Weichglühen
Das Weichglühen erfolgt bei einer Temperatur dicht unterhalb Ac1*, mitunter auch über Ac1 oder durch Pendeln um Ac1, mit nachfolgendem langsamen Abkühlen zum Erzielen eines weichen Zustandes (DIN 17022 Teil 1-5). Durch diese Wärmebehandlung werden die Zementitlamellen des Perlits in eine kugelige Form - den sogenannten körnigen Zementit umgewandelt. Diese Art des Gefüges ergibt für Stähle mit C-Gehalt von mehr als ca. 0,5% die günstige Bearbeitbarkeit. Für jede Art der Kaltverformung z.B. durch Stauchen, Ziehen, oder Kaltfließpressen, ist der körnige Zementit der Zustand bester Verformbarkeit.

In der Praxis wird auf die vorgeschriebene Glühtemperatur erwärmt, einige Zeit gehalten und dann langsam im Ofen bis ca. 600°C und dann an Luft abgekühlt. Ein besonders gleichmäßiges Glühgefüge mit feinverteiltem körnigem Zementit kann durch Härten mit nachfolgendem Weichglühung erreicht werden.


Normalglühen
Beim Normalglühen wird auf eine Temperatur erwärmt, die oberhalb (ca.20 bis 50°C) des oberen Umwandlungspunktes Ac3*), bei übereutektoiden Stählen oberhalb Ac1 liegt, anschließend an ruhender Luft abgekühlt. Es wird angewendet, um ein gleichmäßig feinkörniges Gefüge zu erhalten.

Bei untereutektoiden Stählen besteht das Gefüge aus Perlit und Ferrit, bei übereutektoiden Stählen aus Perlit und Zementit. Die Kornverfeinerung beruht auf dem zweimaligen Durchlaufen der a-g - Umwandlung *) beim Erwärmen und Abkühlen. Je höher die Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit ist, um so feinkörniger wird das Gefüge, vorausgesetzt, dass die Umwandlung während der Abkühlung noch in der Perlitstufe abläuft.

Durch Normalglühen kann ein ungleichmäßiges und grobkörniges Gefüge, welches bei der Warmumformung entstanden ist beseitigt werden. Außerdem werden damit in umwandlungsfreudigen Stählen mit C-Gehalten unter 0,5% durch die Einstellung eines Perlit- Ferrit-Gefüges in weitgehend gleichmäßiger Verteilung gute Zerspanungseigenschaften erreicht.

Die Luftabkühlung ist nur auf Stähle anwendbar, die hierbei in der Perlitstufe vollständig umwandeln. Dies trifft für unlegierte und schwach legierte Stähle zu. Im Zweifelsfalle gibt darüber das ZTU- Schaubild für kontinuierliche Abkühlung zusammen mit Bild 12 Aufschluss. Bei höher legierten Stählen ist eine isothermische Perlit-Umwandlung zweckmäßig. Man geht vom ZTU- Schaubild für isothermische Umwandlung aus und benutzt dabei mit einem ausreichenden zeitlichen Sicherheitszuschlag die Temperatur der raschesten Perlitbildung.


Härten (Abschreckhärten)
Unter Härten versteht man das Abkühlen von einer Temperatur oberhalb der Umwandlungspunkte A3 bzw. A1 mit solcher Geschwindigkeit, dass oberflächlich oder durchgreifend eine erhebliche Härtesteigerung, in der Regel durch Martensitbildung,  eintritt. Das Erwärmen muss auf eine Temperatur über die Umwandlungspunkte Ac1 oder Ac3 und das Abkühlen von einer Temperatur oberhalb der Umwandlungspunkte Ac1 oder Ac3 vorgenommen werden (DIN17022 Teil 1-5).

Das Ziel des Härtens ist eine möglichst hohe Härteannahme des Werkstücks. Die erreichte Härte richtet sich nach dem Kohlenstoffgehalt des Stahles und seiner Härtbarkeit, wobei sich die Abmessungen des Werkstücks und die Wärmebehandlungsbedingungen als mitbestimmend ergeben. Die optimale Durchführung der Härtung erfordert genaue Einhaltung der angegebenen Härtetemperaturen und Haltezeiten sowie die richtige Wahl des Härtemittels und seine Handhabung. Die günstigsten Härtewerte sind durch Härten in der Martensitstufe zu erreichen.

