Crystec Technology Trading GmbH

Beim Glühen wird das Werkstück auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und anschließend langsam abgekühlt. Hiermit können verschiedene Ziele verfolgt werden:
Beim Grobkornglühen soll die Größe der einzelnen Kristallite erhöht werden. Damit erniedrigt sich die Festigkeit und Zähigkeit des Materials, was bei bestimmten spanabhebenden Bearbeitungsmethoden gewünscht wird.
Spannungsarmglühen findet bei relativ niedrigen Temperaturen zwischen 480°C und 680°C statt und bewirkt, dass Eigenspannungen des Werkstücks beseitig werden, die durch mechanische Verformung oder Bearbeitung eingebracht wurden. Ansonsten sollen die Stahleigenschaften möglichst nicht verändert werden.
Diffusionsglühen dauert bis zu 2 Tage lang, findet bei recht hohen Temperaturen zwischen 1050°C und 1300°C statt und soll für eine gleichmäßige Verteilung von Fremdatomen im Metallgitter sorgen. Die Abkühlgeschwindigkeit bestimmt die Ausbildung der Phasen und somit die Stahleigenschaften.
Unter Rekristallisationsglühen versteht man die Wiederherstellung von Kristallitformen wie sie vor einer Kaltverformung vorgelegen haben. Hierzu wird das Werkstück auf Temperaturen knapp oberhalb der Rekristallationstemperatur gewöhnlich zwischen 550°C und 700°C aufgeheizt. Die Rekristallationstemperatur hängt von Material und Verformungsgrad ab.
Das Normalglühen von Stählen ist eines der wichtigsten Wärmebehandlungsverfahren. Es zielt auf die Bildung eines feinkörnigen Gefüges von Kristalliten, die gleichmäßig über das Werkstück verteilt sind, ab. Bei Stählen mit höherem Kohlenstoffgehalt liegt die Glühtemperatur knapp unter 800°C; bei Stählen mit geringem Kohlenstoffgehalt steigt die Temperatur für das Normalglühen bis auf 950°C.
Beim Weichglühen von Stahl werden vorhandene Ausscheidungen von Zementit oder Perlit reduziert um die Härte und Festigkeit des Stahls zu reduzieren und die Verformung zu erleichtern. Typische Temperaturen hierfür sind 680°C - 780°C.
JTEKT bietet für alle Glühverfahren kontinuierliche und diskontinuierliche Öfen an, sowohl für den Betrieb unter atmosphärischen Bedingungen sowie im Vakuumofen.

Beim Härten von unlegiertem Stahl in Abschrecköfen wird das Werkstück zunächst auf eine Temperatur zwischen 800°C und 900°C erwärmt, solange dass im Falle von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt reiner Austenit vorliegt. Bei legierten Stählen kann die nötige Temperatur deutlich abweichen.
Um Korrosion zu Verhindern kann im Ofen exothermes Gas eingesetzt werden. Exothermes Gas wird ebenfalls in einem entsprechenden Gasgenerator aus Kohlenwasserstoffen erzeugt und enthält neben CO, H₂ und N₂ auch CO₂ und H₂O.

Nach der Temperung wird der Stahl so schnell abgekühlt bzw. abgeschreckt, dass ein Wechsel der Kohlenstoffatome auf günstige Gitterplätze nicht stattfinden kann, weil die Diffusionsgeschwindigkeit der Kohlenstoffatome bei niedrigen Temperaturen zu gering wird um einen Wechsel der Zwischengitterplätze zu ermöglichen.
Das Eisengitter ändert bei weiter sinkender Temperatur aber dennoch die Gitterstruktur und es entsteht der sogenannte Martensit oder martensitischer Stahl. Aufgrund von Gitterdefekten und -verspannungen ist Martensit sehr hart und fest, aber auch wenig verformbar und spröde.
Bei dicken Werkstücken sind entsprechend hohe Abkühlraten nötig um das ganze Werkstück vollständig zu härten. In der Praxis werden die Teile in ein Ölbad oder Wasserbad verbracht. Am effektivsten ist die Abschreckung mit Wasser aufgrund dessen hoher Wärmeleitfähigkeit. Beim Eintauchen des Werkstücks bildet sich jedoch zunächst eine schlecht leitende Dampfschicht auf der Oberfläche des Werkstücks (Leidenfrostsches Phänomen). Es muss darauf geachtet werden, dass das Werkstück so eingetaucht wird, dass gleichmäßiger Flüssigkeitskontakt über das gesamte Teil sichergestellt ist. Alternativ können auch wässrige Polymerlösungen für das Abschreckbad eingesetzt werden.
Die Aufheizung der Werkstücke kann entweder in einem Kettentransportofen oder Rollentransportofen stattfinden, an dessen Ende die Teile in das Abschreckbad fallen oder rutschen oder aber auch in einem Haubenofen, der von unten beladen wird und aus dem große Teile rasch ausgefahren werden können.

