Bainitgefüge entstehen bei der Wärmebehandlung von kohlenstoffhaltigem Stahl durch isotherme Umwandlung. Sie haben spezielle Eigenschaften, die sich durch hohe Festigkeit, maximale Zähigkeit und geringen Verzug auszeichnen.

Zum Bainitisieren muss ebenso wie beim Härten zunächst auf Austenitisier- oder Härtetemperatur erwärmt werden. Die Anwendung des Bainitisierens setzt die Verwendung von Stählen voraus, die durch Zulegierung eine ausreichend hohe Härtbarkeit und damit eine Umwandlungscharakteristik aufweisen, durch die beim Abkühlen eine Umwandlung des Austenits in Ferrit und/oder Perlit unterdrückt werden kann.

Zum isothermischen Umwandeln ist von der Austenitisiertemperatur rasch auf eine Temperatur unterhalb von ca. 500 °C, jedoch oberhalb der Martensit-Starttemperatur des betreffenden Stahls abzukühlen. Das Abschrecken erfolgt in einem Salzwarmbad. Wir behandeln die Werkstücke üblicherweise im Temperaturbereich zwischen 220° und 400°C. Das Bauteil verweilt im Salzbad bei gleichbleibender Temperatur (isotherm) bis die Gefügeumwandlung von Austenit nach Bainit abgeschlossen ist.

Durch diese isotherme Umwandlung erhält man ein Gefüge, das dem herkömmlichen Vergütungsgefüge sowohl in den Eigenschaften, als auch im Aussehen ähnlich ist. Dabei bildet sich kein Martensit. Je nach Werkstoff dauert die Umwandlung einige Minuten bis einige Stunden. Anschließend wird das Bauteil an der Luft abgekühlt. Ein erneutes Anlassen kann bei diesem Verfahren in der Regel entfallen.

Einsatzbereiche und Vorteile

• Für dünnwandige Bauteile oder legierte Stähle mit hoher Härtbarkeit eignet sich dieses Verfahren  besonders.

• Typische Anwendungsbeispiele sind Sicherheitsgurtbeschläge aus dem Automobilbau, Federn, Nägel und spezielle Messerklingen, aber auch Kurbelwellen aus legiertem Gusseisen.

• Dieses Verfahren hat den Vorteil bestmöglicher Zähigkeit bei hoher Härte. Gleichzeitig minimiert es den Härteverzug.

• Auch eine ADI Wärmebehandlung ist mit dieser Anlagentechnik möglich. Dabei wird Gusseisen mit Kugelgraphit verzugsarm isothermisch vergütet.

Für Stähle mit geringem Kohlenstoffgehalt, die nicht oder nur schlecht zu härten sind, bieten wir ein spezielles Einsatzhärte-Verfahren an. Der Stahl wird beim Einsetzen bzw. Aufkohlen so weit mit Kohlenstoff angereichert, dass ein Härteprozess möglich wird. Das Einsetzen erfolgt in modernen Kammer-, Durchstoß- oder Durchlaufofenanlagen in einer Gasatmosphäre. Die Bauteile können danach wahlweise in Wasser, Öl oder Salz abgeschreckt werden. Für vollmartensitische Gefügeausbildungen besteht die Möglichkeit, das Tiefkühlen im Prozessablauf zu integrieren.

Die SHU bietet zwei Arten des Einsatzhärtens

• Einsatzhärten: Beim Einsatzhärten wird die Randschicht des Werkstücks  mit Kohlenstoff angereichert, um die erforderliche Härte zu erreichen.
• Carbonitrieren: Beim Carbonitrieren wird zusätzlich zum Kohlenstoff
  noch ein gewisser Anteil Stickstoff in die Oberfläche
  des Werkstücks eindiffundiert.

Der Ablauf

Ziel des Einsatzhärtens ist eine harte Oberfläche des Werkstoffes bei gleichzeitig zähem Kern. Durch Aufkohlen, Härten und Anlassen erhält der Stahl die gewünschten verschleißfesten Eigenschaften. Dabei wird die Randschicht des Werkstückes mit Kohlenstoff angereichert. Durch die Diffusion des Kohlenstoffs von der Oberfläche in das Bauteil wird randnah ein spezifisches Kohlenstoffprofil erreicht. Im Anschluss an die Aufkohlung erzielen wir durch Härten und Anlassen die gewünschte Randhärte und Einsatzhärtungstiefe. Das Abschrecken erfolgt wahlweise in Wasser, Öl oder Salz.