Ferrit im Härtungsgefüge ist die Folge zu niedriger Härtetemperatur oder zu langsamer Abkühlung. Restaustenit kann bei hochgekohlten, legierten Stählen als Folge einer zu hohen Härtetemperatur auftreten. In diesem Fall tritt meist auch eine Kornvergröberung ein. Zu hohe Anteile an Ferrit, Perlit oder Zwischenstufengefüge verursachen eine Verringerung der Härte und beeinträchtigen auch die Zähigkeitseigenschaften.

Abschreckmittel sind meist Wasser, Öl oder Luft, wobei sich die Anwendung nach der kritischen Abkühlgeschwindigkeit des Stahles richtet. In jedem Fall wird die mildeste Abschreckung angewendet, die nach Sachlage möglich ist, um Rissgefahr und Verzug so gering wie möglich zu halten.

*) Es bedeuten:
A₁ Punkt = eutektoidische Umwandlung (723°)
A₃ Punkt = (a-g )-Eisen-Umwandlung
Ac₁,Ac₃ Punkt = Haltepunkt auf der Erhitzungskurve bei der A₁- bzw. A₃- Umwandlung
(c = chauffage)
Ar₁,Ar₃ Punkt = Haltepunkt auf der Abkühlungskurve bei der A₁- bzw. A₃-Umwandlung
(r = refroidissement)


Warmbadhärten
Unter Warmbadhärten versteht man das Härten eines Werkstücks durch Abkühlen in einem Salz- oder Metallbad mit Halten bis zum Temperaturausgleich und anschließendem beliebigen Abkühlen auf Raumtemperatur (DIN 17022 Teil 1-5). Diese Behandlung wird dort angewendet, wo aufgrund der Gestalt Verzugsgefahr besteht. Vorraussetzung ist, dass der verwendete Stahl in Öl härtbar ist. Eine Umwandlungslücke zwischen Perlit und Zwischenstufe oder eine ausreichende Anlaufzeit im Bereich der Zwischenstufe oberhalb der MS-Temperatur sind wünschenswerte Kennzeichen des jeweiligen isothermischen Umwandlungsbildes.


Zwischenstufenumwandeln
(Zwischenstufenvergütung)
Unter Zwischenstufenumwandeln versteht man ein Abschrecken des Werkstückes von der Härtetemperatur in Salz- und Metallbändern, deren Temperaturen tiefer sind als dies für die Bildung von Perlit notwendig ist, die aber über der Martensitbildung liegen. Es folgt ein Halten bis zur Beendigung der Umwandlung in der Zwischenstufe mit anschließendem beliebigem Abkühlen auf Raumtemperatur (DIN 17022 Teil 1-5). Durch einer derartige isomethrische Umwandlung in der Zwischenstufe erhält man neben geringen Verzug sehr günstige Zähigkeitseigenschaften. Ein Anlassen entfällt.


Anlassen
Unter Anlassen versteht man ein Erwärmen nach vorausgegangenem Härten, Kaltverformen (Kaltrichten) oder Schweißen auf eine Temperatur zwischen Raumtemperatur und unterem Umwandlungspunkt Ac₁ und Halten bei dieser Temperatur mit nachfolgendem, zweckentsprechendem Abkühlen (DIN 17022 Teil 1-5).

Ein durch rasche Abkühlung umgewandeltes Gefüge befindet sich nicht in einem stabilen Gleichgewicht, so dass durch ein Wiederwärmen unter gleichzeitigem Anstieg der Zähigkeit die Härte wieder abgebaut werden kann. Der Grad des Härteabfalls wird dabei durch die Anlasstemperatur und die Anlassdauer bestimmt.

