Niederdruckaufkohlen
Doppelhärten ist eine leistungsstarke Wärmebehandlung für Stahl, die eingesetzt wird
Beim Niederdruckaufkohlen (LPC - Low Pressure Carburizing) handelt es sich um ein Gasaufkohlungsverfahren, das in speziellen Vakuumöfen bei Drücken deutlich unter dem Normaldruck von 1 bar durchgeführt wird. Typische Prozessdrücke liegen zwischen 5 und 10 Millibar, die Temperaturenerreichen bis zu 1100 °C. Das Ziel des Verfahrens ist es, den Kohlenstoffgehalt in der Randzone von Stahlbauteilen gezielt zu erhöhen, um eine harte, verschleißfeste Oberfläche bei gleichzeitig zähem Kern zu erzeugen.
Im Gegensatz zum klassischen Gasaufkohlen kann im Vakuum kein konstanter Kohlenstoffpegel eingestellt werden. Die Prozessführung erfolgt daher über einen Wechsel aus Aufkohlungs- und Diffusionsphasen, die auch als Puls-Pause-Zyklen bezeichnet werden.
In der Aufkohlungsphase wird ein Kohlenwasserstoffgas, meist Acetylen, in den Ofen eingeleitet. Der Kohlenstoff wird an der Bauteiloberfläche aufgenommen, bis die Sättigungsgrenze erreicht ist. Anschließend folgt eine Diffusionspause, in der die Gaszufuhr unterbrochen wird. In dieser Zeit diffundiert der Kohlenstoff von der Oberfläche in das Innere des Bauteils. Durch die wiederholte Abfolge dieser Schritte lässt sich die gewünschte Aufkohlungstiefe sehr präzise einstellen.
Behandelt werden vor allem Einsatzstähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (unter 0,25 %). Unlegierte Stähle wie C15 eignen sich für einfachere Bauteile. Legierte Einsatzstähle wie 16MnCr5, 20MnCr5 oder 18CrNiMo7-6 werden bevorzugt, da Legierungselemente wie Chrom, Nickel oder Molybdän die Einhärtbarkeit erhöhen und eine hohe Kernfestigkeit ermöglichen.
Nach dem Aufkohlen erfolgt das Härten, meist durch Hochdruck-Gasabschreckung mit Stickstoff, Helium oder speziellen Gasgemischen. Im Vergleich zu Öl ist dieses Verfahren sauber, reduziert den Bauteilverzug und sorgt für eine gleichmäßigere Abkühlung. Die daraus entstehenden Vorteile liegen in einer homogenen Härte und Gefüge Ausbildung, gut steuerbaren Randschichttiefen und einer hohen Wiederholgenauigkeit. Eine Randoxidation findet bei diesem Verfahren nicht statt, was durch die absolute Sauerstofffreiheit während des Prozesses gewährleistet ist.