Einsatzstahl ist ein Stahl, der für eine Einsatzhärtung vorgesehen ist. Dabei handelt es sich um einen Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt kleiner 0,2 %. Einsatzstahl ist niedrig legiert oder unlegiert. Somit zählt er zu den allgemeinen Baustählen. Einsatzstähle erhalten durch das sogenannte Einsatzhärten eine harte Randschicht und einen zähen Kern. Damit werden sie sehr verschleißfest.

Einsatzhärten

Das Einsatzhärten ist ein thermochemisches Verfahren. Es besteht aus drei Schritten:

• Aufkohlen (Einsetzen)
• Härten
• Anlassen

Beim Aufkohlen werden die Einsatzstähle in eine kohlenstoffhaltige Umgebung eingesetzt und auf Temperaturen zwischen 880 °C und 1050 °C geglüht, da sie sonst zu wenig Kohlenstoff aufweisen, um bei einem martensitischen Härten wesentliche Festigkeitssteigerungen zu erzielen. Dabei wird das kohlenstoffhaltige Mittel in einem flüssigen, gasförmigen oder festen Aggregatzustand zugesetzt.

Einsatzhärten von Einsatzstahl

Der Kohlenstoff diffundiert aufgrund der hohen Temperaturen von außen in die Randschicht ein. In Abhängigkeit von Temperatur und Aufkohlungsmittel beträgt die Diffusionszeit 0,1 bis 0,3 mm pro Stunde. Dabei erhöht sich der Kohlenstoffanteil in der Randschicht auf etwa 0,8 %. Dadurch erfolgt die anschließende Härtung an der Oberfläche effektiver als im Inneren des Bauteils. Nach dem Härten (mit Abschrecken) folgt unmittelbar das Anlassen. Denn erst die entsprechende Kombination von Anlassen und Härten ergibt ein Gefüge mit optimierten mechanischen Eigenschaften.

Einsatzhärtens in Gasatmosphäre

Als Ergebnis des Einsatzhärtens ergibt sich im Inneren des Bauteils eine hohe Zähigkeit, während es in den oberflächlichen Schichten eine erheblich größere Härte aufweist. Das bedeutet, das Bauteil verfügt über eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß.

Bearbeitung von Einsatzstahl

Der als Stangenmaterial gehandelte Einsatzstahl wird vor der Oberflächenhärtung spanend oder spanlos bearbeitet. Sobald der Stahl gehärtet ist, kann er geschliffen, erodiert, geläppt oder poliert werden.

Beispiele für Einsatzstahl

• 20MnCr5 (Euronorm: EC100)
• 16MnCr5 (Euronorm: EC80)
• C10
• 17CrNiMo6
• C15E (weichgeglüht)
• 15CrNi6

Einsatzstähle – Tabelle

In der folgenden Tabelle finden Sie eine Liste unterschiedlicher Einsatzstähle mit ihren mechanischen Eigenschaften. Noch umfangreicher Informationen sind im Tabellenbuch Metall* zu finden.

Tabelle: Nitrierstähle und ihre Eigenschaften
Quelle: Tabellenbuch Metall*

Anwendung von Einsatzstahl

Einsatzstähle werden hauptsächlich im Bereich des Maschinenbaus benötigt, wie zum Beispiel für Bolzen, Gelenke, Zahnräder und Getriebewellen.