Der Abfall der Härte erfolgt in verschiedenen Stufen, die durch bestimmte Ausscheidungs- und Umwandlungsvorgänge gekennzeichnet sind. Zunächst wird der tetragonale Martensit in den weniger rissanfälligen kubischen Martensit umgewandelt (bei ca. 200 ° C) und oberhalb dieser Temperatur werden allmählich in immer größerem Umfang Karbide ausgeschieden. Beim Vorliegen von Restaustenit bei höher legierten Stählen tritt durch diese Ausscheidungvorgänge eine Kohlenstoffverarmung des Restaustenits ein, der hierdurch beim Abkühlen in tetragonalen Matensit umwandeln kann. In solchen Fällen ist ein nochmaliges Anlassen erforderlich.

Die Anlassbehandlung sollte sofort im Anschluss an die Härtung erfolgen, um die Spannungsrisse zu vermeiden. Die Einstellung der mechanischen Werte wird in weitaus stärkerem Maße durch die Anlasstemperatur als durch die Zeit bestimmt. Im allgemeinen wählt man je 25 mm Wanddicke eine Haltezeit von einer Stunde. Die Abkühlung nach dem Anlassen richtet sich nach der Form des Werkstückes und der Stahlqualität. Bei komplizierten Stücken können durch zu rasche Abkühlung unzulässige Spannungen entstehen.

Bei langsamer Abkühlung aus der Anlasstemperatur kann Anlasssprödigkeit auftreten, die sich im Abfall der Kerbschlagzähigkeit äußert. Diese Versprödungserscheinung tritt vor allem bei Mn-, CrMn- und CrNi-legierten Stählen auf, wenn nach dem Anlassen der Temperaturbereich 550 bis 400°C langsam durchlaufen wird oder in diesem Temperaturbereich ein längeres Halten erfolgt. Die Neigung zur Anlasssprödigkeit  kann durch Mo-Zusätze in diesen Stählen abgeschwächt werden. Es ist auch möglich, durch schroffe Abkühlung die Anlasssprödigkeit zu unterdrücken, wenn man über dem gefährlichen Temperaturbereich, also über 550°C angelassen hat.

Die Änderung der mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der der Anlasstemperatur verläuft bis ca. 500°C mit einem stetigem Härteabfall ohne merklichen Zähigkeitszuwachs. Erst oberhalb 500°C ist ein starke Zunahmen der Zähigkeit unter weiterem Abfall der Härte festzustellen.

Spannungsarmglühen
Unter Spannungsarmglühen versteht man ein Glühen bei einer Temperatur unterhalb des unteren Umwandlungspunktes Ac₁, meist unter 600°C, mit anschließendem langsamen Abkühlen zum Abbau innerer Spannungen ohne wesentlichen Änderungen der vorliegenden Eigenschaften (DIN 17014).

Es wird dort angewandt, wo auf Grund vorhandener Eigenspannung ein Verziehen oder Reißen des Werkstückes eintreten kann. Die Spannungen können durch Volumenvergrößerung des Kristallgitters (z.B. bei Martensitbildung), durch ungleichmäßige Temperaturänderungen oder durch Kaltverformungen (Richtoperationen) entstanden sein.

Im allgemeinen werden Temperaturen zwischen 450 und 650 °C angewendet. Auf jeden Fall sollte man 30-50°C unter der Anlasstemperatur bleiben.

Der Abfall der Fliessgrenze mit steigender Temperatur bewirkt ein Abbau der Spannungen, der sich im entsprechenden Verzügen äußert. Daher erreicht man die beste Spannungsfreiheit, wenn man das Stück über die Umwandlung erhitzt, langsam abkühlen lässt und die entstandenen Verzüge abarbeitet. Entsprechende Maßzugaben sind für diese Arbeitsweise die Vorrausetzung. Das Entspannen von Teilen, die hohe Härte behalten sollen (z.B. einsatz- gehärtete Teile), wird bei ca. 200°C durchgeführt.  Hierbei beruht die Spannungsverringerung auf der Umwandlung des spannungsreichen tetragonalen Martensit in den spannungsärmeren kubischen.


