Einsatzstähle
16MnCr5 & Co.: weicher Kern, harte Schale
AI generated Einsatzstähle haben einen niedrigen Kohlenstoffgehalt und werden erst nach der Formgebung aufgekohlt und gehärtet. So entsteht ein zäher Kern mit verschleißfester Oberfläche – ideal für Zahnräder und Wellen. Beim Schweißen zählt der Zustand: weich gut schweißbar, gehärtet riskant.
Einsatzstähle lösen ein klassisches Problem: Ein Zahnrad soll außen hart und verschleißfest sein, innen aber zäh, damit es unter Schlag nicht bricht. Der Trick heißt . Der Stahl startet mit wenig Kohlenstoff (0,1–0,25 %) – weich und zäh. Nach der Formgebung wird die Oberfläche im Kohlenstoff abgebenden Ofen „aufgekohlt“: Kohlenstoff diffundiert in die Randschicht. Danach wird – der kohlenstoffreiche Rand wird glashart, der kohlenstoffarme Kern bleibt zäh.
Die typischen Vertreter: , und . Das Chrom und Mangan verbessern die , Nickel zusätzlich die Zähigkeit. Gemessen wird das Ergebnis über die – die Tiefe, bis zu der die harte Schicht reicht. Das ganze Verfahren nennt man , die gehärtete Oberfläche entsteht durch .
Für dich als Schweißer ist entscheidend, in welchem Zustand der Stahl vorliegt. Im weichen Ausgangszustand (unbehandelt) schweißt sich ein fast so unkompliziert wie ein Baustahl – der niedrige Kohlenstoffgehalt macht ihn gut schweißbar. Ganz anders, wenn das Bauteil bereits einsatzgehärtet ist: Die harte Randschicht mit ihrem hohen Rand-Kohlenstoffgehalt bildet beim Schweißen spröden und reißt. Die Schweißnaht zerstört außerdem die aufgekohlte Schicht unwiederbringlich.
Die Regel lautet deshalb: Einsatzgehärtete Teile möglichst nicht schweißen. Muss es sein, dann nur mit , passendem Zusatz und der Erkenntnis, dass die gehärtete Schicht an der Naht verloren geht. Nach dem Schweißen muss das Bauteil neu und gehärtet werden, wenn es seine Verschleißfestigkeit zurückbekommen soll.