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Was ist Einsatzstahl?

Als Einsatzstahl wird unlegierter oder niedriglegierter Baustahl bezeichnet, der sich durch seinen niedrigen Kohlenstoffgehalt von 0,1 % bis max. 0,25 % zum Einsatzhärten eignet. Einsatzstähle haben die Norm DIN EN ISO 863-3 (ehemals DIN EN 10084). Durch Aufkohlen wird Kohlenstoff an der Materialoberfläche angereichert und anschließend erhält der Stahl durch Härten und Anlassen seine harte und verschleißfeste Oberfläche, während der Kern seine Zähigkeit beibehält.

Durch die relativ hohe Randhärte (ca. 60 HRC) haben Werkstücke oder Bauteile eine verschleißfestere Oberfläche, während die Höhe der Kernhärte durch die Höhe des Legierungsgehaltes bestimmt wird.

Was ist Einsatzstahl

Warum heißt es Einsatzstahl?

Der Name “Einsatzstahl” leitet sich von dem sogenannten “Einsatzhärten” ab. Dies ist eine spezielle Wärmebehandlung, der diese Stahlsorte unterzogen wird. Durch diesen Prozess vereinigt ein Material gewissermaßen zwei Stahlsorten in einem durch den unterschiedlichen Kohlenstoffgehalt und kann dadurch gleichzeitig eine harte Oberfläche haben und einen zähen Kern behalten.

Welche Gruppen von Einsatzstählen gibt es?

Einsatzstähle sind eine Gruppe von Legierungsstählen, die speziell für den Einsatzhärtungsprozess entwickelt wurden. Sie können in verschiedene Gruppen eingeteilt werden, abhängig von den spezifischen Legierungselementen, die sie enthalten. Die Gruppen von Einsatzstählen sind:

  • Unlegierter Einsatzstahl

  • Chrom- und Chrom-Mangan legierter Einsatzstahl

  • Chrom-Molybdän legierter Einsatzstahl

  • Nickel-Chrom legierter Einsatzstahl

  • Chrom-Nickel-Molybdän legierter Einsatzstahl

Es ist wichtig zu beachten, dass viele Einsatzstähle eine Kombination dieser Legierungselemente enthalten, um eine Reihe von gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Die spezifische Zusammensetzung jedes Stahls hängt von den Anforderungen der Anwendung ab, für die er bestimmt ist.

Was ist Einsatzhärten?

Einsatzhärten ist beim Einsatzstahl die meistgenutzte Wärmebehandlung. Es beschreibt den Vorgang der Oberflächenhärtung (Randschichthärtung), die aus den Wärmebehandlungsverfahren Aufkohlen und Härten, mit anschließendem Anlassen besteht. Durch das Härten und Anlassen erhält man die optimalen Eigenschaften (z.B. hohe Verschleißfestigkeit) von einer harten Randschicht und einem zähen Kern. Bei Temperaturen von 880° – 1050°C erfolgt eine Kohlenstoffanreicherung (Aufkohlen), z.B. mittels Pulver / Granulat, Gas oder Salzbad. Die Kohlenstoffanreicherung erhöht die Härte der Randschicht. Der Kohlenstoff diffundiert in die Werkstückrandzone bis zu einer Tiefe von 0,1 – 2,5 mm. Es können Kohlenstoffgehalte von bis zu 0,8 % erreicht werden. Die Wahl der Temperatur ist hierbei von dem jeweiligen Einsatzstahl abhängig. Der Kohlenstoffgehalt nimmt mit der Eindringtiefe ab.

Was ist der Unterschied zwischen Einsatzstahl und Vergütungsstahl?

Einsatzstahl und Vergütungsstahl werden in einer eigenen Gruppe von Stählen zusammengefasst (DIN 10027). Beide Stahlsorten werden durch eine Wärmebehandlung gehärtet. Der Unterschied liegt in der Art der Härte. Einsatzstahl wird einsatzgehärtet, was bedeutet, dass nur die Oberfläche gehärtet wird, während der Kern zäh bleibt. Vergütungsstahl wird hingegen durchgehärtet, was bedeutet, dass der ganze Stahl gehärtet wird.

Wo wird Einsatzstahl verwendet?

Einsatzstahl hat eine breite Palette von Anwendungen. Oft wird er in der Automobilindustrie, im Maschinenbau und Anlagenbau verwendet. Man nutzt ihn u.a. für den Bau von Gelenkwellen, Kupplungsteilen, Zahnrädern und Bolzen. Ebenso wird Einsatzstahl in der Bauindustrie für die Herstellung von Bauteilen genutzt, die hohen Belastungen standhalten müssen.

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