OB-Glühen (von uns eingeführter Ausdruck)
Unter OB-Glühen verstehen wir eine Wärmebehandlung zur Einstellung eines Gefüges mit optimaler Bearbeitbarkeit (Zustand BG*).

Der für die Bearbeitbarkeit jeweils günstigste Gefügeaufbau kann sehr verschiedenartig sein und richtet sich nach der Art der Zerspanung, der chemischen Zusammensetzung und dem Umwandlungsverhalten der Stähle. Während bei Stählen mit niedrigem und mittlerem C-Gehalt sowie nicht zu hohem Legierungs-Gehalt ein Gefüge, bestehend aus lamellarem Perlit und Ferrit, die günstigsten Zerspanungseigenschaften zeigt, ist für höher gekohlte und höher legierte Stähle ein Gefüge mit körnigem Zementit von Vorteil. Wesentlich für die Einstellung der optimalen Bearbeitbarkeit ist die Art der Bearbeitung, da sich das gleiche Gefüge bei verschiedenen Arten der Bearbeitung unterschiedlich verhalten kann. Für die Durchführung der OB-Glühung gelten die gleichen Vorschriften wie die unter Normalglühen, Vergüten und Weichglühen beschriebenen, wobei die Behandlung sowohl mit kontinuierlicher als auch mit isothermischer Umwandlung erfolgen kann.


Hochglühen (Grobkornglühen)
Unter Hochglühen versteht man ein Glühen bei einer Temperatur oberhalb des oberen Umwandlungspunktes Ac₃ mit zweckentsprechendem Abkühlen, um gröberes Korn zu erzielen.

Durch die grobkörnige Ausbildung wird vor allem bei Stählen mit niedrigen Kohlenstoffgehalten und einem ferritisch- perlitischen Gefüge eine gute Bearbeitbarkeit erreicht. Diese Verbesserung ist die Folge der geringen Zähigkeit des Werkstoffes mit grobem Korn, so das ein leicht bröckelnder Span entsteht, der geringeren Schneiden-Verschleiß bewirkt.


Einsatzhärten
Unter Einsatzhärten versteht man ein Härten nach vorhergegangenem Aufkohlen, gegebenenfalls unter gleichzeitigem Aufsticken der Oberfläche (DIN 17014).

Es wird  dort angewendet, wo ein Werkstück neben hoher Kernzähigkeit eine harte verschließfeste Oberfläche besitzen muss. Außerdem wird durch Einsatzhärtung die Dauerfestigkeit auf Grund von Druckeigenspannungen in der Randzone erhöht. Die hier für verwendeten Stähle haben niedrige C-Gehalte und sind je nach gewünschter Kernfestigkeit legiert.

Das Aufkohlen ( Einsetzen, Zementieren) besteht aus einer auf die Randzone beschränkten Kohlenstoffanreicherung durch Halten bei einer Temperatur oberhalb der Umwandlungspunkte Ac₁, oder Ac₃ in Kohlenstoff abgebenden Mitteln. Je nach Art des angewendeten Mittels spricht man von Gas-, Bad-, Pulver-, oder Pastenaufkohlen (DIN 17014).

Die Aufkohlungstiefe wird durch die Dauer der Zementation und die Aktivität des Kohlungsmittels bestimmt. Im allgemeinen liegen die Einsatztemperaturen bei 870-930°C, jedoch werden manchmal auch höhere Temperaturen angewendet. 

Für die Durchführung des Einsatzhärtens kommen je nach Werkstoff sowie Form und Größe der Teile verschiedene Behandlungsarten in Betracht, von denen einige in Bild 20 schematisch wiedergegeben sind. 

Bild 20 (Zur Vergrößerung, bitte auf das jeweilige Bild klicken.) Beispiel für Behandlungserfolge der Einsatzstähle

Vergüten
Unter Vergüten versteht man eine Wärmebehandlung zum Erzielen hoher Zähigkeit bei bestimmter Zugfestigkeit durch Härten und anschließendes Anlassen meist auf höherer Temperatur (DIN 17014). 

Die mechanische Eigenschaft eines vergütenden Stahls, besonders seine Zähigkeit, hängt im hohen Maße von der Sorgfalt der Vergütungsbehandlung ab.

