Aufkohlungsprozess spricht, dass die Festigkeitssteigerung bereits auf der Ebene des Kerns selbst erfolgt. Das Metall wird zwar fester, behält aber seine Duktilität. Der Kohlenstoffgehalt des behandelten Stahls kann niedriger oder höher sein, und es ist möglich, eine zusätzliche Kohlenstoffschicht von bis zu 2 mm Dicke zu erhalten.
Es ist wichtig zu wissen, dass die Aufkohlung von Stahl nur oberflächlich funktioniert. Tiefere Schichten bleiben weich und verformbar. Die Oberfläche des Metalls hingegen wird hart und abriebfest. Das Ergebnis ist ein Material, das nicht anfällig für Stöße ist. Das Endprodukt, d.h. das Produkt nach dem Aufkohlungsprozess, hat eine breite Palette von Anwendungen. Es wird in der Bergbauindustrie verwendet und eine Vielzahl von Teilen wird daraus hergestellt, um Strukturen, Werkzeuge und Maschinen zu bilden. Wärmebehandelter Stahl wird für die Herstellung von Kettenrädern und Kettenteilen verwendet. Für die Aufkohlung werden nur legierte Stähle von höchster Qualität verwendet. Das Vorhandensein anderer Metalle bedeutet, dass der Härtungsprozess des Rohmaterials noch schneller erfolgen kann.