Die SHU bietet folgende Verfahren an:

• Normalglühen
  Zur Beseitigung von Gefüge-Ungleichmäßigkeiten
• Weichglühen
  Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit
• GKZ-Glühen
  Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit
• Spannungsarmglühen
  Zur Verminderung von Spannungen

Im Bereich der industriellen Reinigung setzen wir sowohl vor als auch nach der Wärmebehandlung hochwertigste Reinigungstechnologie ein. Hierbei verfügen wir über verschiedene Waschmedien von alkalisch über alkoholisch bis zur chemischen Reinigung je nach Anwendungsfall und Bauteilanforderung. Unsere Reinigungsanlagen arbeiten sowohl im Durchlaufprinzip mit Schüttgut als auch im Kammerprinzip mit Setz- bzw. Gestellware.

Beim Induktionshärten wird durch einen hochfrequenten Wirbelstrom eine induktive Erwärmung in der Außenschicht des Werkstückes erzeugt. Dies geschieht durch eine Induktionsschleife aus Kupferrohr, dem sogenannten Induktor. Mit Hilfe einer Brause wird das Werkstück unmittelbar nach dem Vorgang abgeschreckt. Zur gezielten Randschichthärtung stehen uns Hochfrequenz-Induktionsanlagen zur Verfügung. Hiermit lassen sich differenzierte Bauteilbereiche härten, während andere für die weitere Bearbeitung ungehärtet bleiben.

Induktionsverfahren für partielles Anlassen
Wie beim Härten kann auch hier nur ein bestimmter Bauteilbereich, zum Beispiel ein Gewinde, bearbeitet werden.

Einsatzbereiche und  Vorteile

• Stahl, der sich durch örtliches Erwärmen und Abschrecken in der Randzone härten lässt.
• Bei Werkstoffen mit ausreichender Härtbarkeit ist keine Aufkohlung erforderlich.
• Beispiele: C45, 42CroMo4, 58Cr4

Das martensitische Vergüten / Härten von Stahl erfolgt in der Regel in drei Stufen:

• Austenitisieren
• Abschrecken
• Anlassen

Bei diesem Härteverfahren erzielt man bei hohen Temperaturen ein feinkörniges Gefüge von hoher Festigkeit und Zähigkeit.

• Spezielle Abschreckverfahren Welches Abschreckverfahren für Werkstoffe am besten geeignet ist, legen wir in gemeinsamen Absprachen mit unseren Kunden fest. Durch Eintauchen in das jeweilige Abschreckmedium erfolgt ein rascher Wärmeentzug. Spezielle Härteöle wirken hierbei milder als Wasser, geschmolzene Salzbäder wiederum noch milder als Öle.
• Computergesteuerte Anlagen In unseren Kammer-, Durchstoß- und Durchlaufofenanlagen wird der Stahl in einer Kombination aus Härten und Anlassen wärmebehandelt. Das Material wird dabei mit einer hohen Festigkeit versehen, ohne dass es eine gewisse Zähigkeit verliert. Gerade bei Werkstücken, die dynamisch belastet werden, ist dieses Verfahren sinnvoll. Da alle Anlagen computergesteuert sind, kann jeder Fertigungsparameter des gesamten Vergütungsablaufes dokumentiert werden. Durch entsprechende Anlagenkonzeptionen kann auch in den Durchlauföfen mit hohen Anlasstemperaturen vergütet werden. Verschiedene Abschreckmedien ermöglichen sowohl martensitische, als auch bainitische Gefügeausbildungen.

Dieses Verfahren mit anschließender Hochdruckabschreckung wird gerne eingesetzt, wenn eine möglichst geringe Randoxidation, geringer Verzug oder hohe Sauberkeit der Bauteile gewünscht ist. Auch das Einsatzhärten von langen, dünnen Bohrungen kann hier prozesssicher durchgeführt werden.

Bei diesem Härteverfahren wird der gesamten Atmosphäre im Ofen z. B. Stickstoff, Ammoniak und Kohlendioxid zugeführt. Dabei entstehen an der Randschicht Nitride, die besonders wirksam in der Härtebildung sind. Das Bauteil muss bei diesem Verfahren nicht abgeschreckt werden.

Ihre Werkstoffe erhalten durch das Nitrieren eine verbesserte Korrosionsresistenz, die sich durch spezielle Zusatzverfahren sogar noch steigern lässt. Unsere Nitrieranlagen eignen sich sowohl für die klassischen Langzeitnitrierverfahren, als auch zum Nitrocarburieren.

Verfahren für anspruchsvolle Bauteile

• Für verzugsempfindliche Werkstoffe und/oder Bauteile
• Bei harter Oberfläche
• Bei extrem verschleißfester Oberfläche
• Bei zähem Kern

Neben dem Härten von Schnellarbeitsstählen führen wir für Sie gern spezielle Glühverfahren durch. Bearbeitungstemperaturen bis 1.300°C sind möglich.