Das beste Streckgrenzverhältnis und die höchste Zähigkeit werden beim Vergüten dann erreicht, wenn eine vollkommene Härtung über die Martensit- stufe erfolgt. Günstige Eigenschaften werden bei der Vergütung in größeren Querschnitten noch eingestellt, wenn im Kern nach dem Härten ein Gefüge, bestehend aus mind. 50% Martensit, erreicht wird.

Zur Einstellung der gewünschten Eigenschaften dienen die Vergütungs- schaubilder, welche für die meisten Stahlqualitäten angegeben sind. Die Auswahl der Stähle für eine gewünschte Festigkeitsstufe richtet sich weiterhin nach den Vergütungsquerschnitten, die in den Angaben über die mechanischen Eigenschaften berücksichtigen sind (DIN 17.200).

Oberflächenhärtung
Unter Oberflächenhärtung versteht man ein auf die Oberfläche beschränktes Erwärmen von Werkstücken, bei dem der Kern unter Härtetemperatur bleibt und beim Abschrecken keinesfalls der Härtung unterliegt. Dieses auf die Oberfläche beschränktes Erwärmen erzielt man durch Gasflammen (Flammhärten) oder induktive Erhitzung (Induktionshärten). Durch diese Erhitzungsarten kann man unter entsprechenden Bedingungen auch eine durchgreifende Erwärmung auf Härtetemperatur erzielen, doch fallen diese Erhitzungsarten dann nicht mehr unter den Begriff der Oberflächenhärtung. Besondere Arten der Oberflächenhärtung sind die Einsatz- und die Nitrierhärtung.

Das Oberflächenhärten findet dort seine Anwendung, wo eine harte und verschleißfeste Oberfläche bei zähen Kerneigenschaften gefordert wird. Gleichzeitig wird hierdurch die Dauerfestigkeit verbessert. Die C-Gehalte der verwendbaren Stähle sind auf die gewünschte Oberflächenhärte abzustellen (siehe DIN 17.212). Die erreichbare Oberflächenhärte ist durch den C-Gehalt des Werkstoffes gegeben, die Einhärtetiefe ist von der Legierungsbasis sowie den Härtebedingungen abhängig, insbesondere von der Austenitisierungs- temperatur (die höher liegt als beim üblichen Härten), von der Einwärmung und der Austenitisierungsdauer. Praktisch werden diese Faktoren durch die eingebrachte Energie pro Zeiteinheit und die Vorschubgeschwindigkeit gesteuert.

Unmittelbar im Anschluss an das Härten werden die Teile einer Entspannungsbehandlung bei ca. 200°C unterzogen (siehe auch unter "Stähle für die Oberflächenhärtung").


Nitrieren (Gas-Nitrieren und Bad-Nitrieren) 
Das Nitrieren besteht aus einem Glühen in Stickstoff abgebenden Mitteln, um eine mit Stickstoff angereicherte Oberfläche zu erzielen (DIN 17014).

Die nitrierte Oberfläche bekommt - wenn die Neigung zur Bildung von Sondernitriden besteht - eine sehr hohe Härte, gute Verschleißeigenschaften sowie Anlassbeständigkeit bis 500°C.

Das Nitrieren kann im Ammoniakgasstrom bei 500°C durchgeführt werden; die Nitrierdauer beträgt ca. 10 bis 100 Stunden. Außerdem wird in Salzbädern nitriert, wobei die Temperaturen bei 550 bis 580°C liegen und die Behandlungsdauer bedeutend kürzer ist.

Die Einhärtetiefe kann bei genügend langer Nitrierdauer im Gasstrom bis zu 1 mm Tiefe erreichen, im Salzbad einige Zehntel mm. Während das Gas- nitrieren überwiegend bei Nitrierstählen angewendet wird, die durch ihre Al- und Cr-Gehalte sehr hohe Härten erreichen, können im Salzbadverfahren alle Stähle nitriert werden. Bei diesen Stählen ohne nitridbildende Elemente führt die Nitrierbehandlung im Salzbad (Weichnitrieren) nur zu einer geringen Steigerung der Oberflächenhärte. Der Verschleißwiderstand wird trotzdem stark erhöht.

