Aufkohlen

Damit ein Bauteil aus Stahl gehärtet werden kann, muss der verwendete Werkstoff einen Kohlenstoffgehalt von mindestens ca. 0,2 % aufweisen. Das Aufkohlen (auch Carburieren oder Zementation, früher Einsetzen bezeichnet) hat zum Ziel, Werkstoffe, die wegen ihres geringen Kohlenstoff-Gehaltes nicht oder nur schlecht härtbar sind, mit Kohlenstoff anzureichern. Im anschließenden Härteprozess kann sich somit mehr Martensit bilden.

Häufig wird nur die Randschicht eines Bauteils aufgekohlt. Für den Härteprozess hat dies zur Folge, dass die Oberfläche eine hohe Härte und der weichere Kern eine höhere Zähigkeit aufweisen.

Je nach Verfahren kommen verschiedene Aufkohlungsmittel zum Einsatz:

• Fest: Kohlungspulver bzw. Kohlungsgranulat bei Temperaturen von ca. 930 °C
• Flüssig: Salzschmelze mit cyanidhaltigem Aufkohlungssalz bei einer Aufkohlungstemperatur von 860 bis 950 °C
• Gasförmig: Aufkohlungsatmosphäre aus einem leicht reduzierenden Trägergas (Gemisch aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Stickstoff) und einem kohlenwasserstoffhaltigen Anreicherungsgas (Methan oder Propan);
  dies ist die am weitesten verbreitete Methode
• Niederdruck: Wechselnde Drücke in einem Vakuumofen mit Aufkohlungsphasen (mit Methan, Propan oder Azetylen) und Diffusionsphasen (ohne Kohlenstoffspender)
• Aufkohlung in der Eisenschmelze: Aufkohlungsmittel (z. B. Grafit) oder Stahlschrott bei der Herstellung von Gusseisen im Elektroofen