Ein Meinungsaustausch mit Achim und die immer wieder auftauchende Frage nach dem richtigen Härtemedium veranlasst mich, hier einige Grundfragen kurz und für die Klingenhärtung praxisnah darzustellen.
Grundsätzlich unterscheidet man Wasserhärter, Ölhärter und Lufthärter.
Da es bei der Abschreckhärtung darauf ankommt, den im Austenit auf Zwischengitterplätzen gelösten Kohlenstoff sozusagen dort gefangenzusetzen, damit er das Gitter verspannt und die Härtung bewirkt, kommt es darauf an, das Gefüge so abzukühlen, daß er es eben nicht verlassen und sich mit Eisenatomen( oder sonstigen Legierungsatomen) verbinden und in Karbidform ausscheiden kann.
Dabei gilt der Grundsatz, daß legierungsarme oder gar völlig reine Stähle sehr umwandlungsfreudig sind, dem Kohlenstoff also ein Entweichen aus dem Gitter schnell ermöglichen.
Dabei ist die Beweglichkeit des Kohlenstoffs nicht bei allen Temperaturen unter AC 1 gleich.
Für eine gelungene Härtung genügt es, die sogenannte Perlitnase zu vermeiden. Das kann man sich an den ZTU-Schaubildern anschauen und verdeutlichen.
Das Abkühlungsvermögen der einzelnen Medien von ruhender Luft bis zu kaltem Salzwasser ist sehr genau erforscht. Eine ausführliche Zusammenstellung findet sich etwa bei "Wärmebehandlung der Bau- und Werkzeugstähle" Herausgeber Hanns Benninghoff, aber auch bei Haufe, "Werkzeugstähle und ihre Wärmebehandlung".
Entscheidend für dei Abschreckwirkung ist aber nicht nur das Abschreckmittel, sondern logischerweise auch die Masse des abzuschreckenden Gegenstands. Man kann sich sehr leicht vorstellen, daß die Kühlungswirkung des Abschreckmittels an der Oberfläche wirkt während von innen aus einem dicken und heißen Werkstück Hitze nachfließt.
Ich will es hier bei diesen kurzen theoretischen Betrachtungen belassen, bei Bedarf kann das vertieft werden.
Was ergibt sich daraus für die Härtung von Messerklingen ?
Auch hier kann man sich grundsätzlich auf die Angaben in der Literatur verlassen- der Stahlschlüssel gibt verläßlich Auskunft.
Am einfachsten ist es bei den hochlegierten, als Lufthärter bezeichneten Stählen. Ein Stahl, der nach den Angaben in den Härtevorschriften bei 25 mm vierkant in Luft härtet, braucht keine schärfere Abschreckung, schon gar nicht in den kleinen Maßen und Massen einer Messerklinge. Hier ist eher das verläßliche und schonende Aufwärmen auf die hohen Härtetemperaturen ein Problem, weshalb man das Härten dieser Stähle grundsätzlich dem Fachmann mit geeigneten Einrichtungen überlassen sollte.
Ähnlich einfach ist es bei den leicht legierten Stählen, für die Ölhärtung empfohlen wird. Da sie so ausgelegt sind, daß sie bei Ölhärtung die volle Härte erreichen, die ihre Zusammensetzung ermöglicht, macht es weing Sinn, sie schärfer abzuschrecken.
Es bleiben die Wasserhärter.
Dabei handelt es sich um legierungsarme oder reine Stähle mit hohem Umwandlungsvermögen.
Grundsätzlich genügt auch bei ihnen Ölhärtung, um die gewünschte Härte zu erreichen. Es kommt ja nicht auf das Abschreckmedium als solches an, sondern darum, wie schnell das Werkstück abkühlt und insbesondere, ob es an der Perlitnase ohne Umwandlung vorbeikommt.
Eine sehr dünne Folie würde beispielsweise schon im Luftstrom schnell genug kalt, um zu härten, ein Amboß vom 200 Kg braucht eben länger.
Von diesem Grundsatz gibt es Ausnahmen: Ultrareine Stähle sind so umwandlungsfreudig, daß sie im entscheidenden Temperaturbereich mit Abkühlungsgeschwindigkeiten von bis zu 1.000 Grad/sec abgekühlt werden müssen, um zu härten, wie es bei aufgekohltem Karbonyleisen festgestellt worden ist.