Auch Vakuumöfen werden für Abschreckprozesse und für das Härten eingesetzt. Der Unterdruck verhindert die Oxidation bzw. das Anlaufen der Oberfläche der Werkstücke.

Nach dem Abschrecken bzw. Härten in Öl oder Emulsionen ist eine Wäsche der Werkstücke nötig, bevor diese im Anlassofen weiterbehandelt werden können. Von JTEKT sind hierfür einzelne Waschmaschinen verfügbar; es können aber auch Waschvorgänge in einen Härteofen integriert werden. Die Schritte Aufheizen, Abschrecken, Waschen und Anlassen können dann in einer einzigen Anlage durchgeführt werden.

Im Gegensatz zur klassischen Härtung durch Abschrecken und Anlassen, bei der das gesamte Werkstück durchgehärtet wird, bietet die moderne Wärmebehandlung auch die Möglichkeit einer gezielten Oberflächenhärtung. Dabei wird eine extrem verschleißfeste, harte Randschicht mit einem zähen, elastischen Kern kombiniert. Die ist ideal für Bauteile, die hohe Oberflächenbelastungen aushalten müssen, ohne ihre Formstabilität zu verlieren. Für diese Anforderungen stehen verschiedene, präzise steuerbare Härteverfahren zur Verfügung.

Aufkohlen bzw. Einsatzhärten

Das Verfahren der Härtung durch Aufkohlung eignet sich besonders für kohlenstoffarme Stähle. Während des Prozesses wird das Werkstück in einem kohlenstoffreichen, endothermen Prozessgas bei hohen Temperaturen getempert. Dieses Gas wird in einem Gasreaktor aus Metan, Ethan oder Propan erzeugt und besteht überwiegend aus Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff und Stickstoff.

Der Stahl wird im Aufkohl- bzw. Einsatzhärteofen auf Temperaturen zwischen 900°C und 1000°C erwärmt. In dieser Umgebung diffundiert Kohlenstoff aus dem Prozessgas in die Oberfläche des Stahls und reichert diese bis auf etwa 1 mm Tiefe an – nahe der Löslichkeitsgrenze des Austenits. Dadurch entsteht eine optimal vorbereitete Schicht für die anschließende Abschreck- und Anlassbehandlung.

Zum Einsatz kommen unter anderem JTEKT-Öfen des Typs KCF, die für ihre hohe Temperaturkonstanz, Energieeffizienz und Prozesssicherheit bekannt sind. Der Aufkohlprozess kann sowohl in kontinuierlichen Anlagen als auch in diskontinuierlichen Systemen durchgeführt werden, je nach Produktionsvolumen und Werkstückgeometrie.

Vielseitige Ofentechnologien für jede Anforderung

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  Kontinuierlicher Durchstoßofen mit Keramikrollentransport
  Besonders geeignet für empfindliche oder präzisionskritische Bauteile. Keramikrollen sorgen für dimensionsstabile, saubere und temperaturbeständige Führung.
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  Kontinuierlicher Kettenzugofen zur Aufkohlung von Stahl
  Ideal für hohe Stückzahlen und gleichmäßige Qualität. Der stetige Materialfluss ermöglicht reproduzierbare Ergebnisse bei minimalen Stillstandszeiten.
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  Kontinuierlicher Drehrohrofen für die Aufkohlung von Stahl
  Besonders geeignet für Schüttgut oder kleinere Werkstücke. Der rotierende Ofen ermöglicht eine gleichmäßige Behandlung aller Teile und lässt sich bei Bedarf um Abschreck-, Wasch- und Anlassmodule erweitern.

Das Carbonitrieren (oder Carbonitridieren) ist ein hochpräzises thermochemisches Verfahren zur Erzeugung widerstandsfähiger, verschleißfester Randschichten. Im Gegensatz zum reinen Aufkohlen wird dem Werkstück während des Aufheizens in der Gasphase nicht nur Kohlenstoff, sondern gleichzeitig Stickstoff angeboten. Dieser Stickstoff wird typischerweise in Form von Ammoniak (NH₃) zugeführt und führt zu einer gezielten Bildung von Nitriden im oberflächennahen Bereich.