Für die Nitrierbehandlung muss Material (DIN 17.211) verwendet werden, welches ausreichend spannungsarm und oberflächlich sauber und entfettet ist. Außerdem sollen keine scharfen Übergänge vorhanden sein. Die günstigsten Eigenschaften der Nitrierschicht erhält man nach einer Vergütung, durch die das Gefüge gleichmäßig und frei von Ferritflecken wird. Entkohlte Randzonen sind unbedingt zu vermeiden. Beim Gasnitrieren erfolgt das Abkühlen der Teile langsam im Ofen, so dass nach dem Erkalten ein weitgehend verzugfreies Werkstück vorliegt.


Teniferbehandeln
Die Teniferbehandlung ist ein aus dem Weichnitrieren speziell entwickeltes Salzbadnitrierverfahren. Als Stickstoffträger dient ein KCN/KCNO-Salzbad mit Belüftung. Die Teile werden bei ca. 570°C zwischen 30 und 120 min. be- handelt und anschließend je nach Werkstoff und Form in Wasser oder an Luft abgekühlt.

Die so behandelte Oberfläche besteht aus zwei Schichten: einer sogenannten Verbindungszone und einer darunter befindlichen Diffusionszone. Erstere setzt sich aus Karbonitriden zusammen und hat eine Dicke von 12 bis 16µ, letztere enthält gelösten Stickstoff, der sich nur bei langsamer Abkühlung oder bei Anlassen oberhalb 300°C ausscheidet und nadelförmige Nitride bildet. Bei legierten Stählen bilden sich in der Diffusionszone Sondernitride; die Tiefe beider Zonen beträgt mehr als 0,6 mm.

Die Teniferbehandlung hat sich besonders bei Teilen bewährt, die einem Verschleiß durch gleitende Reibung ausgesetzt sind (z.B. an Lagerstellen). Durch die Diffusionszone wird auch die Dauerfestigkeit erhöht. Die Ursache für die verbesserten Gleiteigenschaften liegt in dem verbesserten Reibungs- koeffizienten der Verbindungszone, wodurch ein Fressen vermieden wird. Gleichfalls besitzen teniferbehandelte Teile eine gewisse Korrosions- beständigkeit.


Karbonitrieren
Unter Karbonitrieren versteht man eine gleichzeitige Kohlenstoff- und Stickstoffanreicherung der Randzone durch Halten bei einer Temperatur über, allenfalls auch unter dem Umwandlungspunkt Ac₁, des Kernwerkstoffes in Kohlenstoff und Stickstoff abgebenden Mitteln (DIN 17014). Anschließend wird entsprechend den geforderten Eigenschaften in Wasser, Öl oder Luft abgekühlt.

Karbonitrierte Werkstücke besitzen einen höheren Verschleißwiderstand als einsatzgehärtete, die Festigkeit im Kern ist jedoch niedriger als bei der Einsatzhärtung.

Das Verfahren kann im Gasstrom oder im Salzbad bei tieferen Temperaturen (700 bis 800°C) als beim Einsatzhärten ausgeführt werden. Das Abschrecken ist daher weniger schroff. Durch die Anwesenheit von Stickstoff in der Rand- schicht ist die kritische Abkühlungsgeschwindigkeit vermindert. Dies hat einen geringeren Verzug der Teile zur Folge.

Je nach Temperaturführung und durch verschiedene Anteile an Stickstoff- trägern im Gas oder Bad kann die Zusammensetzung der Randzone variieren. Bei tiefen Behandlungstemperaturen bildet sich zunächst eine Karbonitrier- schicht - bestehend aus Karbonitriden und Zementit - und darunter, aufgrund des hohen Stickstoffanteils dieser Schicht, ein Härtegefüge. Die Karbonitrier- schicht besteht bei höheren Behandlungstemperaturen aus Zementit, in dem Kohlenstoff durch Stickstoff ersetzt sein kann.