In einer Zeit, als man sich noch bemühte, besonders reine C-Stähle herzustellen, gelang das gelegentlich so gut, daß diese Stähle selbst in Wasser nicht gleichmäßig hart wurden, sondern weiche Flecken behielten. Sie mußten in Salzwasser oder besser -wegen des Korrosionsverhaltens- in Wasser mit 5-10 % Ätznatron gehärtet werden.
Dadurch brach die Dampfhaut früher zusammen und die Abschreckwirkung war erheblich stärker.
Bei solchen ultrareinen Stählen, zu denen auch die meisten im Rennfeuer erzeugten Stähle gehören, geht es ohne Wasser nicht.
Auch bei "normalen "Wasserhärtern, etwa den Kohlenstoffstählen der ersten Qualitätsstufe, ist Wasserhärtung unbedenklich, wenn auch meist nicht nötig.
Das mal so als grober Überblick.
Die Spezialhärteverfahren wie Warmbadhärtung, gebrochene Härtung, unterbrochene Härtung, Salzbadhärtung, Härtung in Metallbädern lasse ich jetzt mal beiseite. In ihrer Wirkungsweise liegen sie stark vereinfacht zwischen der Wasser- und Ölhärtung und bezwecken eine sichere Härtung mit Verminderung der Rißgefahr.
Ein kurzes Wort noch zur Frage, warum man nicht schärfer abschrecken sollte als nötig:
a) Es bringt keinen Zugewinn an Härte-
Daran hatte man geglaubt, als man den Härtevorgang noch für ein gewaltsames Zusammenpressen des Gefüges hielt, nach der Vorstellung: Körper ziehen sich bei Abkühlung zusammen, also ist das auch bei Stahl so und deshalb wird er durch das Zusammenziehen hart. Alte Härteanleitungen empfehlen deshalb, feine Schneiden in kaltem Quecksilber zu härten-Zur Nachahmung nicht empfohlen.
b) durch zu scharfe Abschreckung erhöht sich die Rißgefahr bis zur Sicherheit, daß Risse auftreten.
Freundliche Grüße
U. Gerfin
Grundsätzlich unterscheidet man Wasserhärter, Ölhärter und Lufthärter.
Da es bei der Abschreckhärtung darauf ankommt, den im Austenit auf Zwischengitterplätzen gelösten Kohlenstoff sozusagen dort gefangenzusetzen, damit er das Gitter verspannt und die Härtung bewirkt, kommt es darauf an, das Gefüge so abzukühlen, daß er es eben nicht verlassen und sich mit Eisenatomen( oder sonstigen Legierungsatomen) verbinden und in Karbidform ausscheiden kann.
Dabei gilt der Grundsatz, daß legierungsarme oder gar völlig reine Stähle sehr umwandlungsfreudig sind, dem Kohlenstoff also ein Entweichen aus dem Gitter schnell ermöglichen.
Dabei ist die Beweglichkeit des Kohlenstoffs nicht bei allen Temperaturen unter AC 1 gleich.
Für eine gelungene Härtung genügt es, die sogenannte Perlitnase zu vermeiden. Das kann man sich an den ZTU-Schaubildern anschauen und verdeutlichen.
Das Abkühlungsvermögen der einzelnen Medien von ruhender Luft bis zu kaltem Salzwasser ist sehr genau erforscht. Eine ausführliche Zusammenstellung findet sich etwa bei "Wärmebehandlung der Bau- und Werkzeugstähle" Herausgeber Hanns Benninghoff, aber auch bei Haufe, "Werkzeugstähle und ihre Wärmebehandlung".
Entscheidend für dei Abschreckwirkung ist aber nicht nur das Abschreckmittel, sondern logischerweise auch die Masse des abzuschreckenden Gegenstands. Man kann sich sehr leicht vorstellen, daß die Kühlungswirkung des Abschreckmittels an der Oberfläche wirkt während von innen aus einem dicken und heißen Werkstück Hitze nachfließt.
Ich will es hier bei diesen kurzen theoretischen Betrachtungen belassen, bei Bedarf kann das vertieft werden.
Was ergibt sich daraus für die Härtung von Messerklingen ?
Auch hier kann man sich grundsätzlich auf die Angaben in der Literatur verlassen- der Stahlschlüssel gibt verläßlich Auskunft.
Am einfachsten ist es bei den hochlegierten, als Lufthärter bezeichneten Stählen. Ein Stahl, der nach den Angaben in den Härtevorschriften bei 25 mm vierkant in Luft härtet, braucht keine schärfere Abschreckung, schon gar nicht in den kleinen Maßen und Massen einer Messerklinge. Hier ist eher das verläßliche und schonende Aufwärmen auf die hohen Härtetemperaturen ein Problem, weshalb man das Härten dieser Stähle grundsätzlich dem Fachmann mit geeigneten Einrichtungen überlassen sollte.
Ähnlich einfach ist es bei den leicht legierten Stählen, für die Ölhärtung empfohlen wird. Da sie so ausgelegt sind, daß sie bei Ölhärtung die volle Härte erreichen, die ihre Zusammensetzung ermöglicht, macht es weing Sinn, sie schärfer abzuschrecken.
Es bleiben die Wasserhärter.
Dabei handelt es sich um legierungsarme oder reine Stähle mit hohem Umwandlungsvermögen.
Grundsätzlich genügt auch bei ihnen Ölhärtung, um die gewünschte Härte zu erreichen. Es kommt ja nicht auf das Abschreckmedium als solches an, sondern darum, wie schnell das Werkstück abkühlt und insbesondere, ob es an der Perlitnase ohne Umwandlung vorbeikommt.
Eine sehr dünne Folie würde beispielsweise schon im Luftstrom schnell genug kalt, um zu härten, ein Amboß vom 200 Kg braucht eben länger.
Von diesem Grundsatz gibt es Ausnahmen: Ultrareine Stähle sind so umwandlungsfreudig, daß sie im entscheidenden Temperaturbereich mit Abkühlungsgeschwindigkeiten von bis zu 1.000 Grad/sec abgekühlt werden müssen, um zu härten, wie es bei aufgekohltem Karbonyleisen festgestellt worden ist.
In einer Zeit, als man sich noch bemühte, besonders reine C-Stähle herzustellen, gelang das gelegentlich so gut, daß diese Stähle selbst in Wasser nicht gleichmäßig hart wurden, sondern weiche Flecken behielten. Sie mußten in Salzwasser oder besser -wegen des Korrosionsverhaltens- in Wasser mit 5-10 % Ätznatron gehärtet werden.
Dadurch brach die Dampfhaut früher zusammen und die Abschreckwirkung war erheblich stärker.
Bei solchen ultrareinen Stählen, zu denen auch die meisten im Rennfeuer erzeugten Stähle gehören, geht es ohne Wasser nicht.
Auch bei "normalen "Wasserhärtern, etwa den Kohlenstoffstählen der ersten Qualitätsstufe, ist Wasserhärtung unbedenklich, wenn auch meist nicht nötig.
Das mal so als grober Überblick.
Die Spezialhärteverfahren wie Warmbadhärtung, gebrochene Härtung, unterbrochene Härtung, Salzbadhärtung, Härtung in Metallbädern lasse ich jetzt mal beiseite. In ihrer Wirkungsweise liegen sie stark vereinfacht zwischen der Wasser- und Ölhärtung und bezwecken eine sichere Härtung mit Verminderung der Rißgefahr.
Ein kurzes Wort noch zur Frage, warum man nicht schärfer abschrecken sollte als nötig:
a) Es bringt keinen Zugewinn an Härte-
Daran hatte man geglaubt, als man den Härtevorgang noch für ein gewaltsames Zusammenpressen des Gefüges hielt, nach der Vorstellung: Körper ziehen sich bei Abkühlung zusammen, also ist das auch bei Stahl so und deshalb wird er durch das Zusammenziehen hart. Alte Härteanleitungen empfehlen deshalb, feine Schneiden in kaltem Quecksilber zu härten-Zur Nachahmung nicht empfohlen.
b) durch zu scharfe Abschreckung erhöht sich die Rißgefahr bis zur Sicherheit, daß Risse auftreten.
Freundliche Grüße
U. Gerfin