Bei niedrigeren Prozesstemperaturen im Bereich von 650-770°C diffundiert der Stickstoff effizient in den Stahl ein. Nach dem Abschrecken entsteht oberhalb der stickstoffhaltigen Martensitzone eine dünne, aber äußerst harte Schicht aus Nitriden und Carbiden. Wird hingegen bei höheren Temperaturen von 770-930°C carbonitriert, bildet sich diese besondere Randschicht nicht, da Kohlenstoff in diesem Temperaturfenster deutlich schneller diffundiert. Der Stickstoff stabilisiert zudem die Austenitphase und ermöglicht so eine sanftere Abschreckung bei gleichzeitig stark erhöhter Oberflächenhärte.

Im Vergleich zum Einsatzhärten ist die gehärtete Schicht beim Carbonitrieren zwar dünner, bietet jedoch eine äußerst wirtschaftliche Lösung für Bauteile, die hohe Verschleißfestigkeit bei geringeren Eindringtiefen benötigen. Wie beim Aufkohlprozess folgen dem Gasphasenschritt das Abschrecken und Anlassen, um optimale Eigenschaften hinsichtlich Härte, Gefüge und Maßhaltigkeit zu erzielen.

Präzise Ofentechnologie für Carbonitrierprozesse

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  Karbonitrierofen bzw. Karbonitridierofen
  Ideal für Standardprozesse im Bereich zwischen 650°C und 930°C. Perfekt geeignet für seriennahe, gleichbleibend hochwertige Produktion mit definierten Schichttiefen und kurzen Taktzeiten.
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  Flammenloser Karbonitrierofen bzw. Karbonitridierofen mit Vakuumabschreckbad
  Die Premiumlösung für anspruchsvollste Anforderungen. Durch den flammenlosen Betrieb entsteht eine äußerst saubere, homogene Prozessatmosphäre. Die ist ideal für präzisionskritische Bauteile. Das integrierte Vakuumabschreckbad sorgt für eine besonders kontrollierte, oxidationsfreie Abschreckung und hervorragende Bauteilqualität.

Das Nitrieren bzw. Nitridieren zählt zu den effektivsten Verfahren der Oberflächenhärtung, wenn es um höchste Maßhaltigkeit, geringe Verzugsneigung und extreme Oberflächenhärte geht. Im Nitrierofen bzw. Nitridierofen diffundiert Stickstoff bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von 500 bis 550°C in die Randschicht des Stahls ein. Als Stickstoffquelle dient Ammoniak (NH₃), dessen Zersetzung den aktiven Stickstoff freisetzt. Dieser wandert in die Zwischengitterplätze des Stahls und verursacht eine Verspannung des Metallgitters, was die Grundlage für die charakteristische Härtesteigerung, ganz ohne Abschreckvorgang oder Martensitbildung, bildet. Während des kontrollierten Abkühlens scheiden sich teilweise Nitride aus

Beim Nitrocarburieren wird neben Stickstoff auch Kohlenstoff in Form von Kohlenmonoxid oder Kohlenwasserstoffen eingebracht. Da seine Löslichkeit im bereits stickstoffangereicherten Stahl gering ist, verbleibt der Kohlenstoff hauptsächlich in unmittelbarer Randnähe. Beim Abkühlen entstehen dort hochfeste Carbonitride. Zudem ist die Prozessdauer beim Nitrocarburieren deutlich kürzer als beim klassischen Nitrieren was besonders in der Serienfertigung einen wirtschaftlicher Vorteil bietet.

Nitrierte und nitrocarburierte Stähle zeichnen sich durch eine sehr harte, gleitfähige und korrosionsbeständige Oberflächenschicht aus. Diese ist dünn und bietet hervorragende Reibungseigenschaften sowie eine stark verbesserte Polierbarkeit. Zwar ist sie weniger verschleißfest und vergleichsweise spröde, doch für viele Anwendungen, etwa im Maschinenbau, in der Automobiltechnik oder bei hochpräzisen Werkzeugen, bietet sie ein optimales Verhältnis aus Performance, Kosten und Prozesssicherheit.

Moderne Ofentechnik für Nitrier- und Nitrocarburierprozesse

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  Nitrierofen bzw. Haubenofen
  Die klassische Lösung für gleichmäßige Stickstoffeinbringung und hervorragende Temperaturstabilität. Besonders geeignet für präzise geführte Nitrier- und Nitrocarburierprozesse mit hohen
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  Zweistufiger Nitrierofen
  Ideal für anspruchsvolle Bauteilgeometrien und optimierte Prozesszyklen. Durch zweistufige Atmosphären- und Temperaturführung lassen sich besonders gleichmäßige Randzonen, reduzierte Prozesszeiten und hochwertige Oberflächenresultate